碳钢球化体激光相变硬化模型的实验验证

为了验证球化体激光相变硬化数学模型的正确性，本工作选用三种不同成分的碳钢在不同激光处理条件下进行试验，并对激光硬化区尺寸、硬化层内显微组织、相组成及显微硬度进行了分析测定，实验结果与理论模拟计算结果进行了比较，二者符合得较好，说明采用本模型可以对实际工业生产中激光热处理工艺进行优化设计。     

激光相变硬化对42CrMo钢的组织与性能的影响

本文对低温回火态的42CrMo钢的激光相变硬化进行了实验研究,试验了激光相变硬化处理的工艺参数对硬化层显微组织、硬化深度、显微硬度变化以及对耐磨性能的影响。结果表明:经激光相变硬化处理后,42CrMo钢的表面层硬度可达Hv1150,硬化层的显微组织主要是高缺陷密度的隐针马氏体。与常规淬火处理相比,显微硬度提高一倍多,耐磨性提高四倍左右。最后探讨了激光相变硬化的机理。     

耐磨球铁激光相变硬化处理组织性能研究

采用扫描电子显微镜，分析轧辊材料耐磨球铁激光相变硬化处理表层金相显微组织特征，并进行硬化效果、耐磨性、抗回炎性能分析检测，探讨金相显微组织与其机械力学性能关系。结果表明，经激光相变硬化处理，耐磨珠铁俱有十分优异的机械性能。该结果可供工程构件埋中化处理时参考。     

激光功率参数对GCr15钢组织和抗磨性能的影响

为研究不同激光功率参数对激光硬化后的最终显微组织、硬度和耐磨性的影响,应用宽带扫描技术进行了GCr15轴承钢激光强化处理试验,用光学显微镜和扫描电镜、x射线衍射仪等现代测试手段对GCr15轴承钢试样的显微组织和形貌尺寸特征进行了分析,磨损试验在MM200磨损试验机上进行.结果表明,激光参数变化所产生的显微组织变化造成了表面硬度值和磨损率的较大差异.激光功率大时,激光硬化层表面未溶碳化物量减少,使得表面马氏体中碳的质量分数增加,表面硬度增高.在干摩擦磨损过程中,激光改性层表面发生摩擦诱发马氏体相变.在干摩擦和油润滑两种条件下,激光功率越大,激光硬化层的抗磨损性越好.     

激光强化对40Cr钢表面组织的影响

采用聚焦激光镜和宽带激光镜对40Cr钢进行表面强化处理,用扫描电镜对其断面组织进行了分析,并且显微硬度计测量了硬化区显微硬度,分析激光各参数对40Cr钢组织变化及显微硬度的影响。     

CO_2 激光切割金属材料的工艺参数与性能关系的研究

本文研究了用 CO_2激光切割金属材料时,切割工艺参数对热影响区显微组织及力学状况的影响和相互关系.结果得出,激光切割淬火回火态金属材料时,热影响区由表及里出现三层不同的显微组织,即白亮的熔化层,相变硬化层(它由白色的淬火层和灰色的回火层组成),以及黑色的回火层.对各层形成的原因及其显微硬度,残余应力场的分布进行了分析试验结果说明,对一些特殊性能下使用的金属材料,既须考虑切割参数对切割表面质量的影响,还须考虑它们对热影响区显微组织和力学状态的影响.不同材料应根据情况选用优选工艺参数.     

6CrW2Si刃具钢激光相变硬化机械性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜分析刃具钢６ＧＷ２Ｓｉ激光相变硬化处理后表层金相显微组织特征，并探讨金相显微组织变化与其表层机械力学性能关系。结果表明，经激光相变硬化处理后，刃具钢６ＣｒＷ２Ｓｉ表层具有优异的机械力学性能，耐磨性和抗回火性能得到寺提高。     

