Details

Представлены результаты исследования состава оксидов, образующихся на поверхности зоны лазерного воздействия (ЗЛВ) на воздухе инструментальных сталей 9ХС, Р6М5 и Р9К5, отличающихся химическим составом и степенью легирования. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что сформированные оксидные плёнки имеют качественно совпадающую "слоистую" структуру и существенно отличаются друг от друга, как по общей толщине, так и по толщинам входящих в них оксидных плёнок разного фазового состава. Показано, что образовавшаяся плёнка в значительной мере многослойная и многокомпонентная. Для легированных инструментальных сталей установлено существенное перераспределение концентраций легирующих элементов по глубине ЗЛВ, что определяет состав образующихся оксидов и их расположение относительно материала основы. Отмечено, что независимо от состава стали внешний слой оксидной плёнки на поверхности ЗЛВ состоит преимущественно из смеси оксидов FeO и Fe[2]O[3], глубже по направлению к основному металлу находится слой Fe[3]O[4] и смесь высших оксидов легирующих элементов, располагающихся в следующей последовательности вглубь от поверхности ЗЛВ: WO[3], V[2]O[5], MoO[2], Cr[2]O[3] и CoO. Для стали Р9К5 обнаружено селективное обогащение поверхности атомами W и Mo, приводящее к упрочнению межзёренных границ и появлению локального упрочненного слоя на глубине 90 нм. Установлено, что интегральная толщина оксидной пленки на поверхности ЗЛВ исследованных сталей не превышает 200 - 250 нм.

The results of a study of the composition of oxides formed on the surface of the laser exposure zone (LEZ) in the air of tool steels differing in chemical composition and degree of alloying are presened. 150Cr14 (9XC), M2 (R6M5) and T8 (R9K5) steels were used as the object of research. It was established by XPS that the formed oxide films have a qualitatively matching “layered” structure and differ significantly from each other, both in total thickness and in the thicknesses of the oxide films of different phase composition included in them. It was shown, that the formed film is essentially multilayered and multicomponent. For alloyed tool steels, a significant redistribution of the concentrations of alloying elements by the depth of the LEZ was established, which determines the composition of the formed oxides and their location relative to the base material. It was shown that, regardless of the composition of the steel, the external layer of the oxide film on the surface of the LEZ consists mainly of a mixture of FeO and Fe[2]O[3] oxides. Fe[3]O[4] oxide and a mixture of higher oxides of alloying elements, which are located in the following sequence deep from the surface of the zone: WO[3], V[2]O[5], MoO[2], Cr[2]O[3] and CoO are located deeper to the base metal. Selective enrichment of the surface with W and Mo atoms was found for T8 steel, leading to hardening of the grain boundaries and the appearance of a local hardened layer at a depth of 90 nm. According to the research data, it was concluded that the integral thickness of the oxide film on the surface of the studied steels does not exceed 200 - 250 nm.