两千瓦CO2激光热处理研究

本文叙述了采用两千瓦级CO2激光器对铬钼镍合金铸铁、球墨铸铁及激冷铸铁等几种材料进行激光表面处理的实验研究和结果.探讨了处理前的预处理、不同的功率密度、扫描速度及光斑尺寸对激光硬化的影响.对采用相变硬化和熔化-凝固硬化的激光处理前后的金相组织的特点,进行了对比和分析.此外.对激冷铸铁在激光处理时产生的裂纹作了初步的探讨.     

激光处理高磷铸铁表面对抗空蚀性的影响

采用大功率 CO_2激光处理高磷铸铁试件,发现经激光相变硬化处理后,表层可得到一层淬火马氏体组织。在用激光熔化一凝固处理时,表层得到两层淬火组织,外表层是莱氏体共晶,第二层主要是淬火马氏体。莱氏体显微硬高达 H_(?)824以上。实验发现经激光处理后的莱氏体和马氏体组织具有较好的抗空化腐蚀性能。     

中镍铬无限冷硬铸铁轧辊激光表面强化

本文采用在铸铁轧辊表面上激光熔化预置的合金粉末来改善铸铁轧辊的表面性能.使用金相、扫描电镜和显微硬度计对激光熔化区的显微组织和硬度进行了测试表征.结果表明,激光熔化区与基体形成了冶金结合.由于激光的快速加热和快速冷却造成熔化区的组织细化.激光处理区的硬度由于晶粒细小和强化相的存在而得到提高.经450℃×48h高温回火处理后,激光熔化区的硬度几乎不发生改变.     

激光快速熔疑40Cr钢表面硬度与残余应力研究

研究40Cr在激光单道熔凝和叠道熔凝下材料表面显微组织分布特征,表面硬度分布规律和残余应力状态,结果显示单道激光熔凝的强化层组织由表层熔化区、亚表层相变硬化区及与基体相连的高温回火区组成,最大残余应力为拉应力,出现在熔凝带中心,在熔化带边缘为压应力,在热影响区为拉应力:叠道激光熔凝试件表面显微组织和硬度分布的差异在回火软化区和二次淬硬区。。叠道扫描的残余应力要比单道激光熔凝的小,新的熔凝带对前道熔凝带施加了应力并产生了韧化作用。     

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。     

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.     

箱体主轴承座脉冲激光加工裂解槽实验研究

采用Nd∶YAG脉冲激光对某发动机箱体主轴承座所用材料加工裂解槽。试验结果表明,激光热影响区组织得到细化,熔化区生成了细小的树枝状初晶和莱氏体,相变硬化区获得了隐针马氏体和残余奥氏体。X射线衍射(XRD)分析表明,熔化区碳浓度大于相变硬化区;裂解槽附近区域显微硬度均高于母材,硬化效果明显,熔化区显微硬度比相变硬化区高约260 HV;裂解槽硬化层随激光脉冲功率和脉冲宽度的增加而增大,随激光扫描速度的增加而减小,硬化层深度在0.232～0.625 mm之间;激光加工裂解槽为直缺口,灰铸铁的启裂和断裂效应明显。总结出激光功率、脉宽和加工速度等参数对裂解槽几何形貌的影响规律,并对工艺参数的选择提出了建议。     

对三种模具钢激光表面热处理的实验研究

研究了三种模具钢 ( 3Cr2W8、Cr12、T8A钢 )在激光热处理和交叠处理下材料表面显微组织的分布特征和表面硬度分布 ,激光表面热处理后硬化表面由过渡区和相变硬化区组成。加工后的硬度三种模具钢各有不同 ;激光交叠处理后的差异表现在回火软化区 ,硬度的下降幅度也不相同 ,并分析了产生上述现象的原因。这些技术在实际中已经得到应用 ,对实际生产有一定的指导意义。     

全20CrMnTi表面激光重熔的组织与性能研究

本文对激光重熔20CrMnTi材料表明改性层显微组织分布特征、表面硬度分布规律以及残余应力状态作了研究,结果表明,表面改性层由熔融层、相变硬化层及过渡层组成,且材料表面显微硬度得到大幅度提高,表面硬度达到HV841,约提高4倍。硬化层深度约1mm。残余应力测试得出最大残余应力出现在熔凝带中心,表现为压应力。随着离中心距离的增大,残余应力逐步降低,到熔化带边缘,表现为低幅值压应力;而熔池的外边缘应力在热影响区则转变为拉应力状态。     

