激光重熔对45钢碳氮共渗层性能的改进研究.pdfVIP

学兔兔 第1期 (总第1 52期) 机 械 工 程 与 自动 化 N0．1 2OO9年 2月 MECHANICAL EN( INEERING ＆』 AUT0MATION Feb． 文章编号：1672—64】3(2O09)O1一OO87一O3 激光重熔对4 5钢碳氮共渗层性能的改进研究 翁朝辉，彭如恕，粟俊杰，王泽斌 (南华大学机械工程学院，湖南 衡阳 421oO1) 摘要：将45钢表面进行碳氮共渗试验，再将碳氮共渗层进行激光重熔试验。试验前后对比结果显示：碳氮共 渗层表层出现的裂纹、黑带、组织粗大、网状化合物合成等组织缺陷已经得到很好的改善。 关键词：激光重熔；碳氮共渗；组织 中图分类号：TG156．8 文献标识码：A O 弓f言 图1。根据Fe—N—c三元系等温截面图，7相区在7 碳氮共渗是传统的热处理方法，它能在保持工件 相、e相的左边，且共渗温度超过共析温度，所以先形 内部具有较高韧性的条件下，得到高硬度、高强度的 成7相再形成铁的碳氮化合物。由于7相的含氮量远小 表面层，但工件容易出现表层组织粗大、网状化合物 于￡相，在共渗前期随着7相含氮量的饱和￡相开始形 合成、黑带等缺点。激光融凝主要是将高能激光束辐 核。而在碳氮共渗中碳首先形成晶粒极小的Fe。c，成为 照在工件表面，利用它将材料迅速升温，瞬间熔化，快 氮化物的晶核，促进了氮元素的渗入，碳氮元素的加速 速冷凝，在材料表面形成一层具有特殊物理性质以及 吸收促使e相扩大且在氮碳共渗过程中e相以柱状晶 力学性质的表面层。该表面层具有变形小、裂痕少、组 方式生长，见图2。￡晶粒呈等轴状，另外共渗时e相需 织致密、晶粒小的优点。试验证明，碳氮共渗层经激 要较多的碳、氮，所以在e相界面较容易产生含碳氮元 光重熔后能有效地防止共渗层的某些缺陷。 素较少的7 相。且随着￡相的生长，使7 相区变小 限 l 试验材料与方法 制了 相的生长，同时随着碳氮元素的不断渗入、化台 试样基体为 45钢，尺寸为 22 x 2O，用 物的不断合成，丫 相继续形成，所以7 相以颗粒状分布 UBE20()O一3o【)0多用炉进行碳氮共渗试验。碳氮共渗 于￡相内部。在82OC的高温碳氮共渗中，由Fe—c— 参数如下：温度：820C；共渗时间：3h；淬火：直接 N三元系等温截面图得知，化合物(e相)层下面是奥氏 油淬；回火：22O ，2h；共渗气体：2 ～1O％氨气 体层。由于在奥氏体中不断地渗入氮元素，使得奥氏体 +丙烷(此处为体积分数)。用TJ—HL—T5。oO型 在淬火中显得异常稳定，而不能完全转化为马氏体，于 5kw横流( ()。激光器对共渗层进行单道激光扫描，试 是在化合物下面形成了奥氏体一马氏体层，见图3。 样由三维数控控制台移动。激光重熔试验参数为：功 率：3kW；扫描速度：8mm／ms；光斑直径：3mm。由 酒精、丙酮清洗表面油脂，线切割机床垂直重熔层切 割试样，用XQ～2B型金相试样镶嵌机镶样，利用 慧 SFM分析重熔后试样显微组织与形貌，对试样进行 xRI)能谱仪分析，用HxD一1()OoB维氏显微硬度仪 一 ∽ 分折显微硬度分布特征。 2 试验结果与分析 2。l 碳氮共渗层的组织与形貌