FV520B钢表面熔化极气体保护焊堆焊层及其激光淬火后的组织与性能

采用熔化极气体保护焊在FV520B钢板上进行单层单道、二层多道以及三层多道同质堆焊试验,并对单层单道堆焊层进行激光淬火处理,研究了不同堆焊层和激光淬火后堆焊层的显微组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:堆焊层由板条状马氏体、少量δ铁素体和一些碳化物组成,显微硬度为350 HV,与母材相比提高了14.7%,层间和道间交界处的组织中δ铁素体减少,最高硬度分别为380.3,373.5 HV,相对于堆焊层提高了8.0%,6.7%左右;堆焊层的腐蚀速率低于母材,且随着堆焊层数的增加,腐蚀速率不变。激光淬火后堆焊层的马氏体组织更加细小,淬火区和热影响区的厚度分别为194.3,186.3μm,堆焊层的最高硬度提高至390.4 HV;随着距淬火表面距离的增大,硬度先升高后降低;激光淬火后堆焊层的腐蚀速率比未进行激光淬火的堆焊层低。

低合金钢激光淬火表面强化处理层与渗碳处理层的性能比较

[目的]高压电气机构产品的传动类零部件广泛使用20Cr Mn Mo低合金钢制造。为使该材料达到产品使用性能要求,需要进行气体渗碳、淬火、回火及驱氢处理,存在工序繁多、生产周期长、效率低,有害气体排放量高等问题。[方法]以42CrMo低合金钢为基体,进行激光淬火表面强化处理。对比了42CrMo淬硬层与20Cr MnMo渗碳层的有效深度、显微硬度、组织结构、耐磨性和冲击功。[结果]经过激光淬火表面强化处理的42CrMo钢具有略优于渗碳20CrMnMo钢的综合性能。[结论]激光淬火表面强化处理技术有望替代20CrMnMo的传统处理工艺。

38CrMoAl钢表面渗氮与激光淬火复合改性层的组织和性能及厚度预测

对38CrMoAl钢进行460℃渗氮8,16h与激光淬火处理,研究了复合改性层的组织和性能;利用Matlab软件与Abaqus有限元软件对复合改性层的氮浓度分布场和激光淬火温度场进行数值模拟,预测不同工艺下复合改性层的厚度,并进行试验验证。结果表明:复合改性层表面组织为含过饱和氮的马氏体,次表面为淬火马氏体,同时复合改性层中还存在铁的氧化物(Fe_(3)O_(4),FeO,Fe_(2)O_(3))和铁的氮化物(ε-Fe_(2-3)N、γ'-Fe_(4)N)组成,且16h渗氮+激光淬火得到氮化物的含量更多。不同工艺处理后复合改性层截面硬度分布曲线中存在平台区,16h渗氮+激光淬火后复合改性层平台区的硬度为720HV,比8h渗氮+激光淬火的复合改性层高约100HV;8,16h渗氮+激光淬火后复合改性层的厚度分别为530,590μm。与8h渗氮+激光淬火相比,16h渗氮+激光淬火后复合改性层的稳定摩擦因数和磨损体积均较低,分别为0.293,1.012mm^(3),耐磨性能较优。预测得到8,16h渗氮+激光淬火后复合改性层的厚度分别为531,583μm,相对误差小于3%,验证了预测方法的有效性。

俄首次将激光淬火技术用于强化核电设备

【世界核新闻网站2024年6月3日报道】俄罗斯国家原子能集团(Rosatom)近日表示,该公司已首次将自主研发的激光淬火强化技术用于制造核电厂涡轮泵转子部件。该技术由俄原集团机械工程中央设计局与弗拉基米尔国立大学合作开发,可将钢制设备表面硬度提高50%至100%,有助于防止零部件损坏并避免返工。

