45钢激光表面铬合金化的制备工艺

为提高注塑机螺杆性能,在45钢表面预置0.15 mm的铬合金化粉末,采用激光合金化方法在基体表面制备铬合金化层,利用正交试验法优化激光铬合金化工艺参数并对最佳参数下的合金化层性能和组织进行检测。结果表明:随着激光功率的增加,铬合金化层的硬度先增大后减小;随着激光扫描速度的增加,铬合金化层的硬度逐渐降低;随着激光搭接率的增大,铬合金化层的硬度先增大后减小;预涂层厚度为0.15 mm的铬合金化层最佳激光合金化工艺参数为:激光功率为3.1 k W,激光扫描速度为800 mm·min~(-1),激光搭接率为30%。经该工艺处理后的铬合金化层厚度约为1.2 mm,其中铬合金化区厚度约为0.8 mm,平均硬度大约为583.6 HV0.1,组织为Fe-Cr、Cr_xFe_y等固溶体,热影响区厚度约为0.4 mm,硬度从572 HV0.1到230 HV0.1呈梯度分布,组织为针状马氏体和少量残留奥氏体。     

工艺参数对60CrMnMo钢表面激光陶瓷合金化涂层组织与硬度的影响

采用CO2激光器在60CrMnMo钢表面进行激光陶瓷合金化,保持激光功率、搭接率不变,研究了扫描速度和预涂层厚度对合金化层的组织与硬度的影响.利用OM、SEM、显微硬度计对激光合金化层的组织和横截面显微硬度分布进行研究.结果表明,激光合金化层与基体形成了冶金结合,随扫描速度的增加,合金化层厚度减小,合金化层硬度先提高后降低.随预涂层厚度的增加,合金化层硬度也提高.当激光功率为4000W,搭接率为30％～40％,光斑尺寸为3～3.5 mm,预涂层厚度为30～35 μm,扫描速度为2.0 m/min时,合金化层的平均显微硬度最高为1101HV0.2,是基体材料(250 HV)的4.4倍左右.     

45钢激光铬钼合金化工艺优化及性能研究

为提高45钢表面的硬度和耐磨性,采用激光合金化工艺,研究了铬钼合金化层的组织及性能。结果表明,45钢激光铬钼合金化的最佳工艺参数为激光功率3 kW、扫描速度800 mm/min、搭接率为30%。此工艺下合金化层由Fe-Cr、Fe-Mo等固溶体组成,其形貌为柱状晶和少量胞状晶,基体与合金化层呈冶金结合;铬钼合金化层平均硬度为674HV0.1,热影响区硬度从662HV0.1到230HV0.1呈梯度分布;合金化层的磨损率为2.230×10~(-14)m~3/(N·m)。     

45钢激光氮合金化涂层的组织性能及工艺优化

利用激光合金化技术在45钢表面制备了氮合金化层,并采用正交试验法优化了合金化工艺参数,采用OM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机等手段研究了优化工艺处理后的合金化层的组织及性能。结果表明,随激光功率和扫描速度增大,合金化层硬度呈先增后降的趋势,在1.0 kW和500 mm·min^-1时硬度分别达到最大值782 HV0.3和725 HV0.3,随着搭接率的增加,合金化层硬度逐渐下降,其最优工艺为:激光功率1.0 kW、扫描速度500 mm/min和搭接率30%;经最优工艺处理后的合金化区组织由γ-(Fe,N)、γ-(Fe,C)、针状马氏体、γ′(Fe₄N)、ε(Fe₂N)以及Fe₃C等固溶体和化合物组成,以柱状晶和胞状晶为主,厚度约为120 μm,平均硬度约为816 HV0.3,热影响区组织由少量针状马氏体以及残留奥氏体等组成,厚度约为200 μm,硬度由768 HV0.3到242 HV0.3呈梯度分布;合金化层的摩擦因数约为0.4827,磨损率为8.218×10^-15 m³·N^-1·m^-1。     

45钢电子束扫描表面W合金化组织和硬度

电子束扫描表面合金化技术可以改善钢铁材料的组织及性能. 采用等离子热喷涂技术和电子束扫描技术对45钢表面进行熔覆合金化处理. 研究电子束扫描对强化层组织和硬度的影响,探讨了电子束功率、扫描速度对强化层组织和硬度的影响规律. 结果表明,45钢经表面合金化处理后,其表面可分为合金化区、热影响区和基体区. 合金化区的显微组织为针状马氏体和碳化钨颗粒,硬度为1 250 HV,是基体硬度的5倍. 热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为860 HV,是基体的3倍. 基体区的组织为珠光体和铁素体. 电子束工艺参数对强化层组织和硬度有较大影响,强化层厚度随电子束功率的增加而增大,随着扫描速度的增加而减小.     

