激光扫描速度对45钢表面改性层组织及性能的影响

利用横流CO2激光加工机对正火态45钢表面进行激光相变处理,对改性层进行了OM实验、硬度测试以及硬化层磨料磨损实验.结果表明:相变硬化层由表及里依次为熔凝区、相变硬化区、过渡区和基体区;其中激光熔凝区晶粒最为细小;硬化层表面最高硬度为48 HRC;激光扫描速度对表面耐磨性有较大影响,其中扫描速度为8mm/s、功率700 W时改性层耐磨性最佳.     

45钢激光相变硬化组织及性能研究

    利用轴流CO₂激光加工机对45钢在轴流基模条件下进行激光相变硬化处理,并研究了其激光相变硬化组织及性能.结果表明,改性层微观组织由表层至基体依次为：表面熔凝区为片状马氏体,均匀相变硬化区为隐晶马氏体,过渡区为混合马氏体、屈氏体和部分未熔的铁素体;激光相变硬化改性层的硬度与基体相比有大幅度提高;最高硬度（约为基体的3倍）出现在次表层;激光相变硬化处理后耐蚀性有所提高,随扫描速度增加,耐蚀性增强.     

40Cr激光熔凝硬化组织形态及硬度研究

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.利用扫描电子显微镜、金相显微镜和显微硬度计研究了不同工艺下熔凝硬化层及基体的显微组织和硬度分布特征.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隐晶马氏体 少量残余奥氏体、隐晶马氏体 碳化物 残余奥氏体、马氏体 回火屈氏体 铁素体.硬化层最高硬度约是基体的3倍;随着扫描速度的增加表层硬度先增加后减小,当扫描速度为2.5 m/min时,表层硬度最大,为1097.9 HK.     

激光熔凝处理N80油管的组织及耐磨性

采用5 kW横流CO2激光器对N80油管内壁进行激光螺旋熔凝处理,采用光学显微镜、扫描电镜及显微硬度计对激光熔凝层组织、硬度及磨损形貌进行分析.结果表明,油管激光熔凝处理后熔凝区生成马氏体组织,硬度较基体显著提高,硬度最大值出现在相变硬化区.油管内壁激光螺旋熔凝强化后,耐磨性能明显提高.当扫描速度一定时,随激光功率的增加,硬度降低,而耐蚀性及耐磨性增加,腐蚀加速了油管的磨损.未经激光处理的N80油管钢磨损机制为大块的疲劳剥落和犁削,采用螺旋激光熔凝处理后,油管磨损面犁沟细小,伴随少量的剥落坑.     

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.     

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.     

激光参数对蠕墨铸铁熔凝组织演变及高温力学性能的影响

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG激光器开展不同激光参数的激光熔凝蠕墨铸铁试验,通过扫描电镜、光学显微镜、硬度仪和高温加热炉表征了激光熔凝宏观形貌、微观特性变化、硬度分布和高温回火性能。结果表明:由于激光熔凝蠕墨铸铁中匙孔效应及不同激光参数差异等影响,熔凝区宏观形貌呈现勺形、帽形、碗形和盆形;伴随激光功率的增加和扫描速度的降低,且激光功率密度达到形成匙孔能量密度阈值时,熔凝区域的深宽比增加;伴随激光扫描速度和侧吹保护气流量的增加,熔凝区网状莱氏体分布区域减少;随着激光功率的增加,熔凝中心区域莱氏体由层片状转变为网状;对激光熔凝蠕墨铸铁进行500℃回火工艺处理,熔凝区硬度增加,基体与热影响区硬度降低。     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能

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。     

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。     

利用高功率二极管对H13钢表面进行激光硬化

应用高功率二极管激光器对H13钢进行了表面硬化研究.本试验中除激光功率和扫描速度外,表面加热温度被选作为特定的激光处理参数.试验结果表明,尽管激光设定功率和扫描速度相同,一旦表面处理温度设定不同,获得的表面硬化层的深度、宽度和显微组织有所不同.作为典型试样,其表面加热温度为1400 ℃时,硬化层的显微组织依次为柱状晶区+等轴晶区+相变硬化区+热影响区+基体.     

