40CrNiMoA齿轮激光表面强化及抗疲劳性分析

对40CrNiMo齿轮进行了激光表面强化处理,用SEM和TEM对处理试样显微组织进行了分析,测试并分析了其显微硬度,并进行了抗疲劳性现场试验,结果表明:40CrNiMo激光淬火后其组织由淬硬层、过渡区和基体组成,淬硬层组织为细小的板条马氏体和针状马氏体,层深约1.5mm,过渡区为马氏体和索氏体混合组织,基体为回火索氏体。淬硬层表面硬度比常规淬火硬度有所提高。40CrNiMo激光淬火齿轮比20Cr2Ni4渗碳淬火齿轮疲劳强度提高约10%。     

U74钢轨表面激光淬火工艺及其对耐磨性的影响

本文研究了U74钢轨表面激光淬火工艺及其对表面耐磨性能的影响。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区。淬硬层深度约为0.5-0.8mm，单道淬火宽度约4mm，表面硬度可达Hv850-Hv1000，淬硬层组织为高碳马氏体，细晶混合马氏体和少量奥氏体。激光淬火造成的组织细化和大量高碳马氏体的形成是硬度提高的主要原因。在扫描速度为6mm/秒，离焦量60mm的条件下，U74钢轨表面激光淬火的最佳功率约为1.8kW。在该功率下，可以获得最高硬度、最大硬化层深度和最佳能量利用系数。摩擦学试验表明，经过激光淬火，钢轨表面的耐磨性能有了明显提高。     

30CrMnSiA钢激光表面淬火的显微组织及耐磨性

采用功率为 2kW ,扫描速度为 10 0mm/min的工艺参数对钻杆接头材料 30CrMnSiA钢进行了表面相变硬化处理 ,研究了相变层的组织和耐磨性。实验结果表明 ,30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层、过度层和受热影响的基体组织 ,硬化层的显微组织明显细化 ,其表面层的耐磨性明显高于未经激光处理的 30CrMnSiA钢。     

低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

45~#钢宽带激光淬火研究

:本文利用宽带CO2 激光束 ,对 45 #钢表面进行宽带淬火 ,获得单道淬火宽度 10mm以上。淬硬层硬度达 5 0 0～ 6 30Hv0 3是非淬硬层的 2～ 2 5倍 ,深度达 1 9～ 2 .0mm。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区三个区域 ,所对应的金相组织分别为高碳马氏体、隐晶马氏体和混和马氏体。宽带激光淬火造成的组织细化和大量高碳马氏体的形成是硬度提高的主要原因。在扫描速度v =4mm/s和离焦量 18mm条件下 ,45 #钢宽带激光淬火的最佳功率约为 3 0～ 3 3kW。     

45^#钢宽带激光淬火研究

本文利用宽带CO2激光束,对45^#钢表面进行宽带淬火,获得单道淬火宽度10mm以上。淬硬层硬度达500－630Hv0.3是非淬硬层的2－2．5倍,深度达1．9－2．0mm。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区三个区域,所对应的金相组织分别为高碳马氏体、隐晶马氏体和混和马氏体。宽带激光淬火造成的组织细化和大量高碳马氏体的形成是硬度提高的主要原因。在扫描速度v=4mm/s离焦量18mm条件下,45^#钢宽带激光淬火的最佳功率约为3.0-3.3kW。     

40铬钢表面加碳激光合金化处理

对40铬钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25～0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层组织呈梯度变化,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV0.3以上.热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710～780HV0.3,比常规淬火明显提高.采用高的激光密度、快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高.磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50%.     

合金铸铁光束相变硬化层的组织和硬度

采用５ｋＷ光束加热设备对珠光体合金灰铸铁进行了表面相变硬化处理。研究了相变层的组织和硬度特征,以及光束能量参数对相变层组织和硬度的影响规律。实验结果表明,合金铸铁光束表面相变硬化层由与基材相邻的不完全相变区及表面完全相变区组成。完全相变区的组织是马氏体,随能量密度提高马氏体针片尺寸增加,硬度降低。不完全相变区是残余珠光体与托氏体型珠光体的混合组织,其硬度较完全相变区显著下降。采用光束相变硬化处理可在灰铸铁表面获得深度 ０．２ｍｍ以上,硬度近 ９００ｋｇ／ｍｍ２的强化层。     