45钢激光热处理及其生产应用

本文采用用优化激光加工工艺参数对４５调质钢激光相变硬化及其Ｇ１８５型柴油机曲轴进行生产应用的研究。结果表明，４５调质钢经过激光相变硬化处理后，其表层获得超细化金相显微组织，硬度和耐磨性均得到显著地提高；Ｇ１８５型柴油机曲轴开花岙经激光加工后，变形甚微，表面硬度，粗糙度、几何尺寸及其形位公差符合图纸上技术要求，激光加工曲轴工作面，尤其对尺寸到位的曲轴工作面的加工是完全可行的     

齿圈激光表面相变硬化处理技术研究

本文对齿圈齿面的激光表面强化技术进行了研究.提出了齿圈齿面激光表面淬火的偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术,获得了沿齿面均匀分布的硬化层.检测表明:齿圈精度最大下降1级.采用扫描电镜和透射电镜,对齿圈激光淬火后淬硬层显微组织特性进行了分析,结果表明:激光淬火硬化区依其组织特征,大致分为三层.     

灰铸铁激光表面处理硬化层的组织与性能

测定了激光入射功率、扫描速度等工艺参数对灰铸铁表面硬化层深度、组织及显微硬度的影响 .实验结果表明 ,通过合理调配激光功率和扫描速度可实现微熔硬化处理和固态相变硬化处理 ,当功率一定时 ,随着扫描速度的增加 ,表面硬化区的深度、显微硬度逐渐降低 ;当扫描速度一定时 ,随着功率的提高 ,其硬化区深度及显微硬度均显著提高 ,金相分析结果表明 ,熔凝硬化区的组织为极细小初生晶 (M A′)加莱氏体 (M A′ Fe3 C) ,固态相变区的组织为隐针马氏体、残余奥氏体和片状石墨 .磨损实验结果表明 ,激光处理后 ,试样的耐磨性较未处理的试样提高了 3倍 .     

碳钢球化体的激光相变硬化数学模拟

基于对以铁素体为基体,其上弥散分布颗粒状渗碳体的碳钢球化体(包括球状珠光体,回火屈氏体和回火索氏体等)在扫描激光束作用下组织转变过程及机理的探讨,建立了简明的相变硬化数理模型,并结合热学分析,用数值方法定量地计算了硬化层尺寸,以及热影响区内各组成相的体积分数,碳浓度和硬度分布.理论值与三种碳钢(20钢,T8钢和 T10钢)实际处理结果进行了比较,二者符合得较好.本文报道理论模拟方面的结果,理论与实验的比较分析将另文报道.     

灰铸铁激光表面热处理中的碳的扩散

采用激光表面热处理的方法，对灰铸铁中石墨相中碳的扩散行为进行了研究，结果表明：灰铸铁基体中条状石墨相中的碳的扩散导致周围组织发生了不同的转变，从而使过渡区／熔化区界线曲折．同时，由于采用了黑化处理，黑化剂中碳向表层组织的扩散会导致最外层硬度相对有所降低．     

灰铸铁激光表面热处理中碳的扩散

采用激光表面热处理的方法,对灰铸铁中石墨相中碳的扩散行为进行了研究,结果表明：灰铸铁基体中条状石墨相中的碳的扩散导致周围组织发生了不同的转变,从而使过渡区／熔化区界线曲折．同时,由于采用了黑化处理,黑化剂中碳向表层组织的扩散会导致最外层硬度相对有所降低．     

激光切割筛管中的温度场与热影响区研究

在求解温度场的数学模型时,采用了更接近实际状况的变物性非线性热传导方程.应用有限元法,数值求解了激光切割这种高能流密度、移动点热源所形成的非稳态温度场,得到了激光切割石油筛管过程的传热规律.结果表明:激光切割石油筛管的过程是在热源附近形成一个准稳定高温区,即对于以热源中心为原点的移动坐标系,该温度区内的温度不随时间而变化,并且不同输出功率的热影响区不同.     

