Д. В. Журба, В. М. Журба, В. П. Вейко, Д. В. Панькин, М. В. Жуков, А. Э. Пуйша
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025;25(2):179-189
https://doi.org/10.17586/2226-1494-2025-25-2-179-189
Исследованы фазовые превращения, происходящие в окалине при воздействии на нее наносекундными лазерными импульсами. Определен исходный фазовый состав окалины и фазовый состав поверхностного слоя, подвергшегося лазерному воздействию. Обработка поверхности образцов осуществлялась в испарительном режиме лазерного воздействия и приводила к абляции окалины.
Исследовались две группы образцов из листового горячекатаного проката углеродистой стали марки Ст3 (Е235-С, Fe 360-С). Первая группа состояла из образцов с исходной поверхностью окалины и образцов с механически шлифованной поверхностью. Исследовались фазовый и элементный составы, а также морфологические параметры исходной окалины. Во вторую группу были включены образцы с поверхностью окалины, обработанной наносекундными лазерными импульсами наносекундного иттербиевого волоконного лазера с максимальной средней мощностью 30 Вт. Для сканирования поверхности образцов пучком лазерного излучения применялась двухкоординатная сканирующая система на основе гальваносканеров. Фазовый состав окалины определялся методом спектроскопии комбинационного рассеяния света. Морфологические параметры поверхности и элементный состав образцов исследовались методами сканирующей электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии и энергодисперсионного анализа.
Исследования фазового состава исходной окалины показали, что она состоит в основном из магнетита, при этом вюстит в составе окалины обнаружен не был. Установлено, что при обработке окалины в испарительном режиме в зоне воздействия лазерного импульса формируется кратер, поверхность которого покрыта застывшим расплавом окалины. В расплаве происходит фазовое превращение с образованием вюстита. При застывании расплав растрескивается, что связано с произошедшим фазовым превращением. Показано, что в процессе лазерной очистки испарительному механизму удаления окалины сопутствует фазовое превращение смеси магнетита с металлическим железом в вюстит.
Полученные результаты могут быть положены в основу создания новой высокоэффективной технологии лазерной очистки поверхности стали от окалины.
