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。     

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。     

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。     

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。     

激光相变硬化工艺参数对40Cr组织性能的影响

利用无氦横流CO_2激光加工机对40Cr表面进行激光相变硬化处理,并采用金相显微镜(OM)、显微硬度计、滑动摩擦磨损试验机和恒电位仪研究了不同工艺参数下硬化层的显微组织及性能.结果表明:相变硬化区的组织为细小的针状马氏体+残余奥氏体,过渡区组织为回火马氏体+残余奥氏体+铁素体+碳化物;40Cr经过激光相变硬化处理后,硬度、耐磨性和耐蚀性均显著提高.     

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.     

多道网格扫描激光相变硬化的性能研究

采用YLS-3000型光纤激光器对40Cr钢表面进行不同间距的网格扫描激光相变硬化。研究不同网格间距对硬化层的显微组织、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明:激光相变硬化层横截面由表及里依次可分为相变硬化区、过渡区和基体。相变硬化区的组织为细小针状马氏体+少量残余奥氏体,过渡区的组织为马氏体+残余奥氏体+铁素体+未溶碳化物,基体的组织为铁素体+珠光体。网格扫描相变硬化层的平均硬度约为61 HRC,网格交叉点的平均硬度可达62 HRC。随着网格间距的增加,试样的相对耐磨性先增大再减小,当网格间距为12 mm时,相对耐磨性可达基体的3.25倍。同时,此间距试样的钝化区间最宽,约为1530 m V,耐蚀性最强。     

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钢表面进行改性处理,并对改性后的组织与性能进行研究.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 珠光体 网状渗碳体;基材组织为珠光体 网状渗碳体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为63.5HRC,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化IX---,热影响区-基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

温度控制模式下激光相变硬化层深度与仿真模型研究

为探索温度可控的大功率半导体激光器作用下非平衡态的奥氏体转化温度和马氏体临界转化速度两个条件同时对中碳钢的相变硬化的作用机理,本文利用温度可控的大功率半导体直接输出激光加工系统对45钢进行温度控制模式下的激光相变硬化实验。实验表明:在相同激光相变硬化控制温度下,随着扫描速度的增加,相变硬化层深度先增加后降低。对试样的显微组织分析表明,在扫描速度较慢时,受冷却速度影响产生的激光相变硬化区成分、组织的差异是造成硬化层深度和硬度不同的原因。并基于非平衡态的奥氏体转化温度和马氏体临界转化速度为马氏体生成的判断依据,建立了基于COMSOL Multiphysics软件的三维激光相变硬化数值分析模型,探讨了温度控制模式下激光加工参数对硬化层深度的影响,与实验结果对比发现该模型能够较为准确预测温度可控的激光相变硬化层深度。     

激光相变强化工艺参数对40CrNiMo钢组织与耐磨性的影响EI北大核心CSCD

航空发动机传动部件服役过程易磨损失效,为提高其寿命和可靠性需进行表面强化。在40Cr Ni Mo合金钢表面进行激光相变强化处理,通过调控扫描速度获得不同激光相变强化区组织,对其显微硬度和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,随扫描速度降低,硬化层宽度和深度增大,显微组织变粗,马氏体含量增加。不同扫描速度下,硬化层表面显微硬差异小,为77~789 HV,相比基材(330 HV)提升135%以上。激光相变强化处理后,试样耐磨性大幅提升,硬化区组织为孪晶马氏体+回火索氏体的试样耐磨性最优,摩擦因数相比基材降低24.9%,磨损体积减少94.3%。研究表明,由高强的细小孪晶马氏体和韧性较好的细小回火索氏体组成的复相组织,能有效阻碍裂纹形成和扩展,显著提升耐磨性能。调控激光相变强化工艺参数,获得高强马氏体+韧性相的复相组织,能获得优异的耐磨性能。     

32SiMnMoVA低合金超高强度钢激光相变硬化机理

研究了32SiMnMoVA低合金超高强度钢激光相变硬化后淬硬层的显微硬度分布和组织结构，探讨了其激光相变硬化机理，结果表明．激光淬硬层显微硬度分布主要与激光加热时所产生的温度场分布有关，激光相变硬化机理主要是马氏体强化和晶粒细化。     

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.     

