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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Lupsanov

Banzarov Buryat State University

Autor responsável pela correspondência
Email: lupandrey@yandex.ru
Rússia, Ulan-Ude

U. Mishigdorzhiyn

Institution of Science Institute of Physical Materials Science SB RAS

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

А. Mashanov

Banzarov Buryat State University

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

А. Milonov

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

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

А. Nomoev

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

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

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
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).

Baixar (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).

Baixar (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.

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

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

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

Baixar (74KB)

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024