Лабораторна робота № 3 лазерний відпал металів і сплавів

Мета роботи: дослідити мікроструктури та властивості металів і сплавів після імпульсної лазерної обробки .

Структура металів і сплавів впливає на їх властивості і в свою чергу визначається термічною обробкою. Основними видами термічної обробки є: відпал, нормалізація, гартування, відпуск та хіміко-термічна обробка.

Відпал приводить структуру сталі в стан рівноваги відповідно до діаграми залізо-цементит. Форма та розміри фазових складових будуть визначатися видом відпалу.

Після нормалізації за рахунок прискореного охолодження на повітрі від температур аустенізації зерно в сталі стає більш дрібним, а також підвищується ступінь дисперсності перліту.

Сталь після відпалу та нормалізації має високу пластичність, добре оброблюється різанням, має твердість 160...260 НВ.

Гартування приводить до утворення в сталях мартенситної структури, яка має високу твердість (60...66 HRC). Крім мартенсит} в сталі присутній залишковий аустеніт, а в заевтектоїдних та багатьох легованих сталях - карбіди в різній кількості та різного складу.

Відпуск загартованих сталей проводять для зняття внутрішніх напружень та змін структури, яка визначає необхідні механічні властивості. Основний вплив на властивості сталей справляє температура відпуску.

Хіміко-термічна обробка (лазерне легування) - це термічна обробка, яка поєднує теплову дію з хімічною, внаслідок чого змінюється хімічний склад та структура в поверхневих шарах, а іноді по всьому об'єму виробу. Шар металу зі зміненим складом отримав назву дифузійний шар, чи дифузійна зона. Присутність та будову цієї зони можна виявити методами макро- та мікроаналізів

. Мікроскопічний метод (мікроаналіз) полягає у вивченні структури металів за допомогою металографічного мікроскопа при збільшенні від 50 до 1500 разів. Структуру, яку спостерігають у мікроскопі, називають мікроструктурою. Металографічний мікроскоп працює у відбитому світлі. Мікрошліфи потребують після шліфування обов’язкового полірування.

Мікроструктура шліфа виявляється тільки після травлення реактивами (наприклад, 5%-й розчин азотної кислоти в спирті).

Реактив нанесений на поверхню шліфа, неоднаково діє на елементи (зерна, фази, структурні складові та їх межі), які різняться будовою або хімічним складом. Одні з них протравлюються менше, інші – більше. Найсильніше травляться межі зерен. У зв’язку з цим світові промені відбиваються по-різному. Елементи, котрі протравились більше, будуть темними, а протравлені менше – світлими.

Лазерне легування поверхні металів титаном, хромом та іншими елементами

При легуванні металів та сплавів титаном, хромом та іншими елементами на поверхні можуть виникати дифузійні шари різного фазового складу. При обробці технічного заліза та сталей із вмістом вуглецю не більше 0,2...0,3 % дифузійний шар складається в основному з твердого розчину титана (або хрому чи іншого елемента) в залізі. При більшому вмісті вуглецю на поверхні виникають карбідні фази перехідних металів з твердістю, яка може досягати HV 4000 (для карбіду титана).