激光重熔对电冶钢结硬质合金表面显微组织的影响

采用5.0kW横流CO2激光器对电冶钢结硬质合金DJW40表面进行重熔处理。对重熔区显微组织进行了研究,研究表明:激光重熔区分为熔凝区、过渡区及热影响区;熔凝区组织细小且致密,由粘结相和碳化物构成;大颗粒碳化钨部分溶解,小颗粒碳化物完全溶解;相比于基体,过渡区碳化物数量增多,过渡区的厚度与激光扫描速度成相反的变化;热影响区为相变硬化区,小颗粒碳化物有所增多。激光重熔可以大大改善电冶钢结硬质合金表面的组织结构。     

光纤激光-渗氮处理对Cr12MoV钢组织和性能的影响

采用IPG的YLS-3000型光纤激光器对Cr12Mo V钢表面进行原位激光-渗氮处理。通过光镜、扫描电镜、X射线衍射及金相显微硬度计,分析研究不同激光处理参数对渗氮层组织及性能的影响。结果表明,在扫描速度和离焦量一定的条件下,Cr12Mo V激光熔凝层深度随激光功率的增加而增大,激光渗氮处理可使材料表面显微硬度提高。Cr12Mo V钢激光渗氮后的组织由熔凝区、热影响区及基体三部分组成。随着激光熔凝速度的增大,熔凝区树枝晶逐渐变得细小。随着激光熔凝功率的增加,熔凝区树枝晶逐渐变得粗大。熔凝层的硬度峰值出现在距材料表面1.0 mm附近,两侧呈对称降低,硬度峰值则随激光功率的增加而增加。     

铸铁等离子熔凝处理硬化层的组织与耐磨性能

利用等离子熔凝技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上进行熔凝硬化处理。借助于金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了硬化层的显微组织,采用显微硬度计测试了硬化层的显微硬度分布,通过环-块磨损试验评估了硬化层的耐磨性能。结果表明,硼铸铁表面微熔硬化处理后,熔凝区组织为细小均匀的共晶莱氏体+少量未溶石墨,固态相变区的组织为针状马氏体+残余奥氏体+片状石墨+磷共晶,相变区与基体交界处组织为针状马氏体+珠光体+残余奥氏体+片状石墨+磷共晶。熔凝层显微硬度分布均匀,可达820～910 HV0.1,在室温润滑滑动磨损条件下,硬化层的耐磨性约是基体试样的3倍。     

RuT300气门座激光熔凝温度场数值模拟

建立了激光熔凝气门座的数学物理模型,模型中考虑了材料的热物性参数随温度的变化及材料的相变潜热。结果表明:随激光功率的增加,激光熔凝气门座熔池最高温度升高,且激光熔凝区的深度和宽度增加;随激光扫描速度的提高,激光熔凝气门座的最高温度下降,且熔凝区的深度和宽度减小;随激光光斑半径的增加,激光熔凝气门座的最高温度降低,激光熔凝区深度减小。激光熔凝气门座过程是新熔池形成和已形成的熔池凝固二者同步的过程,由于不同区域温度分布和冷却速度等差异,导致气门座表面熔池形态为彗星拖尾状;且彗星拖尾状随激光功率的增大而增加,彗星拖尾状随扫描速度和激光半径的增加而降低。随激光半径的增加,熔池彗星拖尾的尖形曲率减小。实验与数值模拟结果基本吻合,这说明了模型的有效性。     

激光重熔对电冶钢结硬质合金DGJW40组织影响的研究

用5.0kW横流CO2激光器对电冶钢结硬质合金DGJW40表面进行重熔处理,对重熔区显微组织结构进行了研究.结果表明:激光重熔区分为熔凝区、过渡区及热影响区,熔凝区组织细小且致密,由钢基体相和碳化物构成;大颗粒WC部分溶解、被碎化,小颗粒碳化物完全溶解;相比于钢基体,过渡区碳化物数量增多,该区的厚度与激光扫描速度成相反的变化;热影响区为相变硬化区,小颗粒碳化物也有所增多.经过激光重熔处理的DGJW40合金表层由WC、Fe3C、Cr7C3、Fe2W2C、Fe3W3C、α-Fe、γ-Fe等组成.     

