<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17073/0368-0797-2018-8-638-643</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1414</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MATERIAL SCIENCE</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СТАЛЯХ ПРИ СКОРОСТНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>INFLUENCE OF CONSTANT MAGNETIC FIELD ON STRUCTURE FORMATION IN STEELS AT HIGH-SPEED LASER PROCESSING</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бровер</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Brover</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>к.т.н., доцент кафедры «Физическое и прикладное материаловедение»</p><p>344002, Россия, Ростовская обл., Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Physical and Applied Material Science”</p><p>Rostov-on-Don, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">brover@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бровер</surname><given-names>Г. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Brover</surname><given-names>G. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д.т.н., профессор кафедры «Физическое и прикладное материаловедение»</p><p>344002, Россия, Ростовская обл., Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Physical and Applied Material Science”</p><p>Rostov-on-Don, Russia</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет (ДГТУ)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>23</day><month>10</month><year>2018</year></pub-date><volume>61</volume><issue>8</issue><fpage>638</fpage><lpage>643</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Бровер А.В., Бровер Г.И., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Бровер А.В., Бровер Г.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Brover A.V., Brover G.I.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1414">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1414</self-uri><abstract><p>Экспериментальные исследования лазерно-облученных слоев в магнитном поле (МП) показали нетривиальную морфологию поверхности зоны обработки материалов в случае ее подплавления. Наблюдается закручивание тонкого слоя жидкого металла, зона облучения приобретает «серповидный» вид, ориентированный строго определенно относительно магнитного потока. Вероятно, это вызвано эффектом Риги-Ледюка, а также действием сил Лоренца, которые отклоняют направленный поток электронов. В результате наблюдается существенное перемешивание металла в зоне облучения, выравнивание химического состава, что положительно сказывается на прочностных свойствах готовых изделий. Одним из важных последствий влияния МП на результаты лазерной обработки является учет явления магнитострикции. При лазерном облучении без приложения МП на предварительно полированной поверхности образцов наблюдали линии скольжения, являющиеся следствием возникающих термических и структурных напряжений. Путем анализа рельефа облученной поверхности (с использованием современной методики анализа и компьютерной обработки изображений) установлено, что при облучении в МП в условиях магнитострикции уменьшается уровень напряжений в облученных зонах и снижается опасность трещинообразования. Результаты измерения температур по облученному пятну на стадии охлаждения позволили установить, что скорость охлаждения при лазерной обработке при использовании МП существенно выше, чем без его использования. Это накладывает отпечаток на протекающие процессы фазовых и структурных превращений. Сформировавшийся при лазерном нагреве в МП микронеоднородный аустенит с огромной скоростью переохлаждается до температур мартенситного превращения. Затем начинается его трансформация, последовательность которой определяется уровнем локального насыщения, степенью деформации и контролируется температурой. Первые кристаллы мартенсита образуются в наименее насыщенных участках аустенита, причем очень большая скорость (тысячи и десятки тысяч °С/с) начала процесса γ → α-превращения предотвращает самоотпуск мартенсита, который частично может протекать при дальнейшем понижении температуры за счет распространения превращения на оставшийся объем аустенита, захватывая участки разной насыщенности. В результате наряду со «свежеобразованным» мартенситом в зонах лазерной закалки формируется мартенсит, в котором возможно образование сегрегаций углерода или даже ε-карбида, и остаточный аустенит с высокой насыщенностью по углероду. Выделяющиеся дисперсные карбиды способствуют получению достаточно высокой твердости облученного в МП металла.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Experimental studies of laser-irradiated layers in a magnetic field (MF) have shown a non-trivial morphology of the surface of handling zone of material in case of reflow. Twisting of a thin layer of liquid metal is observed, irradiated area is getting a crescent appearance, definitely strictly oriented in relation to magnetic flux. This is probably due to the effect of Righi-Leduc, as well as the action of Lorentz forces, which deflect the electrons flow. As a result, there is significant mixing of metal in the irradiation zone, chemical composition equalization, which positively affects the strength properties of the products. One of the important consequences of the MF-effect on the results of laser processing is the phenomenon of magnetostriction. In laser irradiation without MF slide lines were observed on the pre-polished surface patterns resulting from the emerging thermal and structural stresses. By analyzing the topography of irradiated surfaces using modern analysis techniques and computer image processing, it was established that irradiation in MF in conditions of magnetostriction decreases the stress level in irradiated areas and reduces the risk of cracking. The results of