Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние лазерной закалки и газового азотирования на износостойкость стали Р20: сравнительное исследование

Гуанхуа Янь, Сюйдун Ян, Цзяньфэн Гу, Чуаньвэй Чуаньвэй

Аннотация


Исследовано влияние лазерного упрочнения и газового азотирования на микроструктуру и износостойкость стали Р20 (российский аналог 38ХНМ). Определен фазовый состав и микротвердость упрочненного поверхностного слоя, исследована его микроструктура. Проведены испытания на изнашивание. Установлено, что оба способа обработки повышают твердость стали. Однако при одинаковой твердости поверхности азотированный слой обладает более высоким сопротивлением пластической деформации и модулем вдавливания, а также значительно более высокой износостойкостью, чем слой, упрочненный лазерной закалкой. Показано, что лазерное упрочнение поверхности обеспечивает получение более глубокого упрочненного слоя, а газовое азотирование — более высокую износостойкость стали Р20.

Ключевые слова


лазерное упрочнение поверхности; газовое азотирование; микроструктура; износостойкость; сталь P20 (38ХНМ)

Полный текст:

PDF

Литература


Lampman S. Introduction to surface hardening of steels / In: ASM Handbook. V. 4. Heat Treating: ASM International Park. OH, 1997. P. 259 – 267.

Liu B., Wang B., Yang X. et al. Thermal fatigue evaluation of AISI H13 steels surface modified by gas nitriding with pre-and post-shot peening // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 483. P. 45 – 51.

Kondrat’ev S. Y., Gorynin V. I., Popov V. O. Optimization of the parameters of the surface-hardened layer in laser quenching of components // Weld. Int. 2012. V. 26, Is. 8. P. 629 – 632.

Rudskoi A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A., Kopaev V. N. Simulation of the layer-by-layer synthesis of articles with an electron beam // Tech. Phys. 2015. V. 60, Is. 11. P. 1663 – 1669.

Sokolov Yu. A., Pavlushin N. V., Kondrat’ev S. Yu. New additive technologies based on ion beams // Russ. Eng. Res. 2016. V. 36, Is. 12. P. 1012 – 1016.

Ameri M. H., Ghaini F. M., Torkamany M. J. Investigation into the efficiency of a fiber laser in surface hardening of ICD-5 tool steel // Opt. Laser Technol. 2018. V. 107. P. 150 – 157.

Soriano C., Leunda J., Lambarri J. et al. Effect of laser surface hardening on the microstructure, hardness and residual stresses of austempered ductile iron grades // Appl. Surf. Sci. 2011. V. 257, Is. 16. P. 7101 – 7106.

Roy S., Zhao J., Shrotriya P. et al. Effect of laser treatment parameters on surface modification and tribological behavior of AISI 8620 steel // Tribol. Int. 2017. V. 112. P. 94 – 102.

Yan G., Lu S., Zhang M. et al. Wear and corrosion behavior of P20 steel surface modified by gas nitriding with laser surface engineering // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 530. 147306.

Giannuzzi L. A., Stevie F. A. A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation // Micron. 1999. V. 30, Is. 3. P. 197 – 204.

Ochoa E. A., Figueroa C. A., Alvarez F. The influence of the ion current density on plasma nitriding process // Surf. Coat. Technol. 2005. V. 200, Is. 7. P. 2165 – 2169.

Dinesh Babu P., Balasubramanian K. R., Buvanashekaran G. Laser surface hardening: a review // Int. J. Surf. Sci. Eng. 2011. V. 5, Is. 2 – 3. P. 131 – 151.

Liu H., Liu J., Chen P. et al. Microstructure and high temperature wear behaviour of in-situ TiC reinforced AlCoCrFeNi-based high-entropy alloy composite coatings fabricated by laser cladding // Opt. Laser Technol. 2019. V. 118. P. 140 – 150.

Liu X., Lei W., Ma L. et al. On the microstructures, phase assemblages and properties of Al0.5CoCrCuFeNiSix high-entropy alloys // J. Alloys Compd. 2015. V. 630. P. 151 – 157.

Liu H., Sun S., Zhang T. et al. Effect of Si addition on microstructure and wear behavior of AlCoCrFeNi high-entropy alloy coatings prepared by laser cladding // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 405. P. 126522.

Krauss G. Tempering of martensite in carbon steels / In: Phase Transformations in Steels: Woodhead Publishing, 2012. P. 126 – 150.

Shiue R. K., Chen C. Laser transformation hardening of tempered 4340 steel // Metall. Trans. A. 1992. V. 23, Is. 1. P. 163 – 170.

Yan M. F., Wu Y. Q., Liu R. L. Plasticity and ab initio characterizations on Fe4N produced on the surface of nanocrystallized 18Ni-maraging steel plasma nitrided at lower temperature // Appl. Surf. Sci. 2009. V. 255, Is. 21. P. 8902 – 8906.

ISO 14577-1:2015. Metallic materials-instrumented indentation test for hardness materials parameters — Part 1: Test method. Genève: ISO, 2015.

Gwidon W. S., Andrew W. B. Fatigue wear / In: W. S. Gwidon, W. B. Andrew (eds.), Engineering Tribology. Elsevier, Oxford, 2006. P. 595 – 619.

Rupert T. J., Schuh C. A. Sliding wear of nanocrystalline Ni – W: structural evolution and the apparent breakdown of Archard scaling // Acta Mater. 2010. V. 58, Is. 12. P. 4137 – 4148.

Williams J. A. Wear and wear particles-some fundamentals // Tribol. Int. 2005. V. 38, Is. 10. P. 863 – 870.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.4.59-66

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025