T10钢激光相变硬化的组织与性能研究

采用激光相变硬化工艺对T10钢表面进行了改性处理,并对改性后的组织与性能进行了研究,结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体,热影响区组织为少量针状马氏体+网状渗碳体.基材组织为回火马氏体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为940Hv0.1,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化区→热影响区→过渡区→基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性分析,要比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

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%。     

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%.     

45#钢镀铬激光诱导放电复合毛化条件下的金相初步研究

研究了镀铬后试样与普通试样在经过激光诱导复合毛化处理后显微硬度与金相的情况.通过对放电坑组织的分析,可以看出放电坑的熔凝组织分为两层:熔凝层和相变硬化层,热影响层在光学显微镜下不明显.熔凝层的最高硬度在900HV左右,大大高于45#钢基体200HV和镀Cr后300HV的硬度.在相变硬化层中,硬度随着相对表面距离的增大而逐渐下降.     

连续高功率激光辐照对55号钢组织和硬度的影响

为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足，笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照，以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数，研究了两者对55号钢微观组织和硬度的影响。结果表明：激光重熔比激光淬火具有更好的硬化效果。在保证试样表面平整的前提下，淬火试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为446～520 HV、621～709μm，而重熔试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为480～613 HV、709～813μm。通过分析硬化层的微观组织、物相、元素组成，发现这主要归因于重熔试样的硬化层中具有比淬火试样更多的马氏体、更均匀致密的微观组织以及更少的未熔碳化物。本研究结果为55号钢表面激光硬化提供了参考。     

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。     

低碳钢的激光热处理研究

低碳钢由于含碳量低，难以通过常规热处理方法达到理想的硬化效果。我们根据激光热处理的特点，对低碳钢进行了硬化处理。本文通过对含Ｃ量０．２％的钢样进行激光热处理实验，得到了显微硬度ＨＶ５００左右，深度０．５ｍｍ的硬化层。金相分析表明，相变区为板条马氏体组织。研究分析表明，晶粒细化、高的马氏体含量、马氏体高位错密度和固溶含碳量是获得超高硬度的主要原因。     

高铬钢轧辊激光熔凝层组织及性能

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高铬钢轧辊激光熔凝层的显微组织、相结构、回火稳定性及高温耐磨性能进行了分析.结果表明,高铬钢激光熔凝处理后剖面区由熔凝区、热影响区(HAZ)和基体组成.基体组织为回火马氏体和网状M7C3型碳化物,激光熔凝处理使基体中脆性碳化物完全溶解,表面熔凝区组织得到高度细化,呈现组织梯度,生成奥氏体和M23C6型碳化物,热影响区由隐晶马氏体、残余奥氏体和弥散的碳化物组成.激光熔凝区由于细晶强化、固溶强化和位错强化的共同作用,回火稳定性明显提高,560 ℃回火后出现二次硬化,峰值硬度达到672 HV.高温滑动磨损条件下激光熔凝层具有优良的耐磨性能.     

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钢激光相变强化梯度组织的研究 (原始组织的影响)

通过试验 ,分析研究了 4 5钢激光相变强化梯度分布的显微组织特征以及原始组织对 4 5钢激光相变强化梯度组织及其显微硬度的影响。通过对不同原始组织激光相变强化效果的对比分析 ,指出原始组织越细小弥散 ,成分越均匀 ,缺陷密度越高 ,材料的临界硬化温度越低 ,越有利于激光相变强化。在相同的激光处理工艺参数下 ,原始组织为淬火高温回火态时 ,激光相变强化的效果最显著 ,正火态次之。淬火回火态的激光相变强化比退火态具有更大的硬化层深度及更高的显微硬度     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区显微硬度特征的影响因素

本文在厚度为 0 .5— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl(0 12Al)模具钢和Cr12MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层显微硬度特征的影响。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的显微硬度有减少的趋势 ;Cr12MoV模具钢的激光熔凝区的显微硬度比 0 12Al模具钢的低 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的显微硬度表现为先增加后减少的趋势。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因。     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区的几何形状特征

在厚度为 0 .3— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl( 0 1 2Al)模具钢和Cr1 2MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层几何形状特征的影响 ,并用一维解析模型进行了熔化深度的计算。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的宽度和深度增加 ;Cr1 2MoV模具钢的激光熔化区宽度和深度比 0 1 2Al模具钢的大 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的宽度增加 ,深度减小 ;用一维温度场解析模型进行熔化深度的计算是有效的。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因     

