Лазерное легирование отличается от обычного лазерного упроч­нения тем, что повышение твердости и других эксплуатационных показателей достигается не только за счет структурных и фазовых превращений в зоне лазерного воздействия, но и путем создания нового сплава с отличным от матричного материала химическим составом. Тем не менее в основе этого нового сплава лежит мат­ричный материал.

В отличие от легирования при лазерной наплавке матричный материал может находиться лишь в небольшом слое между матри­цей и направленным слоем, который служит связующей средой. Наплавленный же слой существенно отличается от матричного материала.

Эти виды поверхностной лазерной обработки очень перспектив­ны вследствие роста дефицита чистых металлов типа W, Mo, NiCr, Co. V. Острой необходимости снижения расхода высоколегиро­ванных сталей и в связи с этим увеличения надежности и долго­вечности изделий из менее дефицитных конструкционных материа­лов.

Процессы локального легирования и наплавки реализуются с помощью как импульсного, так и непрерывного излучения по тем же схемам, что и обычное лазерное упрочнение. Технологические закономерности процесса, помимо ранее рассмотренных, зависят также от способа подачи в зону обработки легирующего состава, вида легирующего элемента (элементов), свойств матричного ма­териала.

Существуют следующие способы подачи легирующего элемен­та (среды) в зону лазерного воздействия:

* нанесение легирующего состава в виде порошка на обрабаты­ваемую поверхность;

* обмазка поверхности специальным легирующим составом;

* легирование в жидкости (жидкой легирующей среде);

* накатывание фольги из легирующего материала на обрабаты­ваемую поверхность;

* легирование в газообразной легирующей среде;

* удержание ферромагнитных легирующих элементов на матрич­ной поверхности магнитным полем;

* электроискровое нанесение легирующего состава;

* плазменное нанесение покрытия;

* детонационное нанесение легирующего состава;

* электролитическое осаждение легирующего покрытия;

* подача легирующего состава в зону обработки синхронно с ла­зерным излучением.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостат­ки, которые определяют целесообразность его использования в конкретном случае.

Размеры легированной зоны зависят в основном от энергети­ческих параметров излучения и толщины покрытия из легирующе­го материала. Как правило, легирование импульсным излучением обеспечивает меньшие размеры легированной зоны, чем при обра­ботке непрерывным излучением. В частности, если при импульсной обработке глубина зоны достигает 0,3—0,7 мм, то применение не­прерывного излучения мощных СO2-лазеров позволяет увеличить глубины зоны до 3 мм.

На степень упрочнения влияет как вид легирующего элемента, так и состав матричного материала. Например, при легировании, алюминиевого сплава AЛ 25 железом, никелем и марганцем дос­тигается различная

Микротвердость:

Легирующий элемент П,. МПа

Mn 2180

Xi 2200

Fe . . 3500

После термообработки 1000

Без термообработки 850

Максимальная концентрация К2 элемента в облученной зоне может быть определена из соотношения

где K1 — концентрация элемента в покрытии; V1— объем покры тия; V2 — объем расплава. Вследствие расплавления материала шероховатость легирован­ной поверхности обычно велика, поэтому после этой операции тре­буется финишная (абразивная) обработка. Припуск на такую об­работку обычно составляет до 0,4 мм.