H13钢激光淬火与离子渗氮复合工艺研究

为了提高热作模具钢的表面性能,研究了激光淬火、离子渗氮以及激光淬火/离子渗氮复合处理工艺对H13钢改性层的摩擦磨损性能和耐蚀性能的影响及影响机理。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等设备对不同工艺热处理试样表面形貌、表面化学成分以及微观组织进行表征。结果表明:复合处理工艺可以显著改善改性层的摩擦磨损性能,提高材料表面的耐蚀性。和单一激光淬火和单一渗氮处理相比,复合处理后改性层的平均摩擦系数明显降低,自腐蚀电位明显提高,表明复合处理后改性层的耐磨性显著增加,耐蚀性明显提升。

钢的激光淬火研究现状

综述了激光淬火技术在钢中的研究及应用现状,激光淬火技术是目前应用最广泛的表面硬化工艺之一,几乎可以应用于所有钢铁材料的表面硬化。介绍了激光淬火技术的原理及设备,总结了激光淬火技术对钢铁材料耐磨性及硬度的提升,并从激光工艺参数、材料自身性质、外部环境条件出发,介绍了其对激光淬火后材料性能的影响因素。介绍了适用于钢的激光淬火工艺研究现状,采用离散激光淬火进一步提升材料耐磨性,采用多道次激光淬火进一步细化晶粒,采用激光复合强化技术提升材料的综合性能等。从激光淬火温度场模拟、组织转变、硬度预测等方面介绍了激光淬火过程的模拟仿真技术,展望了激光淬火技术在钢铁材料上的进一步发展,找到可提高材料性能的新工艺,并将其推广至生产应用上。将数字仿真技术与激光淬火相结合,模拟钢铁材料激光淬火后的耐磨性、耐蚀性等复杂物化性能,是研究者们工作的重点。

激光淬火化表面织构对盾构滚刀特种钢摩擦磨损性能影响的研究

为改善盾构滚刀特种钢表面的耐磨性,对普通织构表面进行激光淬火。采用金相显微镜观察显微组织并通过维氏硬度计测量显微硬度。采用高速高温摩擦磨损试验机分别对无处理表面、普通织构表面、激光淬火化织构表面进行摩擦磨损试验,采用激光共聚焦显微镜观察并分析磨痕及磨损形貌。结果表明:激光淬火后平均硬度约提高7.95%,普通织构表面和激光淬火化织构表面的摩擦系数和磨损量均有所降低;与普通织构表面相比,激光淬火化织构表面的磨损量进一步降低。无处理表面的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,普通织构表面与激光淬火化织构表面的磨损机制以磨粒磨损为主;激光淬火化织构表面的应用,显著提高了盾构滚刀特种钢表面硬度,有助于改善该钢的耐磨性。

H13钢表面激光淬火仿真分析及实验研究

为了探究激光功率对H13钢激光淬火后表面改性层的影响,制备出最优工艺参数下的激光淬火改性层,采用COMSOL有限元分析软件对H13钢淬火过程温度演变规律进行仿真分析,预测淬硬层深度,并进行激光淬火实验。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计等对H13钢激光淬火后的宏观形貌、组织演变机理、元素及显微硬度进行分析。结果表明:仿真预测的淬硬层深度与实验结果基本一致;激光扫描区域深度方向上组织细化明显,硬度呈梯度分布;自淬火表面向内分为相变硬化区、过渡区、基体,相变硬化区组织由原始珠光体、铁素体演变为细针状或板条状马氏体组织;当激光工艺参数选取不当时会造成过烧熔凝现象,影响工件表面平整度;当激光功率为600W、扫描速度为10mm/s时,淬硬层深度可达0.41mm,最高显微硬度为709.6HV_(0.3),约为基体的3倍。

激光淬火工艺专利技术分析

激光淬火是用高功率密度(1×104-1×105W/cm^(2))的激光光束快速扫描工件,在其表面极薄一层的区域内,温度以极快速度(1×105-1×106℃/s)上升到奥氏体温度(高于相变点而低于熔化温度),而工件基本温度基本保持不变。当激光光束移开时,由于热传导的作用,处于冷态的基体使其迅速冷却得到马氏体组织,实现自冷淬火(冷却速度可达1×105℃/s),进而实现工件表面的相变硬化。

