TA2钛材的激光相变硬化复合低温气体渗氮工艺

为了提高TA2钛合金的耐磨性和耐蚀性,采用激光相变硬化-气体渗氮工艺对TA2钛进行表面改性。利用体视光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪对TA2激光相变硬化-气体渗氮层进行表面形貌、微观组织和相组成分析;利用显微硬度计对两种复合改性层的显微硬度进行测试。结果表明:TA2钛表面经激光相变硬化后,可实现430℃低温渗氮。此条件下晶粒得到细化,亚结构和缺陷密度的增加有利于氮元素和晶内扩散,相变组织与氮势梯度具有良好的对应关系。通过改善渗层的组织结构和化学成分分布状态,获得了性能优良的TA2钛表面硬化层。     

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。     

TA2钛材激光相变增强离子渗氮层的组织与性能

采用激光相变硬化、离子渗氮及激光相变增强离子渗氮3种工艺对TA2钛材进行表面强化处理,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机对材料表面硬化层的物相组织、表面形貌、硬度和摩擦学性能进行分析测试。结果表明,激光相变后,试样进行600℃×8 h的离子渗氮可抑制长时间高温渗氮引起的TA2基体组织粗化,获得组织合理、耐磨性能优良的渗氮层。     

AerMet100超高强度钢激光相变硬化研究

对AerMet100超高强度钢进行了激光相变硬化试验,并对淬硬层的显微硬度分布及其物相变化进行了测试与分析.结果表明,激光相变硬化后淬硬层的硬度得到提高,比基体提高了约200 HV0.2;在同样的激光处理工艺条件下,经激光相变硬化后原始状态为淬火态试样的淬硬层的硬度和深度比退火态试样的要高和深;相变硬化后,随着回火时间的延长,逆转变奥氏体含量增多,硬化层硬度降低.     

光斑尺寸对42CrMo钢激光深层淬火硬化层几何特征的影响

目的提高42CrMo钢激光淬火后硬化层的深度和分布均匀性。方法利用COMSOL Multiphysics软件对42CrMo钢激光淬火过程中温度场的演变进行分析,且考虑材料的热物性参数随温度变化。通过设定激光工艺参数模拟试样的温度场分布,利用马氏体转变条件得到硬化层形貌尺寸。参照模拟结果,利用连续输出的光纤耦合半导体激光器对42CrMo钢进行激光淬火实验,用热电偶测温仪对试样测温并与模拟的温度历史曲线进行对比,用光学显微镜对试样横截面处硬化层形貌进行分析,将实验所得硬化层形貌与模拟结果进行比较。并在相同的功率密度下,改变光斑的几何尺寸进行模拟,分析并比较硬化层的几何特征。结果实验所测某点的温度历史曲线与模拟结果一致性较高,硬化层实际形貌与模拟结果基本吻合。在激光功率密度不变时,随着垂直于扫描方向上的光斑宽度增加,硬化层宽度呈正比例增加,硬化层深度则先增后减,距离硬化层中心最深处相同距离点的曲率则逐渐减少。结论通过优化激光淬火工艺参数,控制激光淬火的热传导时间和深度方向的温度梯度分布,可以在表面不熔化的前提下,获得较深的硬化层。光斑尺寸对42CrMo钢激光深层淬火硬化层深度和硬化层均匀性有较大影响,选择较大的光斑宽度可以得到更为均匀的硬化层。     

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。     

35CrMoA钢激光淬火/渗氮层中氮分布及耐蚀性分析

对35CrMoA钢进行激光淬火/渗氮复合处理,采用SEMM,XRD,EPMA,M352腐蚀系统研究了激光淬火/渗氮层的显微组织、物相、N元素分布及耐蚀性,并与气体渗氮层对比.结果表明,激光淬火/渗氮化合物层中ε-Fe3N含量较高,ζ-Fe2N相较低,表面氮浓度较低,渗氮层中氮分布较均匀,氮浓度降低趋势平缓,普通渗氮层表...     

碟片激光器激光淬火过程数值模拟与试验研究

目的 通过模拟计算得出45钢激光淬火温度场的瞬变规律和微观组织相变规律,得出马氏体的形成与转变程度,测出淬火相变硬化的层深与层宽。方法 基于COMSOL Multiphysics建立碟片激光器对45钢激光淬火过程的热力耦合模型,利用JMatpro计算45钢激光淬火过程中的物性参数变化,对模型物性参数进行修改,并以4000 W碟片激光器对45钢进行激光淬火试验,通过Axioskop 2扫描电子显微镜、Zeiss-?IGMA HD场发射电子显微镜、HXS-1000A显微硬度仪分析45钢淬火组织和相变硬化规律。结果 相同功率下,碟片激光器与传统激光器相比,激光淬火相变硬化层及热影响区明显增大,相变界限清晰,淬火影响区呈高斯分布,完全相变区组织转变效果较好,热影响过渡区沿高斯弧线近似等距分布。激光淬火层由表及里依次为完全淬火相变区、不完全淬火区和芯部基体,完全淬火区形成致密细小的针状马氏体和少量残余奥氏体,淬硬层呈高斯分布,深达1084.589 μm,最大宽度9761.989 μm,硬度达到799HV,不完全淬火区厚度为361.533 μm。结论 试验结果与模拟计算结果吻合,COMSOL可实现对激光淬火过程的有效模拟。     

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.     

35CrMoA钢激光淬火/渗氮改性层脆性研究

研究了气体渗氮层和激光淬火/渗氮层的N分布、微观结构、显微硬度及脆性。结果表明,激光淬火后的组织晶粒细小,晶界和位错、孪晶等缺陷数量增加,而N在晶界和缺陷处扩散激活能降低,使N的扩散速度和扩散通量提高,渗氮层厚度增加;同时渗氮层晶粒细小致密,细小的高硬度的Cr2N颗粒数目增加,使显微硬度值显著提高,渗氮层脆断的临界压力由气体渗氮层的3 N提高到激光淬火/渗氮层的6 N。