激光复合处理K24超合金表面残余应力

利用激光冲击技术对经激光淬火形成的K24超合金先进行了复合处理,用X-350A型X射线应力仪测定了激光复合处理区的残余应力,同时分析了复合处理区在500℃回火处理工艺后的残余应力变化规律,并对K24超合金复合处理区疲劳寿命的影响进行了研究。结果表明,激光冲击处理K24超合金淬火区后的残余压应力为600MPa以上,经500℃回火处理8、16h后残余应力仍然大于基体的残余压应力,其回火稳定性较好,有利于提高K24超合金的疲劳寿命。     

齿轮宽带激光淬火组织和应力分析

利用扫描电镜、透射电镜和X射线应力分析系统,对齿轮宽带激光淬火后淬硬层显微组织和应力特性进行了细致分析.结果表明其组织分为:淬硬层、过渡层、高温回火区三层.淬硬层主要是由马氏体和残余奥氏体组成;过渡层为马氏体和回火索氏体混合组织;高温回火区由回火索氏体组织组成.激光淬火硬化层应力状态为压应力.     

激光淬火齿轮组织和应力分析

采用扫描电镜、透射电镜和X射线应力分析系统，对齿轮宽带激光淬火后淬硬层显微组织和应力特性进行了研究，结果表明：激光淬火硬化区依其组织特征，大致分为3层：第1层为表面完全淬硬层，其主要是由马氏体和残余奥氏体组成；第2层为过渡层，由马氏体和基体上分布着回火析出的碳化物混合组成；第3层为高温回火区，由回火索氏体组织组成．激光淬火硬化层应力状态为压应力．     

不同热处理对热模钢H13的组织和性能的影响

本文研究了热模具钢H13（4Cr5MoSiV1)经不同热处理工艺处理后的显微组织和性能，结果表明，H13钢经软氮化处理后，耐磨性，热疲劳抗力较好而冲击韧性较低，250℃等温淬火加回火处理后的冲击韧性最高，热疲劳抗力比政党淬火加回火处理的好，耐磨性较差，300℃等温淬火回火处理的冲吉韧性和疲劳抗力较低，据此，在受冲击载荷情况下，采用250℃等温淬火回火热处理工艺较好，受冲击载荷较小时，采用正常淬火加回火软氮化复合热处理工艺较好。     

50CrVA钢复合处理后残余应力的分布及疲劳性能的研究

本文研究了50CrVA钢经气体软氮化加整体淬火复合处理后的残余应力分布及其疲劳特性。试验表明,复合处理可以明显地改善试样的残余应力分布情况,使表面呈压应力状态。由于表层氮、碳含量变化而引起的Ms点的变化与试样在冷却时存在的温度梯度的交互作用,使残余压应力的最高值出现在次表层,而在复合处理得到的强化层与心部组织交界处存在一压应力的“低谷”。复合处理后,试样表面的强化层对疲劳裂纹的扩展具有较大的阻碍作用,与常规处理相比,其旋转弯曲缺口疲劳极限提高约26.5％。     

激光冲击强化对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

通过残余应力测量、腐蚀疲劳试验和疲劳断口形貌观察,研究了不同激光冲击层数对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。试验结果表明,LSP会在2Cr13不锈钢表面产生高幅残余压应力,且表面残余压应力值随LSP冲击层数的增加而增加。与未强化试样相比,LSP试样的腐蚀疲劳寿命提升,且随LSP冲击层数的增加而提高;LSP试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低,且随LSP冲击层数的增加而降低。经分析,未强化试样疲劳断口形貌比较平坦,二次裂纹较少;LSP试样由于表面产生了较高的残余压应力,有效抑制了腐蚀疲劳裂纹的扩展,最终断口表现出河流花样形貌。     

球铁曲轴轴颈与园角部位同时高频淬火时残余应力的分析

本文叙述了对球墨铸铁曲轴轴颈与园角部位同时高频淬火后获得的硬化层分布,以及硬化层中残余应力分析。采用此工艺园角部位产生了压应力,从而可以提高曲轴运转时的疲劳强度,防止断裂事故。高频淬火后回火时,随着回火温度的升高,残余应力重新分布。260℃回火后沿轴颈及园角部位残余应力分布均匀,园角部位压应力也增大。由回火温度与硬度变化曲线证实,残余应力重新分布是与残余奥氏体转变相关联。高频淬火再不同温度回火后的抗摩擦磨损性能试验结果,也是240—280℃回火最好,这就为回火温度的选择提供了依据。因此认为高频淬火再200℃回火的常规工艺对轴颈与园角同时高频淬火曲轴而言,并不适用。     

