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。     

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。     

等离子束表面处理对硼铸铁组织与性能的影响

研究了等离子束表面硬化工艺参数对硼铸铁淬硬层及其组织与性能的影响.实验结果表明:硼铸铁经等离子束淬火处理后,其硬化层的组织为隐针马氏体 残余奥氏体 片状石墨 硼化物,其显微硬度是未处理的2～3倍,且硬度分布沿硬化层深度方向很不均匀.在扫描速度不变的条件下,随电流增大,硬化层深度和宽度增加,显微硬度增大;在电流不变的条件下,随扫描速度增大,硬化层深度和宽度减小,显微硬度减小.     

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。     

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。     

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。     

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。     

环形零件局部激光表面淬火

利用半导体激光宽带对环形零件局部进行表面淬火处理,并利用蔡司光学显微镜和HXD-1000TMC型维氏硬度计对处理后的零件进行显微组织观察和硬度分析。结果表明,通过高功率、多次扫描、辅助气冷的方法获得优良的表面改性层;当激光功率为1100 W,扫描速度4.5 mm/s,经三次激光宽带扫描处理后,硬化层深度 500μm,表面硬度 600 HV0.1。     

CrWMn冷作模具钢激光热处理组织和性能研究

为了提高CrWMn冷作模具钢表面硬度和耐磨性,通过HGLaser6060激光器对CrWMn钢进行激光表面热处理。运用金相显微镜观、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究激光热处理工艺参数对CrWMn钢激光淬火层的组织和性能的影响。结果表明,激光表面热处理后,模具钢的硬化层组织明显细化,表面硬化层厚度约为0.60 mm,且表面硬度明显高于心部,耐磨性性能显著提高。     

激光功率对Cr12MoV钢激光淬火强化的影响

主要研究了不同激光功率对Cr12MoV钢进行激光表面淬火,分析了不同激光功率对Cr12MoV钢淬火层、显微硬度及淬火层的显微组织的影响。通过研究表明,在扫描速度V=480 mm/min,光斑尺寸1mm×15 mm不变的情况下,激光功率P=2 100 W是本试验的最佳输出功率,在此参数下所得的表层硬度可达58.9 HRC,淬火层厚度大约为0.4⁰.5 mm。     

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。     

基于正交试验的端帽激光淬火工艺研究

对自动流量平衡阀过流端帽的表面进行激光淬火研究,利用正交试验对影响激光淬火的因素进行了研究,得出激光淬火的最佳参数以及脉冲电流、扫描速度和离焦量对激光表面硬度和淬硬层深度的影响规律.试验结果表明,只要工艺参数选择适当,可获得很好的表面淬火质量,为激光加工提供了理论指导.     

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。     

激光扫描速度对Co基合金堆焊重熔层组织和硬度的影响

研究了激光功率为2.5kW时,三种不同扫描速度(2mm.s-1、4mm.s-1、8mm.s-1)对重熔的Co基合金堆焊层熔宽、熔深、搭接宽度、枝晶尺寸以及显微硬度分布的影响。试验结果表明,堆焊层经激光重熔后,随着扫描速度的提高,重熔层熔宽和熔深、搭接宽度、枝晶尺寸均随之减小,组织较原始堆焊层明显细化,硬度明显提高。然而,当扫描速度为8mm.s-1时,搭接宽度为零,出现未重熔塔接部分,使得堆焊重熔层表面硬度出现较大波动。     

激光除漆对铝合金基材表面质量的影响

目的 研究激光除漆后对铝合金基材表面阳极氧化膜的损伤情况。方法 采用纳秒脉冲激光器对涂覆复合漆层的2A12铝合金表面进行激光清洗试验。采用超景深显微镜对清洗后表面形貌与横截面进行观察,利用扫描电子显微镜与能谱仪观察清洗后的微观形貌,并利用维氏硬度计对表面显微硬度进行检测。结果 选择合适的激光参数能够完全除去复合漆层,当激光功率过高或激光扫描速度较低时,会发生过度清洗现象,清洗后表面的阳极氧化膜层发生损伤,甚至被去除的情况。在激光功率为450、400 W,扫描速度为4.5 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层发生破损;在激光功率为450、400 W,扫描速度为4 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层已经被去除。在激光功率为500 W,扫描速度为5.5 mm/s,与激光功率为450 W,扫描速度为5 mm/s时,完全去除复合漆层后的阳极氧化膜层表面的平均维氏硬度分别约为211HV与242HV,在工艺参数为450 W、4.5 mm/s时,表面平均维氏硬度约为168HV。结论 在激光除漆的过程中,采用合适的激光工艺参数彻底去除漆层后,铝合金表面阳极氧化膜层的显微硬度并未受到影响。在发生过度清洗时,铝合金表面的阳极氧化膜层会发生烧蚀损伤以及弹性振动剥离。     

40Cr钢齿条的激光淬火工艺

采用LDF 4000-100型半导体激光器对40Cr钢齿条齿面进行了淬火处理研究。结果表明:在矩形光斑17 mm×5 mm、激光头到淬火齿面中心距离375 mm、激光束入射齿面夹角75°下,选取最优参数激光加热温度1400 ℃、扫描速率10 mm/s时,齿面的淬硬层深度均匀,可达到1.2 mm,淬硬层组织为细小、弥散马氏体,表层组织硬度最高可达到750 HV0.2,并在工业化试生产中取得了较好应用效果。     

基于扫描振镜的激光淬火温度特性模拟与实验研究

目的与传统激光淬火(CLQ)进行对比研究,获得使用飞行光路的振镜扫描式激光淬火(GLQ)的温度变化特性和规律。方法使用两种淬火方式对45钢进行表面处理,将组织形貌和硬度分布进行比较,并结合数值模拟,研究两种激光淬火方式的温度变化特性和规律。结果在相同的总能量输入、扫描区域和扫描时间下,两种淬火方式硬化层横截面形貌呈现巨大差异:CLQ试样硬化层深度为753.66μm,宽度为3787.21μm,横截面形貌为"月牙形";GLQ试样硬化层深度为256.61μm,宽度为5808.77μm,形貌为"均匀性更好的近似月牙形"。截面硬度分布相似:均为中间主体区域高(GLQ试样硬度810~900HV,CLQ试样硬度790~830HV),两侧边缘区域低(均约为760HV)。模拟结果表明,CLQ试样特征点激光辐照时长共1.25 s,温度从508℃变为1063℃,奥氏体相变时间为1.17 s;GLQ试样特征点激光辐照时长共0.628 s,温度从500℃变成718℃,其波峰温度奥氏体相变时间为0.38 s,波谷温度均保持在马氏体转变温度以上。沿激光扫描方向,GLQ的温度变化率比CLQ大1个数量级;垂直激光扫描方向,GLQ温度变化率比CLQ大2个数量级。结论GLQ具有温度变化率更大、升降温多次循环、热处理相变时间更短、热积累更小等特点,有望在薄层大面积淬火上获得应用。     

工艺参数对42CrMo钢激光淬火效果的影响

对42CrMo钢进行不同参数下的激光淬火处理,研究了激光淬火功率和扫描速度对42CrMo钢表面淬火硬度和淬火深度的影响规律,分析了在激光功率密度为定值时不同激光淬火参数下硬化性能的变化趋势。研究结果表明,激光功率的增大和扫描速度的减小均可以提高淬火层的深度和硬度;结合激光功率和扫描速度计算所得的能量密度参数与淬火效果存在较强相关性,在能量密度相同时,高功率高速度参数可以增加淬火硬度和深度,并提高加工效率。     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.