抽油杆接箍直纹激光淬火的磨损性能研究

采用5kW横流CO2激光器对抽油杆接箍45钢表面进行直纹和螺旋激光淬火对比试验,对两种激光淬火硬化区组织进行了光学和扫描电镜分析,并对其硬度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,直纹激光淬火试样磨损表面存在鳞片状剥落碎屑和较细小的犁沟;螺旋搭接试样磨损后,淬火回火区呈现严重的坑状剥落,而两侧的淬硬带呈现轻微的犁沟剥落;接箍直纹激光淬火后的摩擦磨损性能优于螺旋激光淬火。

轧机衬板激光淬火工艺优化及变形的消除

激光表面淬火是激光表面改性领域中最先进的技术,它利用金属良好的导热性,将高能激光束照射到工件表面,使表层温度迅速升高至相变点之上(低于熔点),当激光束移开后,工件快速地自然冷却,实现材料的相变硬化。介绍了轧机衬板激光淬火的工艺特点,研究了激光表面淬火工艺参数对工件组织及性能的影响,确定了满足轧机衬板硬度和安装精度的工艺参数:激光功率1600~1700 W,扫描速度8~10 mm/s,光斑宽度15~17 mm。通过分析淬火后工件变形的原因,提出可利用专用加热设备使工件产生反向预变形,消除因激光淬火残余压应力产生的平面度变形。

激光淬火连续编程加工方法研究

对翼子板凸模、侧围凹模、发罩内板凹模等模具的激光淬火加工效率和加工过程中工件温度变化,以及工件冷却后变形量进行了深入研究。利用软件编程的高精度、高效率及灵活可控的优势,依托机床精准的伺服驱动系统充分发挥淬火设备智能化的功率及温控系统,取消旧的淬火编程工艺,采用新的编程方式实现激光淬火单光斑程序连续加工,提高激光淬火加工效率,改善工件变形量,降低劳动者(劳动)强度,缩短模具淬火周期。

GCr15钢表面激光淬火的组织与性能

利用HL-1500无氦横流CO2激光加工机对GCr15钢表面进行激光淬火处理。采用SSX-550型扫描电子显微镜(SEM)、XJL-02A立式金相显微镜(OM)、DMH-2LS努氏显微硬度计、ML-10滑动摩擦磨损试验机和ZF-3恒电位仪等设备对不同功率下相变硬化层的显微组织及性能进行研究。结果表明:相变硬化区的组织为细小针状马氏体和少量球状碳化物,过渡区的组织为马氏体、残留奥氏体、铁素体和碳化物;试样的硬化层硬度比基体提高了2.2～3.5倍,当激光功率为1050W时,硬化层深度最大,可达0.7mm,耐磨性比基体提高3倍,耐蚀性也显著提高。

激光淬火和冲击复合强化处理40Cr钢的耐磨性能研究

对激光淬火40Cr钢强化区域进行激光冲击复合强化处理,并分别同激光淬火和氮化处理40Cr钢对比考察了激光淬火和冲击复合强化处理40Cr钢的表面硬度和耐磨性.结果表明:经激光淬火和冲击复合强化处理的40Cr钢的硬度比激光淬火处理40Cr钢的硬度高11%;同氮化和激光淬火处理40Cr钢相比,复合强化处理40Cr钢的耐磨性分别提高了约4.3倍和1.6倍.

