Рис. 6.6. Діаграма ізотерм фазових переходів у вуглецевій сталі (густина поглиненого потоку випромінювання — 3-Ю3 Вт/см2, час взаємодії — 0,2 с):

/ — крива зміни температури на поверхні зразка завтовшки 10 мм; 2— крива зміни температури на глибині 0,5 мм (А — аустеніт, Ф — ферит, Ц — цементит, М — мартенсит)

Глибину зміцнення можна визначити з виразу

2Ш = (4аї/п)^(Гпл - Тт)/Тт.(6.14)

Процес зміни структури сплаву ілюструє рис. 6.6.

Залізовуглецевий сплав (сталь) з аустенітного стану, в якому він перебуває при високій температурі, має охолоджуватися зі швидкістю, більшою, ніж критична швидкість загартування. При цій швидкості весь аустеніт охолоджується до температури початку мартенситного перетворення, тобто забезпечується отримання мартенситних структур.

Криві 1 і 2 (рис. 6.6) являють собою розрахункові залежності температури відповідно на поверхні і на глибині 0,5 мм, шо накладені на діаграму ізотермічного перетворення аустеніту на мартенсит. Праворуч розмішені області існування інших структур. Загартування відбувається приблизно за І с при поглиненому потоці 3 • 103 Вт/см2. У загартованій структурі наявний у переважній кількості мартенсит.

Взагалі ступінь загартування при різних швидкостях охолодження (тобто, законах зміни температури металу від часу), як видно з рис. 6.6, можна якісно оцінити шляхом порівняння кривих охолодження і термокінетичних діаграм розпаду переохолодженого аустеніту.

Інша особливість лазерного загартування полягає в можливості безперервного керування процесом. Залежність нагрівання від густини потоку випромінювання і часу опромінення чавуну із вмістом вуглецю 3,5 % (Гпл ~ 1200 °С) наведена на рис. 6.7.