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%。     

激光相变硬化性能与工艺参数关系的数学模型

用回归正文分析的方法．建立了中碳结构钢、碳素工具钢和合金结构钢的激光相变硬化性能与工艺参数间关系的数学模型。分析了回归力程的显著性并预测了各硬化指标的精度。     

金属表面激光相变硬化的研究

作者采用输出功率为400瓦的封离式折迭CO2激光器作光源（输出模式为多模），此输出激光束经镀金平面反射镜反射后由长焦距水冷镀青铜球面镜聚焦（焦距f=1米）。按一定的离焦量（保证光斑直径φ2毫米）按放工件或样品，对激光相变硬化前的予处理，不同扫描速度对激光硬化带的影响，重复扫描对硬化带的影响，不同回火温度对硬化带硬度的影响，不同钢种、不同原始组织、加热与冷却速度等对激光硬化后金相组织的影响及其特点进行了初步的试验研究。     

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.     

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。     

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。     

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.     

YAG激光和CO2激光相变硬化机理研究

研究YAG激光和CO2激光对金属热作用机理,建立了这两种激光对金属材料热作用的物理模型,并就所建立的物理模型进行了深入的理论和实验研究,验证了所建立的物理模型的正确性.     

圆柱体工件激光相变硬化过程的理论研究

提出了利用复曲面反射镜对圆柱体工件进行连续激光相变硬化的数学模型,利用它能够计算硬化过程中的温度、相变和应力值。最后给出一些试样的计算结果。     

激光淬火工艺参数对40Cr钢淬硬层深的影响

用5kWCWCO2激光器对40Cr钢进行了激光淬火试验,探讨激光工艺参数对淬硬层深的影响。结果表明,激光功率增大、扫描速度降低、激光束重叠尺寸增大,则淬硬层深增大,且扫描速度比激光功率的影响更大。40Cr钢在功率1000～1200W,扫描速度15～30mm/s,激光束重叠尺寸1.0～1.5mm的工艺条件下淬火,可获得不小于0.35mm的平均淬硬层深。     

高碳高铬轧辊用钢激光相变强化研究

为了研究高碳高铬轧辊用钢的激光相变强化行为,采用5kW连续横流CO2激光器对高碳高铬轧辊进行激光相变强化试验,并进行了显微组织分析和硬度测试,得到了适应生产的激光相变强化工艺参数.结果表明,激光相变强化处理后的硬度可由550HV提高到750-800HV,峰值可达900HV.当扫描速度为8mm/s,激光功率为2200W,光斑直径为8mm时,可得到0.5mm深的淬硬层,且不出现软化带.     

T1高速钢的激光相变强化研究

本文研究了Ｔ１高速钢的激光相变硬化特性。为了进一步发挥激光相变强化的硬化潜力，还讨论了不同回火温度对激光淬火区的强化效果的影响。试验结果表明了Ｔ１高速钢经激光相变硬化后再经６００℃回火可以大提高其强化效果。这种处理可使其洛氏硬度为ＨＲＣ７０。另一方面，激光硬化可以显示改善Ｔ１钢的回火硬度和红硬性。经激光处理后，其抗回火软化能力可以提高１５０℃左右。     

高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究

为了研究激光焊接中各工艺参量对高密度聚乙烯塑料焊接件性能的影响,采用激光穿透焊接高密度聚乙烯试样件,进行了力学拉伸试验并应用扫描电镜观测其焊缝断口的形貌.试验结果表明,当光斑直径为2mm、激光功率为75W、焊接速度为2mm/s时,焊接件断口没有飞边和夹渣,焊接接头成型良好,力学性能最佳:随着激光光斑直径的减小、焊接速度的降低或功率的增加,接头强度及伸长率均有提高.进一步从激光体能量角度分析了影响接头强度的因素,证实了激光焊接高密度聚乙烯是一种可行的方法.     

激光对二元合金表面相变硬化的数值模拟

本文用有限差分法对合金材料激光相变硬化过程的温度场进行了三维数值计算。模型主要考虑了入射激光光束的Ｇａｕｓｓ分布特性,以及工件的有限尺寸,工件材料热物理性质的温度依赖关系,对流、辐射造成的表面热损失。根据模型可以得出工件表面及内部的温度分布,并预测激光处理的相变层深。     

QT600-3凸轮轴表面激光相变硬化的实验研究

用（L93^4）正交试验法研究QT600-3凸轮轴激光相变硬化工艺参数优化组合,分析了凸轮轴激光相变硬化方法。试验结果表明：激光相变硬化层显微硬度比等温淬火提高了50％;硬化层深达0．5mm;耐磨性提高了1倍;表面残余应力为压应力。能满足凸轮轴工作要求,为改进凸轮轴表面处理方法提供了依据。     

18Cr2Ni4W钢渗碳激光强化复合处理研究

利用扫描电镜、透射电镜和图像分析仪,对18Cr2Ni4W钢渗碳激光强化复合处理试样微观组织进行了较细致的研究。结果表明,18Cr2Ni4W钢在复合工艺作用下,随着表面硬化区层深的变化,其组织结构发生明显变化;由于钢中存在大量的合金元素,致使表面硬化层产生大量的残留奥氏体,降低了表面的硬度;随着激光扫描速度的增加,硬化区硬度增大。