45Mn钢发动机链板激光淬火表面的组织及力学性能

针对大型船舶发动机链条内外链板之间磨损严重的问题,提出采用激光淬火表面改性技术来提高链板表面力学性能的方法,并对45Mn钢表面进行单道和多道激光淬火试验,分析了其激光淬火后的显微组织和硬度变化规律。结果表明,单道激光淬火后形成了以板条马氏体与细小马氏体为主的相变硬化区。当激光功率为300～900 W、扫描速度为5～20 mm/s时,45Mn钢单道激光淬火后的表面硬度为850～950 HV,有效硬化深度约为0.63 mm,在基本没有改变表面粗糙度的前提下降低磨损体积,为未激光淬火时的45.1%～53.0%。多道搭接激光淬火形成以回火马氏体为主的软化区。经搭接率为30%的多道激光淬火后45Mn钢表面硬度较为平均,回火软化区的宽度为0.68 mm。     

激光强化合金球墨铸铁轧辊的微观组织及性能

应用5 kW横流CO2激光器对合金球墨铸铁热轧辊进行了激光强化处理,用光学显微镜、洛氏硬度计及显微硬度计进行了显微组织分析和硬度测试.结果表明,激光处理后的剖面组织区域分为熔凝区、相变区和基体三部分,各区域的尺寸及显微硬度与激光功率、光斑大小、扫描速度等工艺参数有关.激光处理后轧辊表面的洛氏硬度在54.4～63.8 HRC之间,较基体硬度提高约29～39 HRC,经激光强化处理后热轧辊使用寿命比原轧辊提高了1.52～1.87倍.     

碳钢及合金钢搭接激光淬火回火软化特征

进行了459、Cr2Mo和W18Cr4V钢多道搭接激光淬火实验,结果表明,激光淬火表面都存在搭接区的回火软化现象,45钢软化区宽度最大,W18Cr4V钢软化区宽度最窄。在搭接回火区,45钢组织主要为回火索氏体和和少量回火马氏体,9Cr2Mo钢的主要为回火马氏体、索氏体和少量碳化物,而W18Cr4V的组织由针状马氏体和少量的粒状碳化物构成。根据马氏体回火过程中的碳原子扩散特征,分析和计算了碳扩散激活能和回火时间对马氏体组织的影响。     

45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能

在45钢表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的实验,对复合涂层的组织、硬度等进行了研究.结果表明:激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接区出现了较为粗大的组织特征,采用同一激光工艺参数,多道搭接熔覆层的显微硬度降低.多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中WC硬质相含量明显降低,是造成激光熔覆层硬度下降的主要影响因素.     

40Cr钢双道搭接磨削淬硬回火软化特征

对退火态40Cr钢进行双道搭接磨削淬硬试验,并结合单道磨削淬硬试验和磨削淬硬表面温度仿真,研究了搭接量对软化区硬度分布、形状特征和组织形貌的影响。结果表明,第一道磨削淬硬表面存在回火软化现象。搭接量C_r=0时,软化区近似梯形,C_r≥1 mm时,软化区近似平行四边形。随着搭接量的增加,软化区宽度相应增大;其组织也由回火屈氏体、回火索氏体、铁素体、珠光体和马氏体转变为回火屈氏体、回火索氏体和马氏体。从提高磨削淬硬面积和磨削淬硬加工效率的角度出发,宜采用C_r=1 mm的搭接量。     

激光冲击强化MB8镁合金的工艺分析及摩擦磨损性能研究

目的 通过激光冲击强化技术的加工硬化效应改变MB8镁合金表面硬度及粗糙度，显著提高其抗磨损性能。方法 在不同功率密度、搭接率、冲击次数下对MB8镁合金激光冲击强化处理，通过非球面测量仪和显微硬度计分析材料表面粗糙度和显微硬度的影响规律，结合不同载荷下滑动摩擦磨损试验后的电镜图像，揭示激光冲击强化改变镁合金材料粗糙度、硬度从而影响耐磨性能的机理。结果 经激光冲击处理后镁合金硬度明显提高，表面硬度最大增幅达30.2%，同时形成了梯度硬化层。随着材料硬度的提升，其质量磨损率明显下降，耐磨损程度得到了显著改善，强化后镁合金的平均质量磨损率降幅可达28.73%。结论 试验冲击区域的粗糙度与激光功率密度呈正相关，与搭接率呈负相关，粗糙度随着冲击次数呈现先下降后升高的变化趋势。材料的硬化程度随着激光功率密度、搭接率和冲击次数的提高而增大，冲击次数的影响最为明显，激光功率密度次之，搭接率的影响最弱。低载条件下材料以磨粒磨损为主，而在高载荷条件下材料磨损过程伴随着疲劳磨损，强化效果有限。     

