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激光处理对!#$%钢表面组织和硬度的影响
激光处理对
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钢表面组织和硬度的影响
葛海平 朱祖昌 顾剑锋 姚新
(上海交通大学高温材料与高温测试教育部重点实验室,上海
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)
【摘要】 以不同的激光输出功率,对试样进行扫描处理(激光束移动速度为
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),并对处理后试样的尺寸变形、沿深度方向上硬度分布进行了测试。结合不同深度位置的
显微组织,分析了激光扫描处理后试样表面显微硬度沿深度的变化规律,探讨了硬度与显微
组织相对应的激光加热区内的各个子区域(完全淬硬区、过渡区、热影响区)的划分、形状
和大小。
【关键词】 激光表面处理
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钢 显微硬度 显微组织
基金项目:国家自然科学基金(
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作者简介:葛海平,男,
*/12
年
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月生,硕士。从事激光加热过程计算机数值模拟的研究。
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引言
金属激光处理技术是用激光对金属材料表面
进行辐照,使金属表面的物理、机械性能得到改
善的一门技术,该技术在上世纪
1
年代问世后,
国内外学者进行了大量的实验[* Q +],实验的结果
都表明,激光处理后的工件 其 力学性能如强
度、硬度,耐磨性和耐腐蚀性能有较大提高,特
别是耐磨性,能提高几倍甚至几十倍,这无疑大
大地提高了机械零件的使用寿命,所以具有广阔
的经济效益和应用前景。
工艺参数的选择是激光处理技术的关键因
素。工艺参数包括:激光功率、光斑大小、扫描
速度等等,如果激光的功率太大,扫描速度太
小,可能使金属表面熔化,如果激光功率太小,
扫描速度太大,那么会由于加热区温度太低而得
不到表面马氏体硬化区,所以正确的选择工艺参
第
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卷 第
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期 上 海 金 属
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*
! 2
年
+
月
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! 2
数是激光处理成功的关键。本文讨论不同激光功
率对扫描处理后试样变形的影响,以及对试样表
面加热区显微组织、显微硬度分布的影响。
!
试验材料和试验方法
试验材料为退火态的
!#$%
钢,其组织为球
状珠光体。试验材料的化学成分见表
$
。
表
试验用
#$%
钢的化学成分
元素
’ () ( * #
含量
+ ,-.% / $-,% ,-0, / ,-1, ,-$% / ,-2%
!
,-,0,
!
,-,03 $-2, / $-4%
将试验材料加工成凹形试样,取三个,编号
为
5
、
、
6
,具体尺寸如图
$
所示。
图
$
试样形状及测量尺寸位置示意图(单位:
77
)
激光扫描处理采用
8
0
连续式激光器,试
样表面涂敷黑色吸收涂
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