45#钢的激光表面淬火的研究

激光表面淬火是应用激光具有高亮度的特性,把激光作为热源。用激光辐射到金属材料表面,并使表面薄层吸收这些激光能量。当激光束很快扫过金属表面时,热从表面传到基体,并使表层材料达到金属相变或熔化温度,从而完成激光淬火。激光表面淬火具有快速加热,快速冷却等独特优点。控制激光辐射区的功率密度和工件扫描速度,就可达到材料的相变硬化、熔化凝固、表面合金化等。激光表面淬火的温度可近似用一维热源模型的热传导方程求解。     

激光功率对铸铁表面熔化处理后性能的影响

本文叙述对激光熔化铸铁表面处理后的试样进行的显微组织形貌、显微硬度、耐磨和耐酸碱腐蚀性等方面的测试和分析,并对熔池深度和激光功率的关系进行了研究。     

30CrMnSiA钢激光表面淬火的显微组织及耐磨性

采用功率为 2kW ,扫描速度为 10 0mm/min的工艺参数对钻杆接头材料 30CrMnSiA钢进行了表面相变硬化处理 ,研究了相变层的组织和耐磨性。实验结果表明 ,30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层、过度层和受热影响的基体组织 ,硬化层的显微组织明显细化 ,其表面层的耐磨性明显高于未经激光处理的 30CrMnSiA钢。     

轴端沟槽底部激光强化工艺参数优化研究

分析了选用不同激光能量密度对HT300进行表面强化处理时，材料表面呈现的四种状况；未相变硬化、相变硬化、表面微熔与表面熔凝的金相组织。根据工艺要求，选取相变硬化方法对轴端沟槽底表面进行处理。分析了工件激光处理方法并通过试验研究，寻找轴端沟槽底部激光强化工艺参数；激光功率（P）、光斑直径（D）及扫描速度（V）的优化组合。硬度测试及耐磨性能试验表明：激光相变处理和激光熔凝处理后轴端沟槽底部表面较表面感应淬火硬度分别提高7%和34%，绝对磨损体积分别下降了13%和25%。实践证实，对轴端沟槽底部激光相变硬化处理方法较其他表面处理方法工艺简单，加工工件符合技术要求，试验结果对零件表面处理提供了可靠依据。     

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.     

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.     

GCr15轴承钢激光强化温度场及组织结构

应用宽带扫描技术对GCr15轴承钢进行激光强化处理实验,实测激光相变硬化区的硬度和深度.采用有限元软件对激光强化过程中的温度场进行数值模拟,数值模拟结果与实验结果符合较好.激光淬硬层显微硬度分布主要与激光加热时温度场分布有关,奥氏体化过程中渗碳体的溶解和奥氏体中碳的浓度决定了最终微观结构和表面硬度.表面温度高、奥氏体化时间相对较长及冷却速率快导致了表面的高硬度.表面最高温度接近熔化温度时,仍含有一定数量的未溶渗碳体.     

垂直面送粉激光强化系统与应用研究

针对汽车发动机缸体、缸套、模具侧壁等垂直表面激光强化的需求 ,研制了垂直面送粉喷嘴和垂直面送粉激光强化系统 ,适合于内侧和外侧垂直面送粉激光熔覆和合金化及不送粉熔凝、相变硬化 ;利用该系统 ,选择合适的激光处理工艺参数 ,在垂直放置的灰铸铁表面进行了激光熔凝、送粉激光合金化、送粉激光熔覆等表面处理 ,分析了处理层的显微组织 ,合金元素成分分布与硬度分布。激光强化显著提高了基材的使用性能。垂直面送粉激光强化技术有良好的工业应用前景。     

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     

合金铸铁光束相变硬化层的组织和硬度

采用５ｋＷ光束加热设备对珠光体合金灰铸铁进行了表面相变硬化处理。研究了相变层的组织和硬度特征,以及光束能量参数对相变层组织和硬度的影响规律。实验结果表明,合金铸铁光束表面相变硬化层由与基材相邻的不完全相变区及表面完全相变区组成。完全相变区的组织是马氏体,随能量密度提高马氏体针片尺寸增加,硬度降低。不完全相变区是残余珠光体与托氏体型珠光体的混合组织,其硬度较完全相变区显著下降。采用光束相变硬化处理可在灰铸铁表面获得深度 ０．２ｍｍ以上,硬度近 ９００ｋｇ／ｍｍ２的强化层。     

40铬钢表面加碳激光合金化处理

对40铬钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25～0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层组织呈梯度变化,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV0.3以上.热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710～780HV0.3,比常规淬火明显提高.采用高的激光密度、快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高.磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50%.