铝合金电弧增材与激光冲击强化复合制造组织与性能

对电弧增材铝合金试样进行激光冲击强化,观察激光冲击强化对电弧增材铝合金材料的现象,分析了激光冲击强化对电弧增材铝合金微观组织和力学性能的影响。激光冲击强化后,未影响区域的微观结构与电弧增材试样的结构相似,由细长的柱状晶区和位于柱状晶区之间的细小等轴晶区组成;受影响区中杂乱分布着的中等大小的等轴晶及较长的柱状晶。激光冲击改变了材料微观结构,出现了中等大小的等轴晶,减少了气孔。激光冲击强化后,增材铝合金表面均产生了残余压应力场,在合理的工艺参数下,可以获得最大残余压应力约为-124 MPa。在不同试验参数下,冲击能量、冲击次数和搭接率的提高都能增加铝合金的显微硬度和影响深度,证明激光冲击强化技术显著提高了电弧增材铝合金试样表面性能,在改善力学性能方面有重要作用。     

50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。     

铝合金激光表面强化工艺

研究了一种新的铝合金激光表面强化工艺。硬铝合金在经适当的预处理后，选择合适的工艺参数进行激光表面强化处理可使硬化区的硬度由原来的130HV提高到530HV。此外，还系统地研究了工艺参数对硬化区尺寸的影响，工艺参数与硬化区显微硬度的关系，激光硬化区的显微组织变化及化学成分的能谱分析等。该工艺为铝合金的激光表面硬化开辟了一条新途径。     

激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面性能的影响

目的研究激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面形貌、表面硬度、微观组织和残余应力的影响,为后续研究激光冲击强化技术在回转支承上的应用提供指导和依据。方法采用高功率短脉冲的强激光束对回转支承用钢42CrMo试样进行激光冲击处理,然后用共聚焦显微镜进行表面形貌观察,用维氏硬度计测量冲击前后试样的表面硬度,用扫描电子显微镜观察截面微观组织结构,最后运用ABAQUS模拟激光冲击后的残余应力场。结果光斑直径为3 mm,脉冲宽度为8 ns,激光能量为2、3、4、5 J的情况下,激光冲击后产生的微凹坑最大深度分别为2.17、3.54、4.67、6.07μm,材料表面最高硬度较基体分别提高了10.10%、12.58%、13.58%、17.38%,材料表面的最大残余压应力分别为-210、-384、-495、-508 MPa。观察微观组织发现,激光冲击后塑性变形区的板条马氏体长度和宽度较基体材料更小,且分布更加均匀。结论激光冲击强化回转支承用钢42CrMo后,会在材料表面产生微米级的凹坑,并在材料表面和一定深度方向上产生残余压应力。在一定参数范围内,凹坑最大深度、材料表面硬度和最大残余压应力均随激光能量的增大而增大。回转支承用钢42CrMo的激光冲击强化机理是板条状回火马氏体的细化。     

激光熔覆多道搭接成形质量与效率控制方法

目的揭示激光熔覆工艺参数对多道搭接成形质量与效率的耦合作用规律,提高多道搭接熔覆层表面与内部组织质量及成形效率。方法采用响应面中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量和搭接率与多道搭接表面平整度、熔覆效率及气孔面积之间的数学模型,通过方差分析及检验指标,验证了所建立数学模型的正确性。结果激光功率和气流量对表面平整度的值影响并不显著。表面平整度的值与扫描速度、搭接率成反比;搭接率对熔覆效率的影响较为显著,搭接率的增大使熔覆效率减小;四个工艺参数对于气孔面积都有不同程度的影响,适当增大搭接率和减小扫描速度可以减小熔覆层气孔面积。以表面平整度最好、熔覆效率最高和气孔面积最小为目标优化工艺参数,通过试验获得表面平整度、熔覆效率、气孔面积预测值与实际值的误差分别为1.36%、6.12%、7.89%,进一步验证了该模型的准确性。结论该研究成果为多道熔覆涂层质量、熔覆效率的控制与预测以及工艺参数的优化提供了理论依据。     