temperature measurements at the irradiated spot on cooling stage allow establishing that the cooling rate during laser processing in a MF is considerably higher than without the field. It affects the processes of phase and structural transformations. At laser heating in MF microheterogenic austenite is supercooled with great speed to temperatures of martensite transformation. After that its transformation begins, the sequence of which is determined by the level of local saturation, degree of deformation and is controlled by temperature. The first crystals of martensite are formed in the least saturated areas of austenite, and a very high speed (thousands or tens of thousands of °С/s) of the transformation process beginning γ → α prevents martensite self tempering, which partially can occur when the temperature decreases further due to transformation spread on the remaining volume of austenite, grabbing areas of different saturation. As a result, along with the “fresh-formed” martensite in the areas of laser quenching the martensite is formed, in which segregation of carbon or even ε-carbide may occur and residual austenite with high carbon intensity are formed. Released dispersed carbides contribute to obtaining a sufficiently high hardness values of metals irradiated in a MF.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>лазерная обработка</kwd><kwd>магнитное поле</kwd><kwd>структурные и фазовые превращения</kwd><kwd>свойства облученных поверхностей.</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>laser processing</kwd><kwd>magnetic field</kwd><kwd>structural and phase transformations</kwd><kwd>irradiated surfaces properties.</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернштейн М.Л., Пустовойт В.Н. Термическая обработка стальных изделий в магнитном поле. – М.: Машиностроение, 1987. – 254 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernshtein M.L., Pustovoit V.N. Termicheskaya obrabotka stal’nykh izdelii v magnitnom pole [Heat treatment of steel products in magnetic field]. Moscow: Mashinostroenie, 1987, 254 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sadovskii V.D., Malinen P.A., Mel’nikov L.A. Influence of high pressure and a pulsed magnetic field on the martensite transformation in Fe−Ni and Fe−Ni−Mn alloys // Met. Sci. Heat Treat. 1972. Vol. 14. No. 9. Р. 775 – 781.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sadovskii V.D., Malinen P.A., Mel’nikov L.A. Influence of high pressure and a pulsed magnetic field on the martensite transformation in Fe−Ni and Fe−Ni−Mn alloys. Metal Science and Heat Treatment.1972, vol. 14, no. 9, pp. 775–781.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Романов Е.П. Влияние постоянного магнитного поля на диффузионный распад переохлажденного аустенита // Физика металлов и металловедение. 1978. Т. 46. № 2. С. 54, 55.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sadovskii V.D., Smirnov L.V., Romanov E.P. Effect of constant magnetic field on the diffusion decay of supercooled austenite. Fizika metallov i metallovedenie. 1978, vol. 46, no. 2, pp. 54–55. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Joo H.D., Kim S.U., Shin N.S., Koo Y.M. An effect of high magnetic field on phase transformation in Fe–C system // Materials Letters. 2000. No. 43(5). Р. 225 – 229.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Joo H.D., Kim S.U., Shin N.S., Koo Y.M. An effect of high magnetic field on phase transformation in Fe–C system. Materials Letters. 2000, no. 43 (5), pp. 225–229.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Koch C.C. Experimental evidence for magnetic or electric field effects on phase transformations // Materials Science and Engineering. 2000. No. 287 (2). Р. 213 – 218.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Koch C.C. Experimental evidence for magnetic or electric field effects on phase transformations. Materials Science and Engineering. 2000, no. 287 (2), pp. 213–218.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Joo H.D., Kim S.U., Koo Y.M., Shin N.S., Choi J.K. An effect of a strong magnetic field on the phase transformation in plain carbon steels // Metallurgical and Materials Transactions. 2004. Vol. 35 (6). Р. 1663 – 1668.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Joo H.D., Kim S.U., Koo Y.M., Shin N.S., Choi J.K. An effect of a strong magnetic field on the phase transformation in plain carbon steels. Metallurgical and Materials Transactions. 2004, vol. 35 (6), pp. 1663–1668.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бровер А.В. Устройство бесконтактной регистрации температуры металла, изменяющейся с гипервысокой скоростью //Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 3. С. 53 – 56.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brover A.V. Device for contactless recording of metal temperature, changing with a hyper speed. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2007, no. 3, pp. 53–56. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пат. на полезную модель 64363 РФ. Устройство для измерения температуры поверхности металла при воздействии концентрированным потоком энергии / В.Н. Пустовойт, А.В. Бровер, Л.Д. Дьяченко; заявл. 01.02.2007; опубл. 27.06.2007. Бюл. № 18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Brover A.V., D’yachenko L.D. Ustroistvo dlya izmereniya temperatury poverkhnosti metalla pri vozdeistvii kontsentrirovannym potokom energii [Device for measuring temperature of metal surface exposed to concentrated flow of energy]. Utility model patent no. 64363 RF. Byulletenʹ izobretenii. 2007, no. 18. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бровер А.В., Дьяченко Л.