球铁曲轴激光淬火强化技术研究

介绍了曲轴激光淬火强化系统 ,采用千瓦级快速轴流激光器对球铁曲轴进行了激光淬火强化试验 ,探讨了曲轴激光淬火强化时轴颈和圆角的激光扫描轨迹方式、功率密度及扫描速度等工艺参数对球铁激光强化性能的影响 ,指出了曲轴激光强化工程应用所要解决的主要问题。研究结果表明 ,球铁曲轴经激光淬火强化后 ,能获得较高的表面硬度和残余压应力 。

激光淬火对重载轮轨磨损与损伤性能的影响

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究了激光表面淬火对重载轮轨磨损与损伤性能的影响,分析了激光淬火对重载轮轨表面损伤的作用机理.结果表明:激光淬火处理后轮轨试样存在一定厚度的淬火处理层,其组织主要为均匀致密的马氏体层;激光淬火可明显提高车轮和钢轨试样的表面硬度,其硬度分别增加35.7%、33.5%;激光淬火基本不改变轮轨试样的滚动摩擦系数;激光淬火可增强轮轨试样的耐磨性,相比淬火前车轮和钢轨试样磨损量分别降低62.9%和66.0%;未处理轮轨试样表面损伤主要表现为明显的剥落损伤,激光淬火后轮轨表面损伤相对轻微,主要表现为小麻点式剥落损伤,重载工况下激光淬火处理使轮轨试样具有较好的抗表面损伤能力.

激光淬火对40CrNiMo摩擦与磨损性能的影响

利用激光对超大型齿圈用40CrNiMo高强度钢表面进行淬火处理，用金相显微镜观察其组织的变化。通过SEM分析淬火层的截面形貌，用轮廓仪测试激光淬火前后表面粗糙度，并进行摩擦与磨损试验，考察激光淬火前后摩擦因数和磨损性能，分析激光淬火对摩擦一磨损的影响机理。结果表明：激光淬火形成相变淬火层，组织为细小的针状马氏体，显微硬度HV为480～500；调质处理后试样表面粗糙度为35．1nm，经激光淬火后粗糙度为36．1nm，激光淬火对其精度和变形基本上没有影响；激光淬火对40CrNiMo钢减摩效果影响比较明显，在6，8和10N载荷下，激光淬火试样的摩擦因数平均值比调质处理试样分别下降6．7％，9．1％和22．2％；激光淬火改善40CrNiMo磨损失效形式，在6，8和10N载荷下，激光淬火试样的磨损质量损失比调质处理试样分别减小88．73％，91．42％和87．45％，高硬度的马氏体的形成是其磨损性能提高的主要原因。

面扫描激光淬火对钛合金微动磨损性能的影响

用ＳＲＶ摩擦磨损试验机研究了面扫描激光淬火钛合金在线接触条件下的微动磨损性能，并用ＳＥＭ、ＥＤＡＸ及Ｘ射线衍射等分析了其机理．结果表明：激光淬火处理后钛合金的耐磨性提高１２３倍，摩擦系数降至原来的１／３～１／５，微观硬度提高２．８倍；抗蚀能力得到改善．同时，激光淬火处理后钛合金表面晶粒细化为球状微晶结构，由表面向内层形成多层梯度结构，分别为３μｍ陶瓷化层，５～６μｍ无序结构层，由α＋β相组成的１．５～２．０ｍｍ淬火区．

40CrNiMoA钢激光淬火+氮化复合处理

对40CrNiMoA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火-氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明,在激光淬火-氮化复合处理中,激光淬火可使随后氮化处理的表层硬度提高100～200HV,硬化层深度可成倍增加;在氮化-激光淬火复合处理中,激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高,而表层硬度变化不大。

激光淬火工艺参数对层深及硬度影响敏感性研究

为了了解激光功率和扫描速度变化对淬火层深和表面硬度影响的敏感性,从实验和理论模拟两方面开展了相关研究。在满足激光输入能量相等的条件下,采用按相同倍率提高激光功率或降低扫描速度的方法,研究淬火层深和表面硬度的相应变化。研究结果表明,按相同倍率改变激光功率或扫描速度均会对层深产生明显影响,而激光功率变化的影响更大;但仅改变激光功率或扫描速度不会对表面硬度产生很大影响,相对而言,扫描速度变化对表面硬度的影响略大一些。进一步通过对激光扫描温度场及加热、冷却速度的理论模拟,对上述研究结果做出了合理的理论解释。