激光快速熔疑40Cr钢表面硬度与残余应力研究

研究40Cr在激光单道熔凝和叠道熔凝下材料表面显微组织分布特征,表面硬度分布规律和残余应力状态,结果显示单道激光熔凝的强化层组织由表层熔化区、亚表层相变硬化区及与基体相连的高温回火区组成,最大残余应力为拉应力,出现在熔凝带中心,在熔化带边缘为压应力,在热影响区为拉应力:叠道激光熔凝试件表面显微组织和硬度分布的差异在回火软化区和二次淬硬区。。叠道扫描的残余应力要比单道激光熔凝的小,新的熔凝带对前道熔凝带施加了应力并产生了韧化作用。     

镁合金表面激光熔覆纳米三氧化二铝

镁合金由于密度小、比强度高、良好的导电和导热性而成为工业结构工程和运输工具中非常有应用前景的工程材料.但由于镁合金的耐磨性差,成为阻碍镁合金应用与汽车工业或其他工程部件中作为转动部件的一大障碍.为提高镁合金的表面耐磨性.各种表面处理技术应运而生.其中激光表面改性处理技术比较引人瞩目.为提高镁合金的表面耐磨性.采用激光熔覆纳米Al2O3颗粒的办法对ZM5镁合金进行了表面改性处理.激光改性是采用500 W脉冲Nd:YAG熔化预置在ZM5表面的纳米三氧化二铝进行处理的.激光熔覆后,对改性层的显微结构进行了分析.同时对显微硬度与激光加工参数之间的关系以及耐磨性均进行了测试.改性层的显微硬度可以高达350 HV,而基材的显微硬度只有100 HV.激光改性处理层的耐磨性与基材相比也得到了显著的提高.     

激光淬火与中频感应淬火对比研究

利用摩擦磨损实验机对45CrNi钢开展了激光淬火和中频感应淬火摩擦磨损对比实验研究，并利用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对两种淬火试样硬化层进行了微观分析。结果表明，在载荷50～250 N条件下，激光淬火试样的耐磨性比中频感应淬火试样提高了4%～21%;中频感应淬火试样的摩擦系数略大于激光淬火试样的摩擦系数。两者的主要磨损形式均为磨粒磨损，但中频感应淬火试样磨损后表面犁沟的深度和宽度大于激光淬火试样表面犁沟的深度和宽度。两种淬火方法淬硬层均为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织，但中频感应淬火淬硬层有大量的碳化物析出，碳化物含量多且碳化物颗粒大、残余奥氏体多。     

模切辊激光表面淬火的研究

用连续波CO2激光束对50#钢模切辊进行了激光表面淬火试验,研究了淬火层的显微组织及硬度分布.结果表明,50#钢模切辊经激光表面淬火后,硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成;模切辊变形很小,且表面硬度高,整体硬度分布较为均匀,能够达到技术要求.采用激光淬火技术对50#钢模切辊进行表面强化是可行的.     

1Cr18Ni9Ti激光相变硬化层组织及性能

为了探讨1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的变化,采用激光相变硬化处理的方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、恒电位仪等研究了激光相变硬化层的组织及性能。进行了理论分析和实验验证,取得了激光相变硬化层的硬度、耐磨性、耐蚀性数据。结果表明,激光相变硬化层主要由奥氏体、马氏体、Fe-(Cr,Ni)以及Fe等组成。随着激光功率的增大,平均显微硬度先增加后减小,在功率为750W时,平均显微硬度达最大值,为223.5HK;在功率为550W时,耐磨性最好,磨损率为基体的56%。激光相变硬化处理后耐蚀性增强;最小的维钝电流密度是基体的33%,最大的钝化稳定区长度是基体的7倍。这一结果对研究1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的转变是有帮助的。     

