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。     

激光功率对40CrNiMoA钢表面淬火组织和摩擦磨损性能的影响

采用不同激光功率在卷取机卷筒主轴40CrNiMoA钢基材表面进行了激光淬火试验,利用体视显微镜、光学显微镜、显微硬度计和立式万能摩擦磨损试验机等观察和测试试样横截面的宏观组织、表面显微组织、激光相变硬化区的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:3种不同功率下的激光淬火试样表层组织均得到不同程度的细化,其硬度、摩擦磨损性能较基体均有所提升。其中,当功率为1600 W时,在试样截面能够明显观察到相变硬化区。此时,试样的表层组织最为细致,由细小的针状马氏体、少量残留奥氏体和弥散分布的细小碳化物组成,其表面硬度可达640.3~706.8 HV0.2,约为基体硬度的2.8倍。同时,摩擦因数稳定在0.40~0.60之间,与基体相比降低了50%左右;磨损量1.3 mg,仅为基体的36.1%。在光斑尺寸12 mm×2 mm,扫描速度v=20 mm/s的试验条件下,采用1600 W激光功率对40CrNiMoA钢进行表面激光淬火,得到的试样组织和摩擦磨损性能最优。     

激光熔覆工艺对高熵合金组织与性能影响

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究.结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整;激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能北大核心CSCD

利用有限元软件ANSYS对激光束扫描试样的温度场进行数值模拟,研究其温度分布规律。研究激光束扫描对试样显微组织和性能的影响,探讨激光功率和扫描速度等工艺参数对相变硬化层组织性能的影响。采用光学显微镜分析45钢激光相变硬化区的显微组织,用显微硬度计进行硬度测量。结果表明:45钢经激光束扫描后,硬化层的显微组织为针状或板条状的马氏体,组织更加均匀、细小,试样表面硬度最高可达57.5 HRC,相比调质处理提高约1倍,激光扫描区域组织沿深度方向上成梯度分布规律,从表层往深度方向依次为相变硬化区、过渡区和基体。激光工艺参数对硬化层显微组织和性能有较大的影响,相变硬化层的深度和宽度随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小;硬化层的截面硬度随着激光功率和扫描速度的增加呈现先增加后减小的变化规律。     

12CrNi3钢外锁止套局部表面激光淬火工艺

利用半导体激光宽带对12CrNi3外锁止套局部进行表面淬火处理,并对处理后的零件进行外观检验、显微组织观察、硬度检测分析和摩擦磨损试验。试验结果表明:采取定光斑方式,激光头到工件表面扫描区域中心点距离375 mm(离焦量为0),工件倾斜22°,激光头倾斜18°,温度1350 ℃,扫描速度9 mm/s,单道扫描后表面平整性最好。表面激光淬火硬化层为750～1000 μm,最浅处为443.1 μm,硬化区组织为极细小马氏体组织,硬度达600～700 HV0.2,是基体硬度的2倍左右, 约为渗碳+淬火态硬度的1.3倍,且相变硬化区耐磨性能明显提高。     

40Cr激光熔凝硬化组织形态及性能研究

利用CO2轴流激光加工机对40Cr钢表面进行激光熔凝硬化处理.利用扫描电镜、显微硬度计、磨损试验机和盐雾试验机研究了不同工艺下熔凝硬化层显微组织及性能.实验表明,熔凝硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区组成:由表及里组织分别为极细小的马氏体 残余奥氏体、针状马氏体 碳化物 残余奥氏体、回火马氏体 残余奥氏体 铁素体十碳化物:扫描速度越小,硬化层越深;经过激光熔凝硬化处理的40Cr耐磨性以及耐蚀性都有较明显的提高.     

9CrSi钢表面激光合金化的组织与性能

以亚微米级WC/Co金属陶瓷复合材料为涂层材料,采用激光合金化技术在9CrSi表面制备出硬度高、耐磨的合金化层.利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段对激光合金化层的显微组织和物相构成进行了分析,并对合金化层进行了硬度和摩擦性能测试.结果表明,激光合金化层与基材形成了良好的冶金结合.激光合金化层可分为合金化区,热影响区和基体区三部分.其中合金化区组织为基体马氏体上分布着网状枝晶碳化物,网状枝晶间弥散分布着碳化物小颗粒,热影响区组织由马氏体及残留奥氏体组成,基体区组织无明显变化.合金化层的显微硬度达到900 HV0.2,干摩擦条件下材料磨损量是基材9CrSi的1/9,合金化涂层的耐磨性得到显著的提高.     