强度空间分布对脉冲激光表面强化的影响

建立了包含脉冲激光强度时空分布、温度相关的材料热物性参数以及多次相变特征在内的脉冲激光表面强化三维有限元模型。温度场和强化区深度分别得到了解析解和试验验证。针对不同脉冲能量级别，研究了强度空间分布形式和光斑几何形状对表面最高温度、强化区深度以及强化区形状等的影响。结果表明，激光强度空间分布是影响强化区的重要因素。为达到理想的强化效果，应根据不同的脉冲能量选择适当的空间分布形式和光斑几何形状。     

光内送丝激光熔覆修复砂光机轧辊

采用激光光内送丝法并利用多道搭接熔覆技术,对20钢砂光机轧辊的凹坑缺陷进行修复,结果表明,修复后的轧辊其几何尺寸复原,添加材料的组织性能优于基体,二者的界面达到了良好的冶金结合,修复层与凹坑周围基体的残余应力很小,无几何变形.     

45钢多次激光相变硬化组织与性能研究

采用5kW横流CO2激光器对45钢表面进行了多次激光相变硬化，并对硬化区进行了X射线衍射谱分析、光学显微分析和硬度测试。结果表明：激光相变硬化区主要由马氏体、少量残余奥氏体组成，随着扫描次数的增多，组织进一步细化、弥散，缺陷密度更高，奥氏体的形核更容易，长大速度更快，临界硬化温度更低，导致硬化层深度增加，硬度提高。     

40CrNiMoA钢激光相变硬化技术

研究了40CrNiMoA钢激光淬火工艺参数与硬化层深度及硬度之间的相互关系，以及淬硬层微观结构特征。结果表明，随着光斑扫描速度的提高，硬化层深度降低，表面硬度存在一个极大值；随着激光功率的升高，硬化层深度增加，表面硬度也存在一个极大值，激光淬火硬化层依其组织特征，分为完全淬硬区，过渡区及高温回火区。     

9Cr2Mo冷轧辊用钢的激光淬火试验

采用硬度测试、显微组织和断口分析,对经激光淬火处理后的9Cr2Mo冷轧辊用钢进行了研究.结果表明,与常规淬火相比,9Cr2Mo钢激光淬火后硬度明显提高,但激光淬火搭接区出现硬度值陡降,其原因为搭接区的马氏体组织回火分解;常规淬火处理后的9Cr2Mo钢内有条、块状碳化物,断口为脆性解理断裂特征;而激光淬火后,条块状碳化物溶解或部分溶解,未完全溶解的碳化物细化成球形颗粒,其断口为浅韧窝+脆性准解理的断裂特征.     

合金铸铁激光热处理研究

研究了活塞环合金铸铁激光表面处理后的组织和硬座变化．研究表明：激光表面处理能极大地提高材料的表层硬度；硬化区由熔化区和相变区两部分组成，硬化区中的高碳针状马氏体是材料表层获得高硬度的主要原因．     

灰口铸铁的激光表面熔凝硬化

利用激光熔凝化技术对灰口铸铁表面进行了硬化处理。通过SEM分析发现，熔凝硬化区呈现出典型分层结构，同时，因石墨的固溶强化作用，显著提高了熔凝区硬度和耐磨性。对不同扫描间距试样进行耐磨性试验表明，当扫描间距为12mm时相对耐磨性达到极大值。     

高铬铸钢激光熔凝组织与性能研究

为提高锅炉燃烧器喷嘴的表面性能,采用5kW横流CO2激光加工系统对高铬铸钢表面进行熔凝处理,并进行显微组织分析和硬度测试.研究结果表明:铸态高铬铸钢晶粒较粗大、组织不均匀,原始组织以奥氏体为基体,还存在大量网状断续共晶碳化物、莱氏体.经激光凝熔后,显微组织明显细化,其试样剖面组织分为激光熔凝区(细小奥氏体 少量细小未熔碳化物)、激光相变区(奥氏体 少量晶界碳化物)、过渡区和母材4个区域.熔凝区和相变硬化区的淬硬深度依工艺参数不同.可达0.2～0.3mm.由于形成了奥氏体组织,高铬铸钢表面硬度增加不明显,硬度最大值出现在相变硬化区.