Материалы для современной медицины. Канюков В.Н - 13 стр.

     2 Лазерная закалка металлических материалов

      Одной из лазерных технологий, широко используемых на машинострои-
тельных заводах, является лазерное упрочнение деталей. В результате его при-
менения существенно повышается твердость поверхностных слоев, увеличива-
ется износостойкость и стойкость изделий к коррозии. В отличие от известных
способов термообработки с целью объемного упрочнения материала лазерное
упрочнение имеет следующие особенности.
       Это поверхностный процесс, имеющий большую степень локализации, в
силу чего деталь не испытывает искажений формы (коробления). Локальность
позволяет реализовать поверхностное упрочнение на строго требуемых участ-
ках детали. Скорости нагрева и охлаждения в зоне термического воздействия
лазерного облучения велики (достигают около миллиона градусов в секунду).
Время выдержки при высокой температуре практически равно нулю. Нагрев
может происходить до максимальных температур, превышающих температуру
плавления или даже испарения металла.
       Наибольшее использование лазерное упрочнение нашло для повышения
стойкости режущих инструментов, валков для прокатки и штампов и для по-
вышения износостойкости контактных поверхностей трущихся деталей (на-
пример, поршней и цилиндров).
       В настоящее время начинает развиваться технология упрочнения за счет
лазерного легирования. Одной из проблем лазерного легирования является на-
хождение эффективных способов предварительного нанесения легирующего
элемента на матричную поверхность. Лазерная закалка характеризуется высо-
котемпературным лазерным нагревом поверхности обрабатываемой детали и
последующим быстрым ее охлаждением.
       При импульсном лазерном воздействии закаливаемая поверхность дета-
ли (инструмента) нагревается за тысячные доли секунды. Излучение поглоща-
ется в тонком приповерхностном слое и через очень короткое время за счет те-
плопроводности металла может проникнуть на глубину порядка 1 мм. При этом
основной объем детали остается холодным. После лазерного воздействия (обу-
чения) обработанный участок детали со скоростью до 108 град/с остывает за
счет отвода тепла из-за теплопроводности в основной объем металла. Таким
образом, в металлах происходят своеобразные (не достижимые традиционными
методами) структурные фазовые превращения, приводящие к повышению мик-
ротвердости обработанной поверхности, что повышает износостойкость этой
поверхности детали.

     2.1 Механизмы упрочнения металлов

     Под упрочнением материала понимают повышение его сопротивления
пластической деформации и разрушению под действием внешних нагрузок.
Пластическая деформация обычно связана с движением двумерных структур-
ных дефектов - дислокаций, поэтому физическое понимание упрочнения за-
ключается в затруднении перемещения дислокаций.
                                                                          15