Modification of the tool steel surface with B4C–Al powders under the influence of pulsed laser

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The relevance of laser modification of the surface of metal parts is shown; experimental data are presented on the effect of surface treatment of tool steel 3Kh2V8F with a pulsed ytterbium fiber laser with the addition of a paste of B4C and B4C–Al powders. It is shown that a functional layer 30–40 μm thick with microhardness of 1200–1400 HV and a surface roughness of the second class was obtained when processing the surface of the steel sample, on which a layer of paste 1–2 mm thick from F220 (B4C) powder was previously applied using glue, for 15 min with a laser at optimal operating mode settings. With a similar treatment, but with the addition of PA-4 (Al) powder to the powder F220 (B4C) in a ratio of 7:3, a functional layer 40–60 μm thick with a microhardness of 1100–1300 HV and a surface roughness of the seventh class was obtained. In the diffraction patterns of the modified surfaces of the samples, a more preferable Fe2B phase was detected; the FeB phase, which leads to a sharp embrittlement of the functional layer, was not identified.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

А. Lupsanov

Banzarov Buryat State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: lupandrey@yandex.ru
Ресей, Ulan-Ude

U. Mishigdorzhiyn

Institution of Science Institute of Physical Materials Science SB RAS

Email: undrakh@ipms.bscnet.ru
Ресей, Ulan-Ude

А. Mashanov

Banzarov Buryat State University

Email: lupsanovab@bsu.ru
Ресей, Ulan-Ude

А. Milonov

Banzarov Buryat State University; Institution of Science Institute of Physical Materials Science SB RAS

Email: lupsanovab@bsu.ru
Ресей, Ulan-Ude; Ulan-Ude

А. Nomoev

Banzarov Buryat State University; Institution of Science Institute of Physical Materials Science SB RAS

