مواد و ساخت پیشرفته

در مطالعات اخیر، عملیات لیزری سطح فولاد 65Mn با استفاده از لیزر دیود پرقدرت، به منظور تحلیل رفتار خمشی، انجام شده است.

برای این منظور به کمک شبیه‌سازی عددی، میدان دما، توزیع ریزساختار و دمای پیک در اعماق مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. و بر این اساس یک مدل تجربی از عمق سخت شده و پیک دمایی در اعماق مختلف توسعه یافته است. سپس خواص خمشی و مکانیزم شکست مورد مطالعه قرار گرفته است.

نتایج نشان داده است که ریزساختار مارتنزیتی در نزدیکی سطح بیرونی لایه سخت‌شده، به دلیل دمای پیک بالاتر، درشت‌تر است. دمای پیک به طور تصاعدی با افزایش عمق کاهش می­یابد و به صورت خطی با قدرت لیزر و با معکوس ریشه دوم سرعت اسکن افزایش می­یابد. حداکثر سختی لایه سخت­شده با لیزر تقریباً 950 HV بوده و اثر خودتمپرینگ حداکثر سختی را کاهش می­دهد. همچنین نشان داده شده است به دلیل شکنندگی بالاتر لایه سخت­ شده و تمرکز تغییر شکل در نزدیکی لایه سخت­شده، خواص خمشی پس از عملیات سطح لیزری بدتر می­ شود. در واقع شکنندگی بالای لایه سخت­ شده و کرنش کششی بزرگتر منجر به افت خاصیت خمشی می­شود. با این حال، لایه سخت­ شده با لیزر توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل خمشی اولیه را افزایش می­دهد و بنابراین تمپر کردن در دمای 150 درجه سانتیگراد مقاومت خمشی را کمی افزایش می­دهد.

شکست خمشی شامل سه مرحله است: در مرحله اول، بار کششی باعث شروع ریزترک می­شود و ترک به صورت بین دانه­ای در نزدیکی منبع ترک منتشر می ­شود. در مرحله دوم، ترک به صورت میان­دانه‌ای منتشر می‌شود و مورفولوژی شکست شبه برشی را نشان می‌دهد. در نهایت، مورفولوژی شکست به شکست نرم در ناحیه زیرلایه تغییر می­کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509322009546