低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

激光相变硬化工艺参数的选择

激光在工业应用中,相变硬化是一个重要方面。其工艺选择直接影响着相变硬化层的深度和宽度。从热传导基本方程出发,得出了相变硬化过程中工艺参数(激光功率、光斑直径、离焦量、扫描速度)与硬化层深度、宽度之间的关系。用编制的工艺参数选择的计算机软件计算的结果与实验结果进行了比较,其相对误差为:硬化层宽度平均相对误差为3.7%,硬化层深度为18.7%。     

高速主轴用40Cr钢的激光相变硬化工艺

40Cr钢是一种主轴常用调质钢,具有较高的强度、韧性和塑性.调制后的主轴其硬度与耐磨性能不太理想,高速下容易在轴颈处磨损,影响主轴工作精度.采用不同的激光相变硬化工艺对正火态40Cr进行表面处理,找出适合高速主轴激光相变硬化方法,提高材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性.经过不同工艺处理后的试样分析,得出了以激光功率1600 W,光斑直径7 mm,扫描速度15 mm/s的工艺硬度、层深等相对其他试样来说最为理想,并着重对该工艺下各层金相组织进行了研究,测量了'层深与硬度.结果表明该工艺下试件表面硬度较低,适合高速主轴的加工与磨削,次表层硬度最高为40Cr主轴常规调质试件硬度的2.04倍,且耐磨性较好.     

金属材料的激光相变硬化

本文简要介绍了金属材料激光相变硬化的基本理论和基本问题,给出了某些有用的研究结果与应用例子。     

激光相变硬化处理的模拟

研究用矩形匀强激光光斑相变硬化处理金属材料的移动热源、机理与模拟计算等问题,建立了表面以下各部分材料的最高温度与距表面深度的关系曲线簇。从而可按要求的淬火(硬化)层深度等计算确定激光相变硬化处理参数,结果表明理论计算值与实验结果相符。     

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钢表面进行了改性处理,并对改性后的组织与性能进行了研究,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+网状渗碳体.基材组织为回火马氏体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为940Hv0.1,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化区→热影响区→过渡区→基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性分析,要比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

激光硬化金属表面

本文综述激光硬化金属表面的原理、工艺及应用，并指出材料显微组织具有细小弥散形式的碳比较适宜于相变硬化；显微组织含有比较分散的碳或较大石墨组织则适宜于品粒细化；低村质代替高材质则适宜合金化。     

激光相变硬化可视化分析

提出激光加工热响应的空间温度场可视化方法并对相变硬化进行分析,应用映射原理,建立空间温度场数据点着色色彩与温度的对应关系,用相视化方法分析了光束功率密度和移动速度对空间温度分布及相变硬化带的影响。方法可以直观、形象地显示温度场分布状态,预测相变硬化的深度和宽度,为研究激光束与材料相互作用时的参数优化提供了理论基础。     

1Cr18Ni9Ti激光相变硬化层组织及性能

为了探讨1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的变化,采用激光相变硬化处理的方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、恒电位仪等研究了激光相变硬化层的组织及性能。进行了理论分析和实验验证,取得了激光相变硬化层的硬度、耐磨性、耐蚀性数据。结果表明,激光相变硬化层主要由奥氏体、马氏体、Fe-(Cr,Ni)以及Fe等组成。随着激光功率的增大,平均显微硬度先增加后减小,在功率为750W时,平均显微硬度达最大值,为223.5HK;在功率为550W时,耐磨性最好,磨损率为基体的56%。激光相变硬化处理后耐蚀性增强;最小的维钝电流密度是基体的33%,最大的钝化稳定区长度是基体的7倍。这一结果对研究1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的转变是有帮助的。     

钢铁材料的激光表面相变硬化

激光表面相变硬化技术在钢铁工业中的应用具有十分广阔的前景。本文拟对其目前的现状进行探讨，旨在加速将激光表面相变硬化技术应用于工业生产的步伐。     

金属材料激光相变硬化的三维数值模拟

给出了用有限差分法对金属材料激光相变硬化过程建立的三维数值模型。模型考虑了工件有限尺度、工件材料热物理性质的温度依赖关系、激光处理参数以及对流、辐射造成的表面热损失．根据模型可以得出工件表面和内部任意部位的三维温度分布像，可以预测激光处理的相变层深，并据此优化激光处理参数的选定．通过对一种锆合金的激光相变硬化实验，验证了所得结果与模型理论计算的一致．     

40Cr钢搭接激光淬火组织研究

利用扫描电镜和x射线衍射仪，对40Cr钢进行搭接淬火，结果表明，激光硬化表面是由交替的淬火组织（包括二次淬火组织）和回火组织组成。     

激光相变硬化对离子渗氮层的影响

采用ＸＰＳ研究了３５ＣｒＭｏ钢离子氮化加激光相变硬化复合处理后不同层深处氮的变化。结果指出，复合工艺可在表层获得更深的氧氮化物层，含氮层的深度也将加大，并且与原渗氮层相比可在更深的位置得到氮化物层。     

GCr15钢激光相变硬化的三维数值分析

用有限差分法对GCr15钢激光相变硬化工艺过程进行了三维数值分析，得出试样表面和内部任意部位的三维温度分布图像，可以预测相变层深及作出相变区的剖面图，其结果与实验一致。     

45钢激光相变强化梯度组织的研究 (原始组织的影响)

通过试验 ,分析研究了 4 5钢激光相变强化梯度分布的显微组织特征以及原始组织对 4 5钢激光相变强化梯度组织及其显微硬度的影响。通过对不同原始组织激光相变强化效果的对比分析 ,指出原始组织越细小弥散 ,成分越均匀 ,缺陷密度越高 ,材料的临界硬化温度越低 ,越有利于激光相变强化。在相同的激光处理工艺参数下 ,原始组织为淬火高温回火态时 ,激光相变强化的效果最显著 ,正火态次之。淬火回火态的激光相变强化比退火态具有更大的硬化层深度及更高的显微硬度     

45钢激光相变强化梯度组织研究--激光扫描速度的影响

本文分析研究了 4 5钢激光相变硬化典型梯度分布显微组织的特征 ,以及激光工艺参数 (主要是扫描速度 )对 4 5钢激光相变硬化区梯度组织及其显微硬度的影响     

工件形状对激光相变硬化温度场和应力场的影响

利用Sysweld有限元软件建立三维有限元模型,采用三维高斯热源,考虑材料热物性能随温度的变化,对平板和回转体内壁进行了激光相变硬化数值模拟。分析了温度场、残余应力以及马氏体分布的异同,研究了工件形状对激光相变硬化温度场和残余应力的影响规律。结果表明,在表层方向上,平板模型和回转体内壁模型的热循环相似;截面方向上,内壁模型峰值温度高于平板模型。处理后相变区组织均主要以马氏体为主,其体积分数约为90%。相变区边缘及热影响区产生残余拉应力,相变区存在残余压应力;与内壁模型相比,平板模型相变区中心残余压应力数值较大。     

Controlled Laser Transformation Hardening of Martensitic Stainless Steel by Pulsed Nd: YAG Laser

Laser transformation hardening (LTH) was applied to the surface of the AISI 420 martensitic stainless steel by a pulsed Nd:YAG laser to obtain optimum hardness. The influences of process parameters (laser pulse energy, duration time, and travel speed) on the depth and hardness of laser treated area were investigated. Image analysis of SEM microstructure of AISI 420 showed that plate-like carbide have almost fully and (30~40)% of globular carbide particles dissolved into the matrix after laser transformation hardening by pulsed laser and the microstructure was refined to obtain controlled tempered martensite microstructure with 450 VHN hardness.