Известно, что в большинстве сталей после лазерного облучения значительно увеличивается содержание остаточного аустенита ([3] и Рис.1). Были исследованы следующие эффекты могущие претендовать на причины такого явления: высокие скорости охлаждения; более высокие температуры нагрева, чем при печных закалках по стандартному режиму; короткое время аустенизации; измельчение зерна; фазовый наклеп аустенита; влияние пластической деформации и напряжений при обработке; высокоскоростное азотирование азотом воздуха при обработке; сверхскоростная восходящая диффузия.

Можно сделать следующие выводы о причинах увеличения количества остаточной гамма-фазы (остаточного аустенита) при лазерной обработке предварительно закаленных углеродистых и низколегированных сталей [1, 2]:

1. При малых плотностях поглощаемой энергии и, следовательно, относительно низких температурах нагрева к этому приводит повышенная плотность дислокаций, возникающая в исходном аустените при обратном полиморфном превращении и из-за кратковременности процесса сохраняющаяся до начала мартенситной реакции и тормозящая последнюю.
2. При больших плотностях энергии (нагрев в верхнюю часть твердофазной области) - за счет больших температур более полное растворение карбидов, чем это имеет место во время печной закалки по стандартным режимам.
3. Повышение температуры нагрева и увеличение времени аустенизации в результате удлинения лазерного импульса ослабляет работу первого механизма и усиливает действие второго, что уменьшает влияние режимов лазерной обработки на количество остаточной гамма-фазы фиксируемой в облученных сталях.
4. На оба этих механизма накладывается действие третьего: появление во время облучения восходящей диффузии углерода, обогащающей им поверхностные слои стали и, тем самым, понижающей в них мартенситную точку.

Некоторые другие результаты по исследованию остаточного аустенита (Ао) в облученных лазером сталях:

1. Влияние углерода на количество Ао (рис.1, [3]).
2. Распад Ао в зависимости от температуры отпуска (рис.2, [4]). Видно, что на относительную стабильность (параметр δA) лазерная обработка (ЛО) влияния не оказала.
3. В результате вылеживания в течение 3-х лет после ЛО в образцах из стали ШХ15 содержание Ао снизилось с 40…42 до 35…37% [4].
4. Физическое уширение линий остаточной γ-фазы зависит от ее количества в структуре стали почти линейно (рис.3, [5]). Вид термообработки (печная закалка или ЛО) и содержание углерода оказывает влияние на параметры субструктуры и физическое уширение не явно, а только через их влияние на количество Ао. Имеются отклонения от указанной зависимости (при ЛО с оплавлением и при ЛО с нагревом в межкритический интервал температур).

Рис.1. Влияние углерода на количество остаточного аустенита при лазерной обработке предварительно закаленных сталей: (LHc - полная лазерная закалка, LHi - неполная лазерная закалка) [3]; LH - печная закалка, обобщенные литературные данные.

Рис.2. Распад остаточного аустенита при различных температурах отпуска (выдержка 2 ч). A - количество остаточного аустенита в стали; δA - относительное количество распавшегося остаточного аустенита: δA = (Ai − A) ⁄ Ai×100%, где Ai - начальное количество остаточного аустенита, %. 1 и 3 - сталь У12А, 2 и 6 - ШХ15, 4 - У10А, 5 - У8А, 3 и 6 - после печной закалки, остальные - после ЛО, 7 - относительное количество распавшегося остаточного аустенита (δA).

Рис.3. Зависимость физического уширения линии (200)γ, размеров блоков мозаики и микроискажений кристаллической решетки остаточного аустенита от его содержания в стали. Обозначения на рисунке: LSM - лазерная обработка с оплавлением; LHc - полная и LHi - неполная лазерные закалки из твердого состояния; FH - печная закалка; FH2 - двойная печная закалка; Temp. - температуры отпуска. [5]

1. Федосов С. А. Анализ причин увеличения количества гамма-фазы при лазерном облучении закаленных углеродистых и низколегированных сталей // ФХОМ. 1995. n.3. С.40-48.
2. S. A. Fedosov. Laser beam hardening of carbon and low alloyed steels: discussion of increased quantity of retained austenite // Journal of Materials Science , Vol.34, issue 17, September 1999, pp.4259-4264.
3. >Федосов С. А. Влияние лазерной обработки на содержание остаточного аустенита в углеродистых и хромистых сталях // ФХОМ. 1990. n.5. С.18-22.
4. Федосов С. А. Стабильность остаточного аустенита после лазерной обработки сталей // ФХОМ. 1991. n.3. С.141-142.
5. Федосов С. А. Рентгенографический анализ субструктуры остаточного аустенита после лазерной обработки конструкционных сталей // ФХОМ. 1992. n.1. С.126-131.
6. Использовалась программа "Thermo".