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。     

45钢激光淬火工艺优化及性能

利用LSSK-009型数控激光熔覆机对45钢进行激光淬火,通过正交试验方法优化了激光淬火工艺参数,研究了离焦量、电流、扫描速度等工艺参数对45钢表面硬度的影响。结果表明:影响45钢表面硬度的主要因素是离焦量,其次是电流;最佳的激光淬火工艺参数为离焦量22.5 mm、电流210 A、扫描速度300 mm/min;45钢经最佳激光淬火工艺,搭接率为44%的多道扫描激光淬火处理后,由表及里依次为完全相变硬化层、热影响区和基体,其中完全相变硬化层的组织为针状马氏体和残留奥氏体,深度为0.48 mm,宽度为1.15 mm,硬度为842 HV0.2,比45钢整体淬火提高18%,热影响区的组织由完全马氏体逐渐转变为珠光体和铁素体组织,厚度为0.1~0.2 mm,硬度从823 HV0.2到438 HV0.2呈梯度分布;相邻道与道之间的表面硬度从842 HV0.2到450 HV0.2呈梯度分布,热影响区宽度为0.3 mm。     

30CrMnSi镀镍后激光表面合金化

为研究不同激光工艺参数对合金化层组织和硬度的影响,对镀镍后的30CrMnSi钢表面进行单道扫描,获得了金相组织和显微硬度较基体理想的合金化层.研究结果表明:激光合金化层晶粒显著细化,平均硬度明显高于基体硬度.影响激光合金化效果的主要因素是激光功率和扫描速度.本试验条件下的最优工艺参数为:激光功率600W,扫描速度5mm/s,保护气体流量20L/min.此时,合金化层金相组织细小均匀致密,平均硬度达590HV,约是基体硬度的2.6倍.     

激光原位制备TiN/Al复合涂层及其抗冲蚀性能

表面处理是提高钛合金抗冲蚀性能的重要途径。采用激光氮化涂层过程中同步送Al粉的方法,在Ti6Al4V合金表面制备了一层均匀的TiN/Al复合涂层,涂层内没有微观裂纹和孔洞。研究结果表明:激光扫描速度对复合涂层的微观结构、硬度及抗冲蚀性能有着重要的影响。随着激光扫描速度的增加,复合涂层的厚度降低。在复合涂层最表面存在一层平均厚度大约为2~3μm的连续的氮化物陶瓷层,涂层内部存有大量的枝状晶组织。复合涂层的微观硬度和抗冲蚀性能明显高于Ti6Al4V合金基体。当激光扫描速度从240 mm/min升高到720 mm/min时,涂层表面的微观硬度从1 600 HV_(0.1)降低到1 200 HV_(0.1),而且涂层的冲蚀失重也逐渐降低。这主要是因为随着激光扫描速度的降低,由于反应时间的增加,导致涂层中TiN硬质相的含量也在增加。     

45钢激光WC合金化组织与性能的研究

在45钢表面进行了碳化钨(WC)激光合金化实验,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能.实验表明:激光合金化层组织致密,晶粒细化,与基体呈冶金结合.其中,合金化区为含碳量过饱和的奥氏体树枝晶组织,热影响区为板条状淬火马氏体组织.合金化区平均硬度700 HV0.2,相变硬化区平均硬度550 HV0.2,硬度呈梯度过渡.通过与氮化试样的比较,表明激光合金化试样的强化层深度、平均硬度均高于氮化试样.45钢零件经激光合金强化后,使用寿命大大提高.     

42CrMo钢折弯模具激光表面强化

利用扫描电镜、电子背散射衍射技术等手段研究了42CrMo钢折弯模具的激光表面淬火特性。研究结果表明,激光扫描速度、功率、工件厚度等对淬硬层深度及硬度有显著影响。在激光功率2200 W、扫描速度1800 mm/min、光斑ϕ2 mm、辅助水冷、一道次扫描条件下,折弯模具刀刃硬度和淬硬层厚度分别达到734 HV0.2和1.05 mm,且刀刃两侧的硬度分布均匀。激光淬硬层组织为细小的马氏体,尤其靠近基体处。     

铁基多元陶瓷涂层激光熔覆制备及优化

采用20钢为基材,激光熔覆涂层材料以YD-F625型铁基粉末为基,添加有Ti C、WC和Si C多元陶瓷增强相,通过调整多元陶瓷相中Ti C的比例来获得不同的涂层合金材料,同时选用多组激光功率、扫描速度、粉末厚度等工艺参数进行激光熔覆对比试验,以涂层表面硬度为性能指标,对激光熔覆工艺和涂层材料种类进行优化。通过激光熔覆制备多元陶瓷复合涂层可以使20钢表面的硬度显著提高,其中最优工艺组合为激光功率3000 W、扫描速度280mm/min、预置粉末厚度2.0 mm、Ti C粉末含量为20%时,涂层最高显微硬度可达1100 HV以上,出现在距涂层表面0.05 mm深度处。     