离焦量对1Cr17Ni2薄钢板激光焊接接头组织与性能的影响

利用YAG脉冲激光焊接系统对1mm厚的1Cr17Ni2不锈钢薄板进行对接焊接试验,通过焊缝组织分析、拉伸测试和显微硬度测试,研究了离焦量对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:采用激光对1Cr17Ni2薄钢板进行对接焊后,焊接接头出现了组织分区,母材区组织主要是铁素体和马氏体,热影响区组织为板条马氏体组织和少量呈带状分布的δ铁素体,而焊缝区组织则主要以马氏体为主;随着离焦量增加,焊缝熔深逐渐减小,熔宽先增大后减小,焊缝处的马氏体含量逐渐减少,接头的抗拉强度先增大后减小;焊缝区的硬度最大,母材区的硬度最小,热影响区的硬度介于两者之间;焊缝区的整体硬度随着离焦量的增大而减小;当离焦量为-5.5mm时,热影响区中马氏体板条束群细小均匀,焊接成形质量好,接头的拉伸性能优良。     

40CrNiMoA钢表面激光淬火后的组织和性能

采用光纤激光器对卷取机卷筒主轴常用的40CrNiMoA钢进行了激光淬火实验,采用金相显微镜观察试样表面的显微组织,采用维氏硬度计测试相变硬化层的显微硬度,采用立式万能摩擦磨损试验机评估试样的摩擦磨损性能,采用体视显微镜观察试样截面的宏观组织及磨损形貌,采用电化学工作站测试试样的耐蚀性能。结果表明:40CrNiMoA钢经激光淬火后,表面会出现一层相变硬化层,其显微组织主要为细小的马氏体、少量的残留奥氏体以及部分弥散的碳化物;硬化层深度约为200μm,硬度值可达638.3~711.2HV,约为基体的2.6~2.8倍;平均摩擦因数为0.506,与基体相比下降了42.5%,磨损量为1.3mg,仅为基体的36.1%,其主要磨损机制为磨粒磨损;腐蚀电位为-0.497V,自腐蚀电流密度为2.16789×10^-9 A/cm2,与基体相比,腐蚀电位略有提高,而自腐蚀电流密度有所降低,耐腐蚀性能得到了较大提升。     

离焦量对纯钛薄板对接焊缝性能的影响

为了研究纯钛薄板激光对焊接头性能，采用光纤激光器及其配备的机器人组成的焊接系统对其进行了焊接试验，通过测试接头拉伸性能、扩孔率及杯突值，综合评价离焦量对接头性能的影响，并揭示了接头显微组织构成。结果表明，接头拉伸及成形性能均低于母材，离焦量对拉伸性能无直接影响，在一定范围内，接头成形性能随离焦量升高呈现上升趋势，当离焦量为+20mm时，接头拉伸性能及成形性能最佳；焊缝区显微组织为粗大α晶粒+锯齿状α晶粒+少量针状α晶粒，针状α晶粒的存在有利于提高接头的成形性能，热影响区显微组织构成为不规则的粗大α晶粒+锯齿状α晶粒，热影响区晶粒尺寸低于焊缝区晶粒尺寸。该研究对纯钛激光焊接具有一定的理论指导意义。     

激光硬化基体对镀铬层组织和结合的影响

采用激光相变硬化的方法在电镀前对基体表层预先进行处理,以改善镀层与基体的结合强度,提高其承载能力。借助扫描电镜(SEM)分析镀铬层的组织和界面,对镀层、相变硬化区和基体的硬度变化进行分析,对镀层抗高温烧蚀能力进行测试。结果表明,基体经激光相变硬化处理后,既可以促进镀层外延生长,又可以在镀层和基体之间实现硬度的梯度过渡,从而可以改善结合,缓解应力,提高承载能力,镀层的抗剥落能力和使用寿命得到显著提高。激光相变硬化得到细小的淬火马氏体,位错密度显著增加,表面活性增强,是促进镀层外延生长的主要原因。     

Controlled Laser Transformation Hardening of Martensitic Stainless Steel by Pulsed Nd: YAG Laser

Laser transformation hardening (LTH) was applied to the surface of the AISI 420 martensitic stainless steel by a pulsed Nd:YAG laser to obtain optimum hardness. The influences of process parameters (laser pulse energy, duration time, and travel speed) on the depth and hardness of laser treated area were investigated. Image analysis of SEM microstructure of AISI 420 showed that plate-like carbide have almost fully and (30~40)% of globular carbide particles dissolved into the matrix after laser transformation hardening by pulsed laser and the microstructure was refined to obtain controlled tempered martensite microstructure with 450 VHN hardness.