Studying laser radiation effect on steel structure and properties

Estudio del efecto de la radiación láser en la estructura y las propiedades del acero

Se estudió el efecto de la radiación láser sobre la estructura y las propiedades del acero recocido y templado con diferente contenido de carbono. Para el endurecimiento superficial se utilizó un complejo láser equipado con un láser de impulsos Nd: YAG con una densidad de potencia de hasta 30 kW/сm². Como resultado de los estudios realizados se calcularon las características del láser, la microestructura y las propiedades del acero.

INTRODUCCIÓN

En la fabricación de piezas de acero sometidas a desgaste, la tarea principal es obtener una elevada dureza superficial salvando una viscosidad suficiente que permita soportar las cargas en caso de choque sin corromperse.

Para cumplir estos requisitos, los aceros se someten a diferentes tipos de tratamiento superficial. Tradicionalmente se utilizan tales tratamientos de la superficie como el temple por gas-llama y por inducción, diferentes soldaduras de almohadillas con aleaciones duras. Sin embargo, los métodos tradicionales de tratamiento de superficies presentan una serie de deficiencias: un elevado gasto de tiempo y energía, un complicado modo de tratamiento térmico y una amplia zona de efecto térmico. El uso de la radiación láser como fuente de calor para el tratamiento de superficies permite excluir la mayoría de las deficiencias de los métodos de tratamiento antes mencionados.

La radiación láser permite afectar al metal en un corto período de tiempo, localmente, para tratar áreas específicas del material, excluyendo así la deformación de la pieza y la aparición de tensiones de endurecimiento. Este número de ventajas del efecto láser habla de la viabilidad y las perspectivas de la aplicación del láser para el endurecimiento superficial.

 En la actualidad se utilizan dos tipos de láser para llevar a cabo el endurecimiento superficial: Nd:YAG y CO2 [1]. Sin embargo, la longitud de onda de la radiación láser de CO2 es de 10,6 micras, y su coeficiente de absorción por los metales es bajo. Por lo tanto, el uso de láseres de estado sólido con la longitud de onda de radiación de 1,06 micras es más preferible debido a su buena absorción por los metales, por lo que la necesidad de utilizar cubiertas absorbentes desaparece [2].

En los trabajos realizados anteriormente [3, 4] se estudió el uso del láser para el endurecimiento de superficies, sin embargo una serie de cuestiones siguen siendo discutibles y requieren estudios adicionales. El objetivo de este trabajo es el estudio del modo en que el tratamiento superficial con láser afecta a la microestructura y microdureza del acero con diferentes contenidos de carbono.

ESTUDIOS EXPERIMENTALES

Para los estudios se seleccionaron aceros de las calidades C 45 y C 70W2, C 120W.