Academic Journal
STUDY OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF 40X13 STEEL AFTER LASER HARDENING AND ALLOYING
| Title: | STUDY OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF 40X13 STEEL AFTER LASER HARDENING AND ALLOYING |
|---|---|
| Source: | Vestnik of Brest State Technical University; No. 1(136) (2025): Vestnik of Brest State Technical University; 83-89 Вестник Брестского государственного технического университета; № 1(136) (2025): Вестник Брестского государственного технического университета; 83-89 |
| Publisher Information: | УО "Брестский государственный технический университет", 2025. |
| Publication Year: | 2025 |
| Subject Terms: | laser alloying, plasticity characteristics, strength characteristics, характеристики пластичности, structural steel 40X13, лазерное легирование, прочностные характеристики, laser surface hardening, лазерная поверхностная закалка, конструкционная сталь 40Х13 |
| Description: | The dependence of strength and ductility characteristics of samples made of 40X13 structural corrosion-resistant steel on various schemes of laser surface hardening and alloying was studied using a technological complex based on an ytterbium fiber laser. Samples with overall dimensions of 7 x 20 x 200 mm were prepared for static destruction tests. From 2 to 5 tracks were applied on opposite planes of a sample with overall dimensions of 20 x 200 mm at a scanning speed of 500 mm/min, and a scheme for applying a kind of "grid" was also used. The most widespread type of laser alloying, boriding, was selected for laser alloying of samples. The diagrams of the dependence of stresses (σ) arising in samples on the elongation of the working part of the sample (Δl) indicate an insignificant effect of laser processing on the elastic modulus of the material. It was found that the fracture of the treated samples in all cases had features characteristic of brittle fracture (absence of a "neck"; small deformations; pronounced coarse-grained fracture relief consisting of many shiny edges) and a low level of destructive deformations at stresses below the ultimate strength of the original material. The destructive stresses on the treated samples were within 500–600 MPa and amounted to approximately 70–90 % of the ultimate strength of the untreated samples. The ultimate elastic load of the material of the treated samples increased, increasing the zone of their elastic work. The results obtained can serve as a basis for studying the relationship between laser beam heating modes and the properties of the material of the hardened zone. Проведено исследование зависимостей характеристик прочности и пластичности образцов из конструкционной коррозионно-стойкой стали 40Х13 от различных схем лазерной поверхностной закалки и легирования с применением технологического комплекса на основе иттербиевого волоконного лазера. Для испытаний на статическое разрушение были подготовлены образцы с габаритными размерами 7 х 20 х 200 мм. На противоположных плоскостях образца с габаритными размерами 20 х 200 мм при скорости сканирования, равной 500 мм/мин, наносились от 2 до 5 дорожек, а также использовалась схема нанесения своеобразной «сетки». Для лазерного легирования образцов выбран наиболее широко распространенный вид лазерного легирования – борирование. Диаграммы зависимости возникающих в образцах напряжений (σ) от удлинения рабочей части образца (Δl) свидетельствуют о незначительном влиянии лазерной обработки на модуль упругости материала. Установлено, что разрушение обработанных образцов во всех случаях обладало признаками, характерными хрупкому разрушению (отсутствие «шейки»; небольшие деформации; ярко выраженный крупнозернистый рельеф излома, состоящий из множества блестящих граней) и невысоким уровнем разрушающих деформаций при напряжениях ниже предела прочности исходного материала. Разрушающие напряжения на обработанных образцах находились в пределах 500–600 МПа и составляли примерно 70–90 % от предела прочности образцов, не подвергавшихся обработке. Предельная упругая нагрузка материала обработанных образцов повысилась, увеличив зону их упругой работы. Полученные результаты могут служить основой для изучения взаимосвязи режимов нагрева лазерным лучом и свойств материала упрочненной зоны. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Russian |
| DOI: | 10.36773/1818-1112-2025-136-1-83-89 |
| Access URL: | https://journal.bstu.by/index.php/bstu_herald/article/view/1457 |
| Rights: | CC BY NC |
| Accession Number: | edsair.issn18181112..c0fad309b2a1447b516f14025e19673a |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.36773/1818-1112-2025-136-1-83-89 |
|---|