激光表面热处理下Cu薄膜的疲劳性能

通过CO2激光器对试件进行激光表面热处理,对比处理前后试样的疲劳寿命,找出了最优激光工艺参数,并对其进行疲劳断口及表面微观结构分析,探求其微观机理.研究结果表明:激光表面热处理时激光扫描速率、功率密度对处理效果有显著影响;对于25μm厚工业纯Cu薄膜材料,激光功率密度为208 kW/cm2,扫描速率为25mm/s时,激光表面处理效果最佳,试件的疲劳寿命提高了2～3倍;在扫描电镜观测下发现,激光表面处理后试件表面形成1层淬硬区并产生残余压应力,使试件的疲劳强度明显增加,且激光表面处理的试件裂纹萌生后扩展至断裂的过程较为缓慢,断口出现疲劳条纹.     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头力学性能的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了表面强化处理,分析了激光冲击强化处理后焊接接头组织结构,用显微硬度计测试了焊接接头显微硬度,通过X射线应力仪测定了残余应力沿焊接接头表面的分布规律,并对管线钢焊接接头激光冲击强化的微观机理进行了分析。结果表明:激光冲击波可以在焊接接头表面形成塑性变形层,显微硬度明显提高;材料组织均匀性得到了明显改善;消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了残余压应力场。     

齿面残余应力对齿轮轮齿弯曲疲劳寿命的影响分析

为了研究残余压应力对齿轮轮齿弯曲强度及疲劳寿命的影响,以ANSYS有限元软件为工具,分层建立轮齿表层,对各深度层施加不同预应力来模拟渗碳淬火齿轮的残余压应力,并对存在和不存在残余压应力的齿轮分别进行了弯曲强度和弯曲疲劳寿命分析,得到存在及不存在残余压应力的齿轮最大拉应力分别为567 MPa和650 MPa。结果分析表明,残余压应力可使齿轮抗弯曲疲劳性能得到较大提高。     

飞秒激光加工K24高温合金的仿真与试验分析

为探究飞秒激光与K24镍基高温合金的作用机理,应用普朗克方程与菲涅尔公式,推导出K24反射率与吸收率随激光脉宽的变化曲线.利用固体力学的线性假设方程,推导出K24高温合金的晶格热容和电子比热.结合简化的一维双温模型,采用有限差分法解析单脉冲飞秒激光与K24高温合金作用过程中电子和晶格的温度变化,基于K24高温合金的蒸发温度推导得出单脉冲飞秒激光作用下合金的理论蚀除深度.用较低频率的激光进行了验证试验.用正交实验分析激光平均功率、焦点进给距离、扫描次数、扫描速度等工艺参数对加工微孔形貌的影响规律.结果表明:扫描速度对加工微孔形貌的影响最大,进给距离次之,而激光能量和扫描次数对微孔形貌的影响较小.研究结果为飞秒激光对高温合金的高质量微孔加工提供了理论和实验基础.     

激光冲击LY2铝合金的薄膜性能

脉冲激光冲击LY2铝合金,在试样表面形成约1.7mm的薄膜,研究了薄膜与基体接合处横截面的微观形貌以及激光冲击搭接率和激光冲击次数对薄膜层残余应力的影响。研究结果表明:激光冲击的光斑搭接率对试样横截面的残余应力影响显著;在薄膜层最大残余应力存在于试样的表层或者近表层,深度方向的残余应力值和残余压应力值变化率均与表层深度成反比;多次冲击能够获得较大的残余应力值,但对于激光冲击LY2铝合金薄膜深度影响较小。     

多脉冲激光辐照增透膜产生热应力的数值模拟

研究并建立了多脉冲激光辐照Al2O3增透薄膜及K9玻璃基底的物理模型,采用有限元算法求解相应的热传导方程和热应力方程,得到了材料内部热应力场分布。数值模拟结果表明,材料内部环向力起主导作用,且温度冷却时,残余环向热应力沿径向移动,在低频情况下,先发生热应力损伤的是基底,后发生热应力损伤的是薄膜。研究成果可为激光与薄膜相互作用机理以及薄膜的抗激光损伤提供一定的理论依据和指导。     