激光表面处理1.6%C超高碳钢的组织与性能

为了研究激光处理后超高碳钢表面组织及性能的变化,采用2kW连续横流CO2激光器对超高碳钢(C的质量分数为0.016)进行了激光处理,采用扫描电镜观察组织和显微硬度计测量深度方向显微硬度值的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了沿深度方向的组织照片和硬度分布曲线。结果表明,激光处理层分为熔凝层、过热层和相变硬化层。熔凝层可观察到胞状树枝晶和离异共晶;相变硬化层组织细小,显微硬度(高达750HV～905HV)高于其它层,是典型的激光淬火组织。随激光功率增大(1000W～1200W),熔凝层中胞状树枝晶和离异共晶增多并细化,马氏体数量减少,各层的宽度、深度均增大,显微硬度降低。这一结果对细化超高碳钢组织和改善其性能是有帮助的。     

GH738合金激光沉积修复试验研究

通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点。结果表明:沉积区呈典型的外延生长柱状枝晶,枝晶间析出少量碳化物;相对于基体,热影响区碳化物明显减少,同时热影响区'相尺寸明显增大;沉积区硬度为350~470 HV0.3,热影响区硬度为450~480 HV0.3,均明显低于基体硬度480~510 HV0.3;且沿沉积高度方向硬度逐渐降低。     

扫描速度对硼化物金属陶瓷激光熔覆层组织和性能的影响

采用5 kW CO₂激光器在45钢表面熔覆制备MoB/CoCr金属陶瓷涂层,采用SEM、EDS和显微硬度计分别对在不同扫描速度下熔覆区的微观组织结构、化学成分分布和硬度进行测试。结果表明:熔覆区组织致密、无裂纹;200 mm/s扫描速度下熔覆区的组织呈现树枝晶—胞状树枝晶—胞状晶过渡,400 mm/s扫描速度时,熔覆区的组织呈现胞状树枝晶—胞状晶—平面晶过渡;熔覆层的主要化学成分均为Mo、Cr、Co和Fe;熔覆区的显微硬度明显提高,是45钢基体硬度的9倍以上。     

工艺参数对铁基和镍基粉末涂层性能的影响

利用激光熔覆技术分别对Fe105和Ni60合金粉末进行单层单因素实验。采用OLS41003D激光显微镜测量了熔道截面形貌、尺寸及组织；利用显微硬度仪测量了Fe105和Ni60涂层的显微硬度。结果表明,功率对Fe105和Ni60合金粉末熔宽、熔深和熔高的影响呈正相关；扫描速度对熔道熔高、熔宽和熔深呈负相关；随着送粉量增加,熔高增加,熔深下降。与Ni60显微组织图相比,Fe105合金粉末的晶体排列更规则,晶粒细小；Fe105与Ni60涂层平均显微硬度都高于484.63HV,Fe105涂层显微硬度总体略高于Ni60涂层。     

化学反应热效应对激光熔凝区几何特征的影响

为了研究附加化学反应热的激光熔凝区特征,采用在低合金钢表面预制Mg,Al和Fe3O4涂层进行激光处理,得到了化学反应热影响激光熔凝区形貌的实验结果。结果表明,引入化学反应热源,使激光熔化区宽度、热影响区宽度和深度增加,熔化区的深宽比降低;Al和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深深,Mg和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深浅;利用多元合金氧化物还原化学反应热和激光形成复合热源,可以快速形成多元合金共渗的熔凝层。     

激光焊接镀锌钢/冷轧钢异种板材工艺试验研究

为了研究镀锌钢/冷轧钢异种板材间激光焊接性能,采用光纤激光器及其配备的机器人对其进行了焊接试验,并对接头进行了显微组织和力学性能分析。在试验的基础上,分析了激光功率、焊接速度、离焦量等主要工艺参量对焊缝性能的影响。结果表明,在一定范围内,随着激光功率的增大和焊接速度的降低,焊缝宽度和熔深增加;焊缝及热影响区硬度均高于母材,焊接接头的强度与母材冷轧钢板相当;为保证焊接接头强度和性能的有效过渡,克服因其物理性质差异所导致的焊缝与拼接中心间的偏离,激光光斑中心宜向冷轧钢板一侧偏移。     

激光熔覆复合涂层组织性能研究

研究了TC4合金表面激光熔覆WC-12Co/NiCrAlY复合涂层后熔覆层的组织结构、显微硬度、熔覆层深度等。实验结果表明,激光熔覆层在组织结构上分为熔化区、结合区、热影响区。由于涂层中不同部位成分、温度分布及冷却速度不同使初生相呈树枝状、块状、花瓣状及颗粒状等几种形态;实现了涂层与基体的良好冶金结合,熔覆层最高硬度可达1100 HV。利用SEM观察、显微硬度测试等分析手段,研究了激光功率、扫描速度、涂层成分、涂层厚度对熔覆层的显微硬度、熔覆层深度影响。结果表明:在其它条件不变时,随着能量密度的增加,熔覆层的显微硬度下降;随着涂层成分中WC-12Co相对含量的增加,熔覆层的硬度增加,但熔覆层的深度减小;激光能量密度大小对熔覆层中熔化区的深度有较大影响;随着涂层厚度的增加,熔化区的深度在减小。