Email: lupsanovab@bsu.ru
Ресей, Ulan-Ude; Ulan-Ude

Әдебиет тізімі

  1. Климов В.Г., Жаткин С.С., Щедрин Е.Ю., Когтева А.В. // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2015. T. 17. № 2 (4). С. 782. http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/ 2015/2015_2_782_788.pdf
  2. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
  3. Beguin J.D., Gazagne V., Balcaen Y., Alexis J., Andrieu E. // Mater. Sci. Forum. 2018. V. 941. P. 845. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.941.845
  4. Rumsey A.M., Jahan M.P. // Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys / Ed. Totten G.E. et al. 2018. V. 2. P. 1557. https://www.routledge.com/Encyclopedia-of-Aluminum-and-Its-Alloys-Two-Volume-Set-Print/Totten-Tiryakioglu-Kessler/p/book/9781466510807
  5. Zhu C., Wan H., Min J., Mei Y., Lin J., Carlson B.E., Maddela S. // Opt. Lasers Engin. 2019. V. 119. P. 65. http://dx.doi.org/10.1016/j.optlaseng.2019.03.017
  6. Гусев А.А., Гусева Г.В. // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 6. C. 254. http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2012/2012_6_254_259.pdf
  7. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
  8. Морозов Е.А., Шумков А.Е., Дроздов А.А., Юсибов Н.С. // Металлообработка. 2019. № 2 110). С. 19. https://doi.org/10.25960/mo.2019.2.19
  9. Schneider M.F. Laser Cladding with Powder. Ph. D. Thesis University of Twente, Enschede (The Netherlands). 1998. 177 p. https://research.utwente.nl/files/6075114/t0000007.pdf
  10. Жидков М.В., смирнов Н.А., Чэнь Ц., Кудряшов С.И., Япрынцев М.Н. // Письма о материалах. 2020. Т. 10. № 3. С. 243. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-243-248
  11. Великих В.С., Гончаренко В.П., Зверев А.Ф., Картавцев В.С. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 4. С. 9.
  12. Лабунец В.Ф., Ворошнин Л.Г., Киндарчук М.В. Износостойкие боридные покрытия. Киев: Тэхника, 1989. 158 с.
  13. Лупсанов А.Б., Лысых С.А., Южаков И.А., Милонов А.С., Мишигдоржийн У.Л., Номоев А.В. // Вестн. Бурятского гос. ун-та. Химия. Физика. 2022. № 2–3. С. 3. https://journals.bsu.ru/doi/10.18101/2306-2363-2022-2-3-3-21
  14. Mishigdorzhiyn U.L., Ulakhanov N.S., Nomoev A.V., Lupsanov A.B. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2064. Р. 012102. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/ 2064/1/012102/pdf
  15. Патент 2786263 C1 (RU). Способ лазерного легирования инструментальной стали порошками карбида бора и алюминия. / ИФМ СО РАН. Лупсанов А.Б., Мишигдоржийн У.Л., Номоев А.В., Южаков И.А., Лысых С.А. // 2022. Бюл. № 35.
  16. Lupsanov A., Lysykh S., Bronnikova S., Dasheev D., Mishigdorzhiyn U., Nomoev A.V., Ulakhanov N., Yuzhakov I. // Key Engin. Mater. 2023. V. 943. P. 3. https://doi.org/10.4028/p-4r8877
  17. Roberts G.A., Kraus G., Kennedy R.L. Tool Steels. Ohio: ASM International, 1998. 364 p.
  18. ГОСТ Р 52381–2005 (ИСО 8486-1:1996 ИСО 6344-2:1998 ИСО 9138:1993 ИСО 9284:1992). Национальный стандарт РФ. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 27 октября 2005 г. № 267-ст). Национальные стандарты. М.: Стандартинформ, 2005.
  19. ГОСТ 6058–2022. Межгосударственный стандарт. Порошок алюминиевый. Технические условия (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 26 октября 2022 г. № 1192-ст, введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2022 г.). Межгосударственные стандарты. М.: Российский институт стандартизации, 2022.
  20. ГОСТ 9450-76 (СТ СЭВ 1195-78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изменениями № 1, 2) Государственный стандарт Союза ССР (утв. и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 09.01.76 г. № 68 (ред. от 01.03.1993 г.). АН СССР. М.: Изд-во Стандартов, 1993.
  21. Батаев И.А., Курлаев Н.В., Ленивцева О.Г., Бутыленкова О.А., Лосинская А.А. // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2012. № 1. С. 85. https://elibrary.ru/download/elibrary_17725258_ 62279488.pdf
  22. Протасевич В.Ф., Стасевич Г.В., Басалай И.А. // Металлургия: республиканский межведомственный сборник научных трудов. Минск: БНТУ, 2011. Вып. 33. Ч. 2. С. 161. https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/20098/%d0%a1.%20161-172.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  23. ГОСТ 2789-73. Межгосударственный стандарт. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики (с Изменениями № 1 и № 2) (утв. и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 № 995) Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 08.05.80 № 2019. М.: Стандартинформ, 2018.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. Surface of samples: No. 1, treated with B4C powder grade F220 (a); No. 2, treated with a mixture of B4C powder grade F220 (70 wt.%) and Al grade PA-4 (30 wt.%) (b).

Жүктеу (67KB)
3. Fig. 2. SEM images of samples No. 1 (B4C) (a, b) and No. 2 (B4C + Al) (c, d) at a magnification of ×300 (a, c) and ×500 (b, d).

Жүктеу (63KB)
4. Fig. 3. Dependence of the microhardness index of samples No. 1 (B4C) and No. 2 (B4C + Al) on the distance from the surface d.

Жүктеу (12KB)
5. Fig. 4. Diffraction pattern of sample No. 1 (B4C).

Жүктеу (22KB)
6. Fig. 5. Diffraction pattern of sample No. 2 (B4C + Al).

Жүктеу (22KB)
7. Fig. 6. 3D profilograms of samples No. 1 (B4C) (a) and No. 2 (B4C + Al) (b).

Жүктеу (74KB)

© Russian Academy of Sciences, 2024