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.     

激光重熔低温相变合金喷焊层的组织与性能

采用等离子喷焊法,在Q235上熔敷自制的低温相变合金粉末,并进行激光重熔处理,研究了激光重熔处理对等离子喷焊层组织和性能的影响。结果表明:等离子喷焊层的组织均为马氏体和少量残余奥氏体,相变温度在200℃～室温,相变获得了约0.5%的膨胀应变,产生残余压缩应力,最大为-189 MPa;激光重熔处理可有效修复等离子喷焊层表面未熔颗粒、孔洞等缺陷,细化组织,促进马氏体相变,增大残余压缩应力,最大可达到-383.3 MPa。和基体材料相比较,等离子喷焊层的硬度增加约2.6倍,耐磨性能提高49.92倍;激光重熔后的硬度增加约3倍,耐磨性能提高约63.19倍。降低马氏体相变温度,可使熔敷金属获得残余压缩应力,提高了熔敷金属的硬度和耐磨性。     

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。     

等离子束表面微熔处理对硼铸铁硬化层组织与性能的影响

利用OM和SEM观察察分析了等离子束微熔处理后的硬化层组织,结果表明,其硬化层分为熔化区和固态相变区,熔化区组织为细小的共晶莱氏体+少量未溶石墨,而固态相变区组织为针状马氏体+残余奥氏体+片状石墨+含硼碳化物和磷共晶的复合组织.显微硬度分布测试结果表明,随着扫描速度的增大,硬化层深度和宽度减小,显微硬度减小.在熔化区域内无明显的硬度梯度,显微硬度一般为850～1000HV0.1,而在固态相变区中,存在着较大的硬度梯度,且熔化区和相变区之间有一软化带.实验还发现.在固态相变淬硬区底部存在着过渡区.磨损实验结果表明,该材料经微熔硬化处理后其耐磨件提高了约2倍.     

38CrMoAlA钢的表面激光相变硬化层组织分析

为研究激光表面相变硬化对38CrMoAlA钢的表面耐磨性的影响,测定了该钢激光相变硬化层的显微硬度变化,并分析了该钢表面激光相变硬化层的微观组织。发现该硬化层由表及里可分四层,其中第二层显微硬度最高,第四层显微硬度最低。当采用激光束重叠扫描进行该钢的表面相变硬化时,重叠区域的回火软化效应可导致硬化效果有所降低,故光束重叠尺寸不可过高,本文选择1.2 mm。     

球墨铸铁QT600-3激光相变硬化试验研究

采用CO2激光对模具材料球墨铸铁QT600-3进行激光相变硬化的试验研究。结果表明,在较大光斑直径,较低的激光功率密度,较低激光扫描速度的工艺条件下,激光扫描后的硬化层组织中含有较多的针状马氏体;硬化层表面的宏观硬度可达60HRC,为基体硬度的2.4倍,硬化层表面处的显微硬度随着扫描速度的减小而增大,随着激光功率的增大而增大。硬化层深度可达到0.95 mm,硬化层的深度随着扫描速度的增加而减小,随着激光功率的增加而略有增加。     

45钢激光相变硬化和感应加热表面淬火硬化后的组织和性能

采用光学显微镜、电化学工作站和力学性能测试等对45钢在激光相变硬化和感应加热表面淬火两种不同淬火方法下的淬硬层组织、导电性能、耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:经过激光相变硬化处理过的45钢试样导热性要低于感应加热表面淬火试样,而经过表面淬火处理的试样导热性明显低于未经过处理的试样;在相同扫描速度4 mm/s下,感应加热表面淬火试样的淬硬层深度远大于激光相变硬化试样的淬硬层深度,淬硬层组织分布相对弥散,马氏体转化率较低,激光相变硬化试样淬硬层组织晶粒相对细小,淬硬层较薄,转化马氏体组织较为均匀;同时激光相变硬化试样的腐蚀程度小于感应加热表面淬火试样,而感应加热表面淬火试样腐蚀后的硬度值及强度不如前者,总体而言,激光相变硬化试样的淬火效果要优于感应加热表面淬火试样的淬火效果。     

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。