不锈钢汽车排气管激光焊接残余应力

为了提高不锈钢管的冷加工成形性能,进一步优化相应焊接工艺,在对汽车排气管激光焊接温度场进行数值模拟研究的基础上,分析激光焊接汽车排气管残余应力.在考虑网格的疏密过渡以及材料力学性能参数随温度的变化条件下,分析激光焊接不锈钢管残余应力演变过程及分布特点,即滚轮挤压量越小,平均残余应力越小,但容易出现咬边和未焊透,在局部产生应力集中,更容易在焊接管冷加工时出现开裂;激光焊接线能量减小,轴向残余应力区域变窄,峰值应力增加.将激光焊接残余应力与钨极氩弧焊(TIG)+激光焊的残余应力进行对比实验,结果表明,不锈钢管TIG+激光焊残余应力与激光焊接具有相似的分布,分布区域相对变宽,焊轴向残余应力比激光焊接小,提高了焊接管冷加工成型性能.     

裂纹柔度法在回火高强度结构钢应力分析中的应用

提高高强度结构钢板的残余应力的测试精度,可以更好地评估回火工艺的有效性,使产品更加安全可靠.常用的残余应力测试方法(如钻孔法、X射线衍射法等)只能测定钢板外表面及浅层的残余应力.采用裂纹柔度法分析回火钢板的残余应力,对Q550D钢板不同回火工艺状态下的应力松弛效果进行了测试.结果表明,裂纹柔度法能够测定钢板全厚度范围内残余应力释放过程中产生的应变,从而判断其应力分布情况,而且这种方法比钻孔法及X射线衍射法更加敏感和精确.     

40Cr曲面基体激光熔覆W6Mo5Cr4V2性能

为了利用激光熔覆技术实现模切机刀辊刀刃的增材制造,以曲率半径、熔覆轨迹、搭接率等为影响因素,在40Cr曲面基体上进行W6Mo5Cr4V2粉末的多道激光熔覆正交试验研究,并对熔覆层的残余应力、显微硬度以及显微组织结构进行分析。结果表明,保护气流量对残余应力变化影响显著,当工艺参数为激光功率1 800 W、扫描速度10 m/s、保护气流量400 g/min、曲率半径60 mm、搭接率30%、周向熔覆时,残余应力达到最小值。当残余应力满足成形要求时,显微组织的结晶形态从熔覆层顶部到结合区由平面晶向树状晶发展,熔覆层没有缺陷且与基体实现了良好的冶金结合。同时,显微硬度值从基体到熔覆层顶部呈阶梯状增长式分布,熔覆层的显微硬度平均值均在60HRC以上,满足模切机刀辊刀刃的硬度要求。     

轧辊表面激光强化应力场的分布规律

针对轧辊激光强化过程中的应力场求解困难的问题,根据该应力场与辊面瞬变温度场的耦合作用,将温度场计算结果作为初始条件,建立了应力场仿真的有限元模型.综合考虑了材料的热弹塑性能,获得了轧辊激光强化过程中不同位置、不同时刻的应力分布曲线.结果表明,垂直扫描方向上的应力变化最剧烈,在不考虑相变应力的前提下,扫描后该向应力由压应力转变为拉应力状态,从而影响裂纹生成.此外,主应力方向基本与有限元模型的几何坐标相对应,只是随着应力数值的交错变化而发生改变.     

Influence of Microstructures and Residual Stress on Fatigue Crack Propagation Rate of High Carbon Steels

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｏｎＦａｔｉｇｕｅＣｒａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＲａｔｅｏｆＨｉｇｈＣａｒｂｏｎＳｔｅｅｌｓＬＩＵＢｅｉｘｉｎｇ；ＦＥＮＧＸｉａｏｚｅｎｇ刘北兴，冯晓曾（Ｄｅｐｔ...     

40Cr钢大面积激光相变硬化中的硬度分布特征

以提高耐磨性为主的大面积激光相变硬化必须采用光斑搭接方法，在搭接处的回火带是不可避免的。本文研究了大面积激光相变硬化硬度分布特征，研究搭接量与回火带的关系，找出适合生产实际需要的搭接方案，以解决大面积激光相变硬化技术在汽车，冶金行业中的大型模具，轴等零件等强化中的瓶颈问题。