光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

热处理工艺对汽车用模具钢3Cr2Mo性能的影响

通过采用不同温度对新型模具钢进行淬火处理,分析了淬火温度对模具钢组织、显微硬度、冲击韧度和磨损量的影响。结果表明,淬火温度较低时,模具钢组织主要为碳化物;随淬火温度升高,组织均匀,出现马氏体组织;淬火温度1200℃,马氏体组织粗大。随淬火温度升高,模具钢硬度和冲击韧度先增加后减小,1050℃淬火时达到最大值。模具钢磨损量随硬度变大而变小,磨损时间越长,磨损速率越低。     

激光熔凝处理对P20钢组织及性能的影响

目的 提高P20模具钢的表面硬度和耐磨性能。方法 采用激光熔凝技术对P20模具钢表面进行强化处理。通过硬度梯度检测和摩擦磨损测试,分别评价熔凝层的硬度分布特征和耐磨性能,并通过光学显微镜和扫描电子显微镜对熔凝层及磨痕形貌进行分析。结果 使用激光输出功率为500 W、光斑直径为2.5 mm、聚焦透镜距离为40 mm、扫描速度为6 mm/s、搭接率为45%、氮气保护的激光熔凝工艺所得熔凝层的组织细小,无脱碳、畸变、裂纹等缺陷,熔凝处理质量高。熔凝过程中单道激光熔凝层呈半椭圆形分布,最大深度为610～620μm。熔凝处理后表面硬度提升显著,熔凝层的硬度分布与熔凝层的区域位置有关,具有较高硬度且硬度保持基本稳定的熔凝层深度约为400μm;单道激光熔凝层最高硬度可达460～480HV,重叠影响区即双熔凝区的最高硬度在540～560HV之间,即熔凝层硬度普遍较基体硬度提高了60%以上。此外,P20模具钢经过激光熔凝处理后耐磨性能提升明显,其平均摩擦因数约为0.85,熔凝处理的磨损失重较未处理的试样减少了约61%,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的黏着磨损或剥落脱离。结论 激光熔凝处理能够显著提高...     

H13钢激光淬火工艺优化及组织性能

采用激光淬火对H13钢表面进行强化处理,通过正交试验中的极差分析进行淬火工艺优化,研究了最佳工艺参数下试样的硬度和摩擦磨损性能,并对激光淬火表面进行物相组成分析和显微组织观察。结果表明,最佳激光淬火工艺参数为激光功率600 W,扫描速度6 mm/s,搭接率为20%,该工艺下H13钢淬硬层的平均硬度为774 HV0.1,约为基体的3倍,淬硬层深度为0.87 mm,摩擦因数和磨损量约为0.367和0.0015 g,分别较基体下降了50%和60.5%。淬硬层主要为板条状和针状的混合马氏体,还有残留奥氏体和少量渗碳体。     

17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

目的 提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法 采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果 在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3 000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6 mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3 000 W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2 500 W下马氏体转变不完全,在激光功率3 500 W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3 000 W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论 在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3 000 W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。     

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。     

激光淬火对AISI 4130钢微观组织结构及腐蚀、磨损行为的影响机制

为改善AISI 4130钢表面硬度和腐蚀磨损性能，用高功率激光器在AISI 4130钢表面制备淬火层，利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究不同功率淬火试样的微观结构，利用电化学工作站分析淬火前后试样的耐蚀性能，利用维氏显微硬度仪对淬火试样截面进行硬度测试，采用往复摩擦磨损试验机，测试不同淬火试样的耐磨损性能。结果表明，激光淬火后AISI 4130钢表面主要为马氏体组织和富Cr碳化物颗粒。基材、2.0 kW淬火试样及2.2 kW淬火试样的维钝电流密度依次为60.00、102.28和108.58μA/cm²，淬火试样的耐蚀性降低。激光处理后，淬火层表面硬度提高了85%以上，AISI 4130钢基体与2.0和2.2 kW激光淬火试样的平均摩擦系数分别为0.366、0.293和0.195，摩擦系数下降，淬火试样的耐磨性提高。     

