激光离散淬火对轮轨材料磨损与损伤性能的影响

在MJP-30A型滚动接触疲劳试验机上进行激光离散淬火处理前后的轮轨试样的摩擦磨损试验,研究了激光离散淬火处理对轮轨材料的磨损与损伤性能的影响。结果表明:经激光离散淬火后得到致密的马氏体,对轮轨材料的表面硬度具有明显的增强作用,车轮和钢轨试样的表面硬度分别提高了约191.1%和214.5%;轮轨试样经激光离散淬火处理能显著提高轮轨材料的耐磨性,对均经处理的轮轨材料进行实验,发现车轮试样磨损率降低约20.5%,钢轨试样降低约21.9%;而单一处理轮轨试样能大幅降低处理试样的磨损,但其对摩副的磨损有小幅增加;未经处理轮轨试样表面损伤严重,主要表现为剥落损伤;激光离散淬火处理后轮轨试样表面损伤减轻,以小块剥落为主要的磨损形式;淬火区之间的基体表面以剥落损伤为主并伴随一定的疲劳磨损。激光离散淬火处理后轮轨材料组织的抗变形能力得到大幅提高,且淬火区能抑制基体材料的塑性变形。

激光离散淬火对球墨铸铁磨损与损伤性能的影响

目的利用不同激光表面离散淬火方式,改善球墨铸铁材料摩擦磨损性能。方法采用Nd:YAG激光器对球墨铸铁圆盘试样表面分别进行激光环形淬火、条形淬火、点状淬火以及全淬处理,分析处理后球墨铸铁材料的显微组织结构、表面硬度分布状况,利用销-盘式摩擦磨损试验机研究不同激光淬火方式下球墨铸铁磨损与损伤的情况。结果激光离散淬火球墨铸铁后,其表面生成马氏体白层,表面硬度提高约62.7%~93.8%,不同的处理方式硬化层深度相近,约55μm。球墨铸铁试样经过激光离散淬火处理后,磨损量降低99%以上。未处理试样表面出现破坏性材料去除,损伤严重;激光离散淬火试样表面损伤轻微,以小块剥落与疲劳损伤为主。处理后的球墨铸铁材料抵抗裂纹萌生的能力增强,剖面裂纹的长度明显减小。结论球墨铸铁材料经过不同方式的激光表面离散淬火处理后,表面硬度都得到显著增强,耐磨性能和抗损伤能力明显改善。不同的淬火方式改善效果不同,激光点状淬火效果最好,磨损量小,且剖面裂纹较小,不易向材料内部扩展。

激光离散淬火基体提高铬层寿命的设计研究

为了深化激光离散淬火预处理钢基体提高铬层寿命问题研究,在对靶场实弹射击身管解剖分析基础上,提出了反应真实激光离散淬火预处理基体/铬层体系几何模型。在此模型基础上,借助界面剪滞模型,给出了表征离散程度的临界离散距离计算公式,其理论计算结果与实际离散情况相吻合。此理论设计公式为激光离散淬火基体提高铬层寿命工艺实践奠定了理论基础。

激光离散淬火钢轨的滚动接触疲劳磨损性能

采用激光离散处理对钢轨表面进行了强化,旨在提高钢轨的使用寿命。研究了3种不同分布形式的激光离散淬火工艺,利用滚动接触疲劳磨损试验机测定了钢轨的疲劳磨损性能,并对磨损表面形貌、截面形貌以及磨损机理进行了分析。结果表明:未处理钢轨试样表面发生塑性变形和疲劳剥落,产生严重的波磨,磨损量1.102 g;激光离散淬火强化后,波磨消失,磨损量显著降低,但是在试样边缘和淬火区界面有裂纹产生;当淬火区以间隔1 mm、倾斜60°分布时,试样中心的界面裂纹得到有效控制,磨损量最低,相比未处理试样减少了63%;通过缩小淬火区间隔,增大淬火区倾斜角度,可以有效提高激光离散淬火层的裂纹抗性和磨损性能。

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。