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维普资讯 第29卷 第 12期 水利电力机械 Vo1．29 No．12 2007年 l2月 WATERCONSERVANCYELECTRICPOWERMACHINERY Dec．2007 工艺参数对硼铸铁气缸套表面激光束硬化效果的影响 Theinfluenceofparametersoflaserbeam hardeningeffectonsurfaceofthecylinder withboroncastiron 冯学俭 ，刘佩芳 ，刘政 (1．中国矿业大学 ，江苏 徐州 221116；2．郑州煤矿机械集团有限公司，河南 郑州 450013) 摘 要：针对气缸套磨损失效现象，采用激光束在常压下快速扫描硼铸铁气缸套 内表面，对缸套 内壁进行局 部硬化改性处理，实现 “自淬火”，获得高硬度淬火硬化层，得到高硬度的隐针马氏体组织，从而提高其耐磨 性和使用寿命。通过工艺试验，获得工作电流、扫描速度对激光束改性对硬化层深度、硬度和组织的影响规 律，并对这些规律进行了理论分析。 关键词：气缸套；激光束；硬度 ；耐磨性；硬化处理 中图分类号：TG15 文献标识码：B 文章编号：1006—6446(2007)12—0080—03 作过程中，硬化带成为坚硬的骨架，而未被硬化的区 0 引言 域又成为骨架间隙处的 “油池”，大大改善了气缸套 在工程机械中，柴油机气缸套早期磨损将导致 的磨损条件，提高了气缸套的耐磨性。 柴油机功率下降、启动困难、机油消耗量增大，严重 1 试件的制备及试验方法 时会造成柴油机 自动熄火。缸套磨损大体有以下3 种类型：一是粘着磨损，主要在柴油机高速与超负荷 试件为95型硼铸铁气缸套，采用冲天炉熔化， 工作时出现，由润滑条件苛刻造成；二是腐蚀磨损， 浇注温度为 1260℃～1380℃，出炉温度为 1470oC～ 柴油里的硫是造成腐蚀磨损的主要原因；三是磨粒 1480~C，采用 75SiFe进行炉前孕育处理后 ，离心浇 磨损，由机械杂质进入气缸形成磨料，附着于气缸壁 铸制备而成。硼铸铁的主要化学成分 (质量分数)为 表面造成。当磨损至一定程度时，发动机动力下降、 3．19％C，2．34％ Si，0．69％ Mn，0．24％ P，0．123％ S， 燃料消耗增加并伴随排放超标污染尾气，致使大修 0．07％B；其基体的铸态组织为：珠光体、磷共晶、片 期缩短，因此，提高气缸套的耐磨损性能是提高其使 状石墨、铁素体和硼化物，硬化区组织为隐针马氏 用性能和使用寿命的关键 。 体、残余奥氏体及未溶解的石墨和硼化物，过渡区组 激光表面改性技术是提高金属表面物理性能的 织主要为马氏体、珠光体、石墨和少量磷共晶；其主 有效方法之一，在工业上被广泛地应用，其中的激光 要力学性能指标为抗拉强度 ≥250MPa，硬度 表面相变硬化技术在工业上应用最为广泛。激光硬 230—240HBS。试样的铸态金相组织如图1所示。 化处理是利用高能密度的激光束在极短的时间内将 气缸内壁硬化试验在型号为 HJ2o0、功率为 2 工件表面加热到其临界点以上，然后依靠工件 自身 kW 的CO，激光硬化处理设备上进行，电流和扫描速 的热传导 自行激冷的一种新工艺。 度可调。该试验中，在保持工艺参数不变的情况下， 激光硬化气缸套的具体工艺不是硬化整个气缸 寻找扫描速度、工作电流对硼铸铁硬化层硬度和深 套内壁，而是在表面形成网纹状、螺旋状或波浪状的 度的影响规律 ；在MM6光学显微镜上进行硬化层组 硬化带，对气缸套表面实行局部硬化。在气缸套工 织的观察与分析；在HV一50A显微硬度计上测试硬 收稿 日期：2007—11—26 作者简介：冯学俭(1963一)，男，河南滑县人 ，中国矿业大学在读硕士研究生，从事材