4145H钻具钢的激光淬火工艺

采用激光淬火工艺对4145H钻具钢进行热强化处理,通过金相显微镜及洛式硬度计的观察和检测,分析激光功率及激光扫描速度对4145H钢淬火表层的显微组织和硬度的影响,并进行摩擦磨损试验,考察不同激光功率及激光扫描速度变量下的表面磨损情况,优选出最佳的激光淬火工艺参数。结果表明:同其他激光淬火工艺参数相比,以2 k W及400 mm/min的激光工艺参数淬火,4145H钢表层可形成细密的马氏体组织,表层硬度达到55. 7 HRC,磨损量最小,试样表层磨损形式主要以刮擦为主,磨损轻微,表现出较好的耐磨性。     

激光喷丸强化对调质40Cr钢组织及耐磨性的影响

利用短脉冲强激光对40Cr调质钢表面进行了激光喷丸强化处理。激光冲击强化参数为激光波长1.054μm,脉冲时间为23 ns,光斑直径为8 mm,功率为20～24 J。选用水为约束层,墨漆为吸收激光能量的涂层。通过测试研究了喷丸强化后材料的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,激光喷丸能够细化表层的微观组织;材料强化后表面显微硬度值能提高30%,并沿深度方向逐渐减小;经过滑动磨损后,未强化处理的试样的累计磨损失重是冲击处理试样1.4倍,强化层磨损机理以磨粒磨损和粘结磨损为主。     

激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响

激光热处理可以改善高强管线钢的表面耐磨性，以避免产生管壁减薄、表面凹坑等缺陷。采用不同激光功率对X100管线钢板进行了激光热处理试验，并对激光热处理后的试样进行了干式滑动摩擦磨损试验。分析了激光热处理后试样的显微组织，研究了激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响。结果表明，激光功率为1 000～1 400 W时，激光热处理可导致X100管线钢表面形成细小的马氏体组织，硬化层硬度相对母材大幅提升；激光热处理后试样的干式滑动摩擦系数小于母材；随着激光功率增大，激光硬化层的深度和平均硬度逐渐增大，失重率减小，耐摩擦磨损性能提升。     

50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。     

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。     

激光功率对40CrNiMoA钢表面淬火组织和摩擦磨损性能的影响

采用不同激光功率在卷取机卷筒主轴40CrNiMoA钢基材表面进行了激光淬火试验,利用体视显微镜、光学显微镜、显微硬度计和立式万能摩擦磨损试验机等观察和测试试样横截面的宏观组织、表面显微组织、激光相变硬化区的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:3种不同功率下的激光淬火试样表层组织均得到不同程度的细化,其硬度、摩擦磨损性能较基体均有所提升。其中,当功率为1600 W时,在试样截面能够明显观察到相变硬化区。此时,试样的表层组织最为细致,由细小的针状马氏体、少量残留奥氏体和弥散分布的细小碳化物组成,其表面硬度可达640.3~706.8 HV0.2,约为基体硬度的2.8倍。同时,摩擦因数稳定在0.40~0.60之间,与基体相比降低了50%左右;磨损量1.3 mg,仅为基体的36.1%。在光斑尺寸12 mm×2 mm,扫描速度v=20 mm/s的试验条件下,采用1600 W激光功率对40CrNiMoA钢进行表面激光淬火,得到的试样组织和摩擦磨损性能最优。     