G95Cr18 高碳铬不锈钢的激光淬火

G95Cr18 钢是一种可用于制造轴承的高碳铬不锈钢,淬火后可获得较高的硬度和良好的耐磨性。对尺寸为φ200 mm×15 mm的G95Cr18钢试样,采用固态激光器以17 mm/s的扫描速度和800W、1 200 W和1 600 W的功率进行了激光淬火。检测了试样的表面硬度、硬化层深度和硬度梯度及显微组织。结果表明:经激光淬火的G95Cr18钢试样硬化层最高硬度可达约752 HV0.1,比经真空油淬的硬度615 HV0.1提高了约22.3%;以1 600 W功率激光淬火的G95Cr18 钢试样硬化层由熔融柱状晶区、等轴晶区和淬硬区组成。     

45钢激光合金化Mo1B9Crx涂层的组织及性能

通过激光合金化技术在45钢基体上制备Mo₁B₉Cr_x合金化涂层,研究了Cr含量对涂层组织性能的影响。结果表明,Mo₁B₉Cr_1.1涂层最佳激光合金化工艺为激光功率3.3 kW,扫描速度900 mm/min,搭接率30%;在此工艺条件下,涂层与基体呈良好的冶金结合,无孔洞和裂纹,合金化区组织为Fe-Mo、Fe₂B、Fe-Cr、Cr₂B、Cr_xFe_y固溶体和化合物;随Cr含量从1.1%增加到23.3%,涂层硬度、摩擦因数、磨损率逐渐减小;当Cr含量为1.1%时,涂层硬度最大,为1005 HV0.1;当Cr含量为23.3%时,其耐磨性能最好,摩擦因数为0.475,磨损率为0.574×10^-14m³/(N·m),涂层磨损形式主要是磨粒磨损和粘着磨损结合的形式。     

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。     

气门摇臂激光表面合金化工艺研究

采用正交试验 ,对激光表面合金化工艺参数进行了优化 ,分析了各工艺参数对气门摇臂合金化层质量的影响。研究表明 ,激光功率、扫描速度、离焦量和合金化粉涂层厚度等工艺参数对气门摇臂的合金化层厚度、搭接情况和表面状况等质量指标的影响不同 ;使用优化的激光工艺参数 ,对体积小、形状复杂的发动机气门摇臂工作圆弧面进行了激光表面合金化处理 ,获得的合金化层搭接较好 ,精磨后厚度在 0 4 0～ 0 6 0mm范围 ,表面硬度 >78HRA。     

38CrMoAl钢激光淬火研究

利用连续波CO2激光束,对38CrMoAl钢进行了激光表面淬火研究,测量了淬硬层厚度和硬度分布,并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明,38CrMoAl钢激光淬硬层的硬度可达850HV0．3,是未淬火基体的3～4倍。激光淬火层分为均匀相变区和过渡区,均匀相变区组织由均匀细化的位错马氏体(包含少量残留奥氏体)组成,过渡区为板条马氏体和未溶铁素体的混合组织。在激光功率和离焦量一定的条件下,硬化层厚度和宽度均随扫描速度增加而减小,而淬硬层硬度首先随扫描速度的增加而增加,达到一最大值时又呈下降的趋势。在离焦量48mm,功率1．8kW的条件下,38CrMoAl钢激光淬火的最佳扫描速度是20mm／s。     

P20模具钢表面合金化组织与性能

在P20模具钢表面进行激光合金化,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能。试验表明,激光合金化可在材料表面获得组织致密,晶粒细化,深度大,与基体结合牢固的强化层。合金化区的硬度范围为635～699HV0.2,热影响区硬度范围为441～474HV0.2。激光合金化试样的耐磨损性能比预硬化的P20钢提高了35%。采用激光合金化对模具表面进行强化,将大大提高模具的使用寿命。     

高强钢厚板机器人激光焊接及接头硬度

采用高功率光纤激光焊接机器人对S355高强钢厚板进行高速焊接,获得无缺陷的焊缝,结合硬度实验研究焊接工艺参数对表面硬度的影响。结果表明：S355钢的基体硬度为190~200 HV时,其热影响区硬度会增加至450~500 HV;随着焊接速度增加或激光功率减小,焊缝平均硬度逐渐升高,热影响区的平均宽度逐渐减小。通过降低焊接速度可以缩小基体与焊缝的硬度差异。