回火4340钢的激光相变硬化

使用1.8KW固定激光功率的CO_2激光器,用5—10mm/s的扫描速度,硬化AISI4340钢试样的表面。分析了扫描速度和合金的回火处理对硬度分布曲线和激光硬化区显微组织的影响。硬化区的显微组织主要由板条和孪生马氏体组成。也发现了自回火马氏体,它取决于扫描速度。在激光处理试样的相变区,观察到在马氏体上分布着具有奥氏体壳层的部分溶解碳化物和(或)奥氏体小岛。激光处理期间,碳化物完全溶入奥氏体所需要的时间取决于回火条件。如果合金的回火温度较低,则硬度曲线中得到的硬化区较深,相变区较窄。以奥氏体中碳的扩散距离为基础,对硬度曲线作了简单的数学估算。计算结果与相变硬化区过程中测定的硬度曲线以及观察到的显微组织是完全相符的。     

T10A钢激光相变硬化组织与性能研究

采用激光加工机对T10A钢表面进行激光相变硬化处理,并对硬化层进行组织、性能表征。结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体;过渡区为半马氏体+珠光体+网状渗碳体。硬化层显微硬度最高值为1219.3 HV1,比基体提高5倍。硬化层表面耐磨性分析表明,当功率为800 W、扫描速度为6 mm/s时耐磨性最佳,磨损率为13.11 mg/cm2。     

多道电子束扫描搭接率对40Cr钢组织与性能的影响

对40Cr钢在不同搭接率下进行多道电子束扫描表面改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,经多道电子束扫描表面改性处理,40Cr钢表面搭接区因回火生成回火马氏体及回火索氏体;重熔层中马氏体组织随着搭接率的增大而变得粗大。搭接率为0%时,电子束处理区域的平均显微硬度为627.4 HV0.2;搭接率增大,搭接区域表面显微硬度下降。当搭接率为25%时,试样表面光滑平整,粗糙度为1.083 μm;表面粗糙度随着搭接率的增大先减小后增大;40Cr钢耐磨性较电子束扫描处理前有明显改善。耐磨性随着搭接率的增大先增大后减小。     

感应淬火对42CrMo钢曲轴连杆轴颈组织性能的影响

采用OM、SEM、X射线应力分析、力学性能测试等手段,分析了感应淬火处理对42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面组织和残余应力的影响,探讨了不同淬火功率对淬硬层形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面由淬硬层、过渡层和基体3部分组成,淬硬层组织为均匀细小的马氏体,过渡层组织为马氏体和回火索氏体的混合组织,基体组织为回火索氏体。经感应淬火处理,42CrMo钢曲轴连杆轴颈表面残余应力由拉应力变为压应力,随着感应淬火功率的增加,淬硬层深度增加,组织不断细化,当感应淬火功率为2500 W,组织最为均匀细小,表面硬度达到了751.3 HV0.1,耐磨性大幅提升;但是淬火功率过高会导致组织粗化,当感应淬火功率为2600 W时,组织有所粗化,硬度也有所降低。     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

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。     

GCr15钢表面激光淬火的组织与性能

利用HL-1500无氦横流CO2激光加工机对GCr15钢表面进行激光淬火处理。采用SSX-550型扫描电子显微镜(SEM)、XJL-02A立式金相显微镜(OM)、DMH-2LS努氏显微硬度计、ML-10滑动摩擦磨损试验机和ZF-3恒电位仪等设备对不同功率下相变硬化层的显微组织及性能进行研究。结果表明:相变硬化区的组织为细小针状马氏体和少量球状碳化物,过渡区的组织为马氏体、残留奥氏体、铁素体和碳化物;试样的硬化层硬度比基体提高了2.2～3.5倍,当激光功率为1050W时,硬化层深度最大,可达0.7mm,耐磨性比基体提高3倍,耐蚀性也显著提高。     

激光淬火对高速动车组EA4T车轴钢组织和性能的影响

为提高EA4T车轴钢的表面硬度和耐磨性能,采用激光淬火对调质态车轴进行表面改性。利用扫描电镜、显微硬度计、纳米压痕仪等对激光淬火层的微观组织、相变层深度和硬度进行了详细的表征。结果表明:EA4T车轴钢表面经过不同工艺激光淬火后,相变层内的淬火组织主要由细小的板条马氏体和粒状贝氏体组成,其深度根据工艺不同从100 μm到800 μm不等,并呈现随淬火功率的增加和扫描速度减小,相变层深度逐渐增加的趋势。淬火相变层区域内,车轴钢的显微硬度基本保持在450 HV0.2左右,约为基体硬度的2倍,耐磨性显著提高。由于淬火道次之间搭接的原因,淬火层呈现波形分布,其中波谷马氏体含量高于波峰位置,因此其硬度明显高于波峰处。     

激光表面淬火对铬钼铸铁组织和硬度的影响

采用TH-3DC3000型激光加工系统对铬钼铸铁进行了激光表面淬火处理,研究了不同激光功率和扫描速度对铬钼铸铁显微组织、表面硬度及硬化层深度的影响。结果表明,经激光表面淬火后,铬钼铸铁的组织由硬化区、过渡区和基体3个区域组成,硬化区组织为隐晶马氏体、残留奥氏体和球状石墨,过渡区组织为隐晶马氏体、珠光体和球状石墨,基体组织为铁素体、珠光体和球状石墨。在激光表面淬火未对试件产生过热影响时,激光功率的增大和扫描速度的降低均会提升铬钼铸铁的表面硬度和硬化层深度。在5 mm×20 mm的矩形激光光斑下,确定最优的参数组合为激光功率2300 W、扫描速度0.003 m/s,采用该参数组合对铬钼铸铁进行激光淬火处理时,表面硬度为760 HV0.3,硬化层平均硬度为724 HV0.3,硬化层深度可达1.4 mm以上。