激光冲击强化对GCr15轴承钢微观组织和摩擦学行为的影响

目的 激光冲击强化处理后GCr15轴承钢实现表面纳米化,同时其力学性能和摩擦磨损性能得到显著改善。方法 采用激光冲击强化对GCr15轴承钢进行表面强化。使用三维形貌仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度计、X射线残余应力分析仪(LXRD)以及摩擦磨损实验仪,对GCr15轴承钢经激光冲击强化处理后的微观组织、力学性能和摩擦磨损性能进行研究。结果 经过激光冲击强化处理后,GCr15轴承钢的位错密度增加,马氏体分布更加均匀且宽度下降,电子衍射花样呈连续的环状,说明有纳米晶组织生成;有效提高材料表面硬度,与原始试样相比,硬度提升了5.1%,并引入了大小为947 MPa左右、深度约为900 μm的残余压应力层;平均摩擦因数下降,磨痕宽度和深度都减小,磨损率的下降幅度为17%~21%,磨损机理以磨粒磨损为主,并伴随一定的黏着和氧化磨损,耐磨性得到提高。 结论 激光冲击强化使GCr15轴承钢的位错密度增加、马氏体碎化且碳化物数量增加、粒径下降;提高了GCr15轴承钢的硬度并在材料次表层构建了残余压应力层,残余压应力在滑动干摩擦过程中释放,马氏体晶粒细化和残余应力释放可有效提高GCr15轴承钢的耐磨性。     

行星轮轴承载表面激光强化

对行星轮轴的承载表面激光淬火后的强化层进行了分析和研究。结果表明，激光淬火时，当表层区所需能量密度为40J／mm^2时，表面硬度最高，组织为隐针马氏体和弥散分布的合金碳化物；过渡区由于发生托氏体转变，硬度明显下降。强化层的显微组织有利于提高行星轮轴的耐磨性和抗冲击性，从而延长了其使用寿命。     

炮钢材料等离子淬火后的组织与性能

为提高炮钢材料表面硬度和改善摩擦磨损性能,采用等离子淬火技术对炮钢材料进行表面处理。通过金相显微镜分析了淬火硬化带的组织与形貌,用显微硬度计测量硬化带表面与断面的硬度,用摩擦磨损试验机研究摩擦因数与磨损形貌的变化。结果表明,炮钢材料在等离子淬火后由表面到基体分为3层,最表层为马氏体硬化层,最深达到1. 48 mm;表面硬度由320 HV0. 5提升至725 HV0. 5,硬度最大值处不在最表层而是在次表层;平均摩擦因数较淬火前降低了30. 2%,耐磨性提高11倍,磨损机制由黏着磨损变为为磨粒磨损。     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

淬火温度对GCr15轴承钢摆线轮组织和摩擦磨损性能的影响

对GCr15轴承钢摆线轮在不同温度淬火及低温回火后的组织、物相和硬度进行分析,通过摩擦磨损试验机和激光共聚焦显微镜对其摩擦磨损性能进行测试和表征。结果表明：经不同温度淬火及低温回火后,试样的组织主要由马氏体、碳化物和残留奥氏体组成。随着淬火温度的升高,试样中碳化物的平均尺寸和体积分数逐渐减小,马氏体含量也逐渐减少,而残留奥氏体含量逐渐升高,硬度先升高后降低;试样的摩擦系数与磨损率随淬火温度的升高先减小后增大,磨损机制主要为磨粒磨损,当淬火温度为840℃时,试样的磨损最轻微,耐磨性能最佳。     

行星轮轴激光表面强化分析

对行星轮轴(GCr15钢)承载表面激光淬火后的表面强化层进行了分析研究。结果表明，激光表面淬火时，激光能量密度为40J／mm^2时，表面硬度值提高；表层组织为细小、隐晶马氏体和弥散分布大小不一的合金碳化物，硬度很高；过渡区由于屈氏体的析出．硬度明显下降。此显微组织有利于提高耐磨性和抗冲击性，从而延长了行星轮轴的使用寿命。     

H13模具钢激光表面熔凝强化工艺研究

使用Rofin FL010光纤固体激光器对H13模具钢进行表面熔凝强化处理,通过对不同工艺参数下的表面熔凝强化层硬度和耐磨性的比较,得到一组较优的工艺参数。试验结果表明,经激光表面熔凝强化的H13模具钢,其表面硬度和耐磨性大大提高。在本试验条件下,激光功率1000 W,扫描速度15 mm/s时,可以获得较好的硬度值和耐磨性。表面熔凝强化层硬度和耐磨性提高的原因在于生成了晶粒细小的马氏体组织。