飞秒激光切割CFRP质量实验及模拟研究

为了探究飞秒激光切割碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的主要影响因素,采用控制变量法探究了不同能量密度和光斑重叠率对热影响区宽度、表面粗糙度及切缝锥度的影响规律,基于双温方程,采用时间差分法模拟了飞秒激光与碳纤维相互作用时电子-晶格的温度场演变过程。实验结果显示:在脉冲频率不变条件下,提高激光功率可使切缝热影响区宽度增加,粗糙度及切缝锥度加大,切割质量下降;在固定激光功率并单一提升脉冲频率条件下,切割质量随脉冲频率增加而降低并趋于饱和。模拟结果显示:能量密度越大,电子和晶格的平衡温度越高,达到热平衡所用的时间越长,热效应越明显。分析指出光斑重叠率和脉冲能量密度是影响加工质量的两个重要因素,激光功率及脉冲频率的改变可改变脉冲能量密度和光斑重叠率,间接影响加工质量。     

高斯长脉冲激光辐照单晶硅温度场的数值模拟

建立二维轴对称模型,通过Matlab软件对长脉冲高斯激光与单晶硅相互作用的加热过程进行数值模拟。分析不同激光功率密度和辐照时间作用下单晶硅的温度分布和温度历史, 估算单晶硅的熔融损伤阈值和热量沉积深度。结果表明:单晶硅的熔融损伤阈值的功率密度I₀=0.22 MW/cm2且激光热量沉积深度大约在1 mm范围内; 单晶硅的温度随激光功率密度和辐照时间的增加而升高,且随着光斑半径方向的延伸与靶材厚度的增加而逐渐减小; 在脉冲作用期间,硅表面中心温度迅速上升,这主要由高斯激光的能量分布特点决定; 在激光作用结束后,辐照区的热量通过热传导效应从高温区向低温区转移,单晶硅的表面中心温度随时间的增加而缓慢下降, 最后趋于室温。     

激光熔凝对4Cr5MoSiV模具钢组织及性能的影响

采用激光熔凝对4Cr5MoSiV模具钢进行了表面改性处理,研究了激光熔凝处理对模具钢组织和力学性能的影响．结果表明,材料经熔凝处理后,由表及里依次为熔凝层、淬火层、热影响区和基体．熔凝层由典型的柱状晶组成,熔凝层和淬火层之间存在一层极薄的等轴晶区;淬火层的晶粒发生细化和超细化．强化层厚度达1．1mm,平均硬度比基体提高26％,热影响区的厚度为0．3mm左右,强化层的耐磨性和耐腐蚀性显著提高．     

激光熔凝处理对轧辊钢组织及性能的影响

应用3KW连续CO2激光器对轧辊钢进行激光熔凝处理,用金相用显微镜、、SEM及71型显微硬度计,进行湿微组织分析和显微微硬度测试。结果发现,其剖面组织区域分为熔化区（粗大的马氏体＋残余奥氏体→奥氏体)、相变区（马氏体＋残余奥氏体＋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。     

40Cr钢加碳激光合金化研究

对40Cr钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25-0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层主要由莱氏体和树枝状结晶组织组成,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV以上,热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710－780HV,比常规淬火明显提高,采用高的激光密度,快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高。磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50％。     

经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金的显微组织和摩擦学性能

用X-ray衍射和激光共聚焦扫描显微镜对经激光表面熔凝处理的Mg-11Y-2.5Zn合金进行显微组织和相组成分析,并测量改性层硬度变化。研究结果表明,经激光表面熔凝处理后,改性层由熔化区和热影响区组成,熔化区的显微组织明显细化,硬度有所改善。研究了经激光表面处理和铸态Mg-11Y-2.5Zn合金的摩擦学性能,滑移速率为0.785m/s,载荷范围为20～320N。两者的摩擦因子无显著差异,但经激光表面处理的Mg-11Y-2.5Zn合金表现出较低的磨损率,归结于熔凝区的组织细化和硬度增加。SEM磨损表面形貌分析表明,激光表面熔凝处理的合金与未处理合金的磨损机制基本相同,轻微磨损阶段为磨粒磨损和剥层磨损,严重磨损阶段为表面热软化和熔化磨损。