Вплив короткоімпульсного лазерного випромінювання на формування поверхневих мікроструктур та твердість нержавіючої сталі

Abstract

В роботі розглянуті питання, пов'язані із технологією короткоімпульсного лазерного оброблення сталі AISI321. Об'єктом дослідження є поверхневі структури, що формуються після короткоімпульсного впливу наносекундного лазеру, а також їх фізико-механічні характеристики. Предметом дослідження в роботі є процеси формування періодичних поверхневих структур після короткоімпульсного лазерного впливу. Підкреслено, що короткоімпульсний лазерний вплив при невеликих потужностях лазера, викликає такі процеси в поверхневому шарі нержавіючої сталі AISI321, які здебільшого запобігають осадженню карбіду хрому і не зміцнюють матеріал, а поглиненої лазерної енергії ще недостатньо для суттєвого створення мартенситних структур. Також підкреслено, що при багаторазовому короткочасовому накладанні теплових плям, що неодноразово перетинають одна одну, виникає збільшення теплової деформації матеріалу і, як результат, в поверхневому шарі частково формуються більш міцні кристалічні структури – мартенсит, карбіди та окиси металів, що відповідає процесу загартування.

The paper deals with the issues related to the technology of short-pulse laser treatment of AISI321 steel. The object of the study is the surface structures formed after short-pulse exposure to a nanosecond laser, as well as their physical and mechanical characteristics. The subject of the study in the work are the processes of formation of periodic surface structures after short-pulse laser exposure. It is emphasised that short-pulse laser exposure at low laser powers causes such processes in the surface layer of AISI321 stainless steel, which mainly prevent the deposition of chromium carbide and do not strengthen the material, and the absorbed laser energy is still insufficient to significantly create martensitic structures. It is also emphasised that the repeated short-term superposition of heat spots repeatedly crossing each other results in an increase in the thermal deformation of the material and, as a result, stronger crystal structures such as martensite, carbides and oxides are formed in the surface layer.