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。     

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。     

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%。     

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.     

钢铁材料的激光表面相变硬化

激光表面相变硬化技术的钢铁工业中的应用具有十分广阔的前景。本文拟对其上前的现状进行探讨，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。     

脉冲激光熔凝和相变硬化的研究现状

综述了脉冲激光熔凝和相变硬化的国内外研究现状,就目前该领域中存在的问题及其发展方向提出了自己的看法。     

应用激光相变硬化工艺技术提高尖轨使用寿命研究

采用矩形激光均匀强光斑 ,在尖轨易磨损失效部位的表面进行激光相变硬化热处理 ,使尖轨表面硬度提高 ,耐磨性能强 ,增强了材料的疲劳强度 ,并保持了硬化层下部材料的原有特性。严格控制硬化层的深度 ,使其在规定允许范围内 ,保证尖轨的强度指标在技术要求之内 ,尖轨的整体耐磨性能有大幅度的提高 ,成倍的延长了尖轨的使用寿命     

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。     

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。     

脉冲激光相变硬化中的二维点阵光强分布设计

激光强度空间分布是影响脉冲激光相变硬化效果的重要因素。现有的二维点阵光束按强度均匀分布设计,不能完全满足应用要求。为此提出基于有限元(FE)分析的光强空间分布逆向设计思路,并给出了实现方法。建立脉冲激光相变硬化有限元模型,考虑了材料热物性参数随温度的变化和相变过程,并用实验进行校核。研究了二维点阵分布参数对温度场的影响,从目标温度场和硬化层形貌出发对二维点阵的分布参数进行调整,获得优化的强度空间分布。针对汽车冲压模具表面强化的工艺要求,应用此方法设计出具有实用价值的激光强度空间分布。     

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     

齿轮激光表面强化技术研究

提出了齿轮激光表面强化的偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术 ,因而 ,获得了沿齿廓分布的均匀硬化层。检测结果表明 :齿轮激光淬火变形很小 ,不影响齿轮的精度等级。     

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。     

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．     

激光淬火与中频感应淬火对比研究

利用摩擦磨损实验机对45CrNi钢开展了激光淬火和中频感应淬火摩擦磨损对比实验研究，并利用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对两种淬火试样硬化层进行了微观分析。结果表明，在载荷50～250 N条件下，激光淬火试样的耐磨性比中频感应淬火试样提高了4%～21%;中频感应淬火试样的摩擦系数略大于激光淬火试样的摩擦系数。两者的主要磨损形式均为磨粒磨损，但中频感应淬火试样磨损后表面犁沟的深度和宽度大于激光淬火试样表面犁沟的深度和宽度。两种淬火方法淬硬层均为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织，但中频感应淬火淬硬层有大量的碳化物析出，碳化物含量多且碳化物颗粒大、残余奥氏体多。     

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。     

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