激光束扫描方式对40Cr表面改性层组织性能的影响

摘要

本文以正火态40Cr钢为基体,利用HL-1500无氦横流CO2激光加工机在基体表面形成激光束斜角度入射扫描改性层及大面积间距和交叉网格扫描的改性层,研究激光相变硬化改性层的组织、性能和工艺参数对组织性能的影响。研究结果表明:试样的横截面由表及里分为相变硬化区、过渡区和基体区;相变硬化区的组织为细小针状马氏体+残余奥氏体,过渡区的组织为马氏体+残余奥氏体+铁素体+碳化物,基体区保持原有组织不变。激光不同入射角度扫描时,随着入射角度的增加,改性层深度逐渐减小,显微硬度值和相对耐磨性也逐渐下降;当入射角度低于40°时,改性层表现出较高的硬度值及相对耐磨性,当入射角度高于40°时,改性层的硬度值及相对耐磨性下降幅度加剧,不利于表面改性,故当入射角度大于40°时激光表面改性效果不明显;改性层的维钝电流密度明显升高,钝化区间也有所减小。不同间距扫描时,间距12mm的试样平均硬度最高,为61.1HRC,耐磨性最好,是基体的2.9倍,耐盐腐蚀性能最好;间距16mm的试样耐酸腐蚀性能最好,其致钝电流密度和维钝电流密度最小,钝化区间为1200mV。交叉网格扫描时,改性层表面平均硬度达到59.6~60.7HRC,约为基体的2~3倍,相对耐磨性比基体提高1.6~1.9倍;耐酸腐蚀性能明显优于基体;当网格间距为12mm时其硬度、耐磨性和耐酸腐蚀性能最佳。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 激光表面改性技术概述

1.1.1 激光表面改性技术的含义及特点

1.1.2 激光表面改性技术分类及应用

1.2 激光相变硬化技术

1.2.1 激光相变硬化的机理及特点

1.2.2 材料表面预处理

1.2.3 工艺参数及相互关系

1.2.4 改性层组织及性能

1.2.5 研究现状及应用

1.2.6 存在的问题及发展方向

1.3 本课题的研究价值和意义

2 实验设备、材料及方法

2.1 实验设备和材料

2.2 实验方法

2.2.1 基体材料预处理

2.2.2 激光相变硬化处理

2.2.3 显微组织观察

2.2.4 改性层表面XRD 分析

2.2.5 改性层截面显微硬度测试

2.2.6 改性层表面HRA 洛氏硬度测试

2.2.7 摩擦性能测试

2.2.8 腐蚀性能测试

3 单道扫描的激光相变硬化研究

3.1 显微组织分析

3.2 改性层截面显微硬度测试

3.3 摩擦性能测试

3.4 腐蚀性能测试

3.5 本章小结

4 激光不同入射角度扫描的激光相变硬化研究

4.1 显微组织分析

4.1.1 改性层组织共性分析

4.1.2 不同入射角度改性层组织形貌分析

4.2 改性层截面显微硬度测试

4.3 摩擦性能测试

4.4 腐蚀性能测试

4.5 本章小结

5 激光不同间距扫描的激光相变硬化研究

5.1 显微组织分析

5.2 改性层表面XRD 物相分析

5.3 改性层表面的洛氏硬度测试

5.4 摩擦性能测试

5.5 腐蚀性能测试

5.5.1 耐酸腐蚀

5.5.2 耐盐腐蚀

5.6 本章小结

6 激光直角交叉网格扫描的激光相变硬化研究

6.1 改性层表面XRD 物相分析

6.2 显微组织分析

6.3 改性层表面洛氏硬度测试

6.4 摩擦性能测试

6.5 腐蚀性能测试

6.6 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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