LD冷作模具钢激光表面熔凝

研究了冷作模具LD钢经不同工艺参数激光熔凝处理后的显微组织及性能。结果表明,激光功率P=3500 W,扫描速度v=20 mm/s,光斑直径d=5 mm时,处理效果较为理想。由表及里依次为熔凝层、淬火层、热影响层和基体。熔凝层又依次分为表层等轴晶区,柱状晶区和等轴晶+胞状晶区。等轴晶区和柱状晶区原有的带状、块状碳化物全部溶解,胞状晶区原有的碳化物基本保持原状,新晶粒明显细化并均匀分布。硬化层总深度可达1.0 mm;平均硬度可提高15%左右,耐磨性和耐腐蚀性显著提高。如果能量密度过大,在熔凝层容易产生微裂纹甚至宏观裂纹,破坏材料性能。     

光纤激光熔凝工艺对45钢表面组织与性能的影响

利用IPG-3000W光纤连续激光器在耐火砖芯模(45钢)表面进行熔凝强化处理。利用金相显微镜、显微硬度计等分析手段研究光纤激光熔凝处理对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:经光纤激光熔凝后45钢表面的晶粒得到了明显细化,随着激光功率的增加,熔凝层深度明显增加;随着激光扫描速度的增加,晶粒细化越显著。表面熔凝后的组织受相变强化和细晶强化的双重作用,使其力学性能显著提高,显微硬度相对于基体明显增加。     

工艺参数对蠕墨铸铁激光熔凝淬火带裂纹率和形貌的影响

采用3 kW固体光纤激光器在蠕墨铸铁基体上进行了激光熔凝淬火试验,分析了淬火带的裂纹率、熔凝区形貌、显微硬度和组织.结果表明,当保护气体流量一定时,提高激光功率或降低扫描速率有利于降低激光熔凝淬火带的裂纹率;而激光功率一定时,不同的扫描速率对应的最佳保护气体流量大小不同.随着激光功率的增加,淬火带形貌会向基体扩展,扩展规律是先主要沿熔凝区宽度和深度方向扩展,然后沿其它方向扩展,到一定程度后,又沿着宽度和深度方向扩展,如此循环,熔凝区总面积不断增加,淬火带形貌也由扁平状逐步变化为帽子状.     

激光相变硬化工艺参数对65Mn钢硬化层深度的影响

利用激光数控加工机对65Mn钢进行表面相变硬化加工,研究激光功率、扫描速度和光斑直径对硬化层深度的影响规律。结果表明,激光处理后,相变区横截面显微组织为月牙形,晶粒较细密。单因素试验结果表明:随着激光功率的增加,硬化层深度增加;随着扫描速度的增加,硬化层深度变浅;随着光斑直径的增加,硬化层深度变浅。二次回归正交旋转组合试验结果表明:影响硬化层深度的因素主次顺序为:激光功率扫描速度光斑直径。优化确定出硬化层深度最大时的工艺参数组合为:激光功率为1200 W,扫描速度为900 mm/min,光斑直径为4 mm,硬化层深度为550μm。     

轧辊钢激光熔凝处理组织及性能研究

应用3KW连续CO2激光器对轧辊钢进行了激光熔凝处理,用金相显微镜、SEM及71型显得同硬度计,进行了显微组织分析和硬度测试,结果发现,其剖面组织区域分为熔化区（粗大的马氏体 残贸奥氏体→奥氏体）、相主为区（马氏体 残留奥氏体 碳化物）、热影响区和基体4个部分,各区域的尺寸及显微硬度与激光功率、扫描速度等工艺参数有关,且激光处理后硬化效果明显。