Розмір шрифту: 

Єфімов М.О., Єфімова К.О. Дудка О.І.¹, Пулковський В.Ю.¹

(ІПМ НАН України, м. Київ, ¹НТУУ «КПІ», м. Київ)

E-mail: e_efimova@ukr.net

Досліджено вплив лазера з імпульсами на­носекундної довжини на структурні перетворення в приповерхневому шарі сталей аустенітного класу. Використовували рубіновий лазер, з наступними технічними параметрами: енергія  імпульсу  Е ~ 1Дж, середня тривалість імпульсу t = 20-30 нс, питома потужність імпульсу w = (3-5) ^· 10⁸ Вт/см². Вплив лазерного випромінення вивчали на сталях Х18Н10Т і 13Х20.

Показано, що під впливом ударної хвилі коротко-імпульсного наносекундного  лазера рентгенівські лінії g - твердого розчину в сталі Х18Н10Т розщеплюються на 2 піки, в стали 13X20 - на 4 піки, при чому один з них відповідає твердому розчину вихідної концентрації (рис.1).

Рис. 1 Форма рентгенівських дифракційних ліній від зразків дослідних сталей: а) Х18Н10Т, вихідний стан; б) Х18Н10Т, опромінення наносекундним лазером; в)13Х20, вихідний стан; г) 13Х20 опромінення наносекундним лазером.

Параметр кристалічної решітки нових твердих розчинів збільшений на 1,2-2%, а фізичний розширення їх ліній приблизно в 5 разів вище, ніж у основного твердого розчину. Додаткові піки зникають після видалення з поверхні шару завтовшки 5 мкм, а після стравлювання шару завтовшки 20 мкм ширина основного піка стає рівною вихідної.

Електронно-мікроскопічне дослідження виявило в опроміненому шарі освіту осередків розміром близько 0,5 мкм з розмитими дислокаційними кордонами (рис.2). Рентгеноспектральний аналіз показав, що хімічний склад ділянок фольги в кордоні й тілі осередку однаковий.

Рис. 2 Структура приповерхневого шару зразків сталі Х18Н19Т: а - вихідний стан; б - опромінення наносекундним лазером.

Випромінювання імпульсного наносекундного лазера викликає зміцнення приповерхневого шару аустенітних сталей. Так, мікротвердість поверхні стали Х18Н10Т, опроміненої наносекундной лазером, досягає 3,3 ГПа, порівняно з 1,6 ГПа у вихідному стані,  при глибині зміцненого шару біля 10 мкм.

Висунуто припущення, що нова ГЦК нерівноважна фаза зі збільшеним параметром кристалічної решітки розташована на границях дислокаційних комірок. При цьому велика концентрація впроваджених атомів на дислокаціях гальмує їх перебудову в вузькі субграниці (яка пов’язана з процесами поперечного ковзання, полігонізації та анігіляції дислокацій).

Утри­манню міжвузлових атомів в нових положеннях після проходження фронту ударної хвилі сприяє утворення комплексів “домішка - міжвузловий атом”, формування яких можливо в твердих концентро­ваних розчинах.