Д. Особенности структурообразования в зонах лазерного оплавления металлов и сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 6. С. 29 – 33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brover A.V., D’yachenko L.D. Structuring in metal and alloy laser melting zones. Metal Science and Heat Treatment. 2009, vol. 51, no. 5-6, pp. 292–296.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бровер А.В., Пустовойт В.Н. О локализованных напряжениях в лазерно-облученной поверхности металлических материалов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 1. С. 3 – 7.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brover A.V., Pustovoit V.N. On localized stresses in laser-irradiated surface of metallic materials. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2010, no. 1, pp. 3–7. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Müllner P., Chernenko V.A., Kostorz G. A microscopic approach to the magnetic-field-induced deformation of martensite (magnetoplasticity) // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2003. No. 267 (3). Р. 325 – 334.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Müllner P., Chernenko V.A., Kostorz G. A microscopic approach to the magnetic-field-induced deformation of martensite (magnetoplasticity). Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2003, no. 267 (3), pp. 325–334.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kiefer Björn, Dimitris C. Lagoudas “Magnetic field-induced martensitic variant reorientation in magnetic shape memory alloys” // Philosophical Magazine 85. 2005. No. 33-35. Р. 4289 – 4329.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kiefer Björn, Dimitris C. Lagoudas. Magnetic field-induced martensitic variant reorientation in magnetic shape memory alloys. Philosophical Magazine 85. 2005, no. 33-35, pp. 4289–4329.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sadovskii V.D. Magnetic field and phase transformations in steel // Met. Sci. Heat Treat. 1966. No. 7. Р. 441 – 445.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sadovskii V.D. Magnetic field and phase transformations in steel. Metal Science and Heat Treatment. 1966, no. 7, pp. 441–445.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kaletina Yu.V. Phase transformations in steels and alloys in magnetic field // Met. Sci. Heat Treat. 2008. No. 50. Р. 413 – 416.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kaletina Yu.V. Phase transformations in steels and alloys in magnetic field. Metal Science and Heat Treatment. 2008, no. 50, pp. 413–416.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Schastlivtsev V.M., Kaletina Yu.V., Fokina E.A., Mirzaev D.A. Effect of External Actions and a Magnetic Field on Martensitic Transformation in Steels and Alloys // Met. Sci. Heat Treat. 2016. No. 58. Р. 247 – 251.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Schastlivtsev V.M., Kaletina Yu.V., Fokina E.A., Mirzaev D.A. Effect of external actions and a magnetic field on martensitic transformation in steels and alloys. Metal Science and Heat Treatment. 2016, no. 58, pp. 247–251.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пустовойт В.Н., Долгачев Ю.В. Особенности структуры мартенсита, полученного при закалке стали в магнитном поле в температурном интервале сверхпластичности аустенита // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 11. С. 3 – 7.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V. Special features of the structure of martensite formed by hardening of steel in magnetic field in the temperature range of superplasticity of austenite. Metal Science and Heat Treatment. 2012, vol. 53, no. 11-12, pp. 515–519.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пустовойт В.Н., Долгачев Ю.В., Корнилов Ю.А. Неустойчивость кристаллической решетки перед мартенситным превращением и влияние внешнего магнитного поля в этих условиях // Вестник Донского государственного технического университета. 2009. Т. 9. № 2. С. 238 – 248.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V., Kornilov Yu.A. Instability of crystal lattice before the martensitic transformation and external magnetic field impact under these conditions. Vestnik Donskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2009, vol. 9, no. 2, pp. 238–248. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V. Special features of the structure of martensite formed by hardening of steel in magnetic field in the temperature range of superplasticity of austenite // Metal Science and Heat Treatment. 2012. Vol. 53. No. 11-12. Р. 515 – 519.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V. Special features of the structure of martensite formed by hardening of steel in magnetic field in the temperature range of superplasticity of austenite. Metal Science and Heat Treatment. 2012, vol. 53, no. 11-12, pp. 515–519.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pustovoit V.N., Dolgachev Y.V, Dombrovskii Y.M. Use of the Superplasticity Phenomenon of Steel for” Internal” Magnetic Correcting a Product // Solid State Phenomena. Trans Tech Publications. 2017. Vol. 265. P. 745 – 749.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V., Dombrovskii Yu.M. Use of the superplasticity phenomenon of steel for” internal” magnetic correcting a product. Solid State Phenomena. Trans. Tech. Publications. 2017, vol. 265, pp. 745–749.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pustovoit V.N., Dolgachev Y.V. Ferromagnetically ordered clusters in austenite as the areas of martensite formation // Emerging Materials Research. 2017. Vol. 6. No. 2. P. 1 – 5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pustovoit V.N., Dolgachev Yu.V. Ferromagnetically ordered clusters in austenite as the areas of martensite formation. Emerging Materials Research. 2017, vol. 6, no. 2, pp. 1–5.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
