m2高速钢齿轮刀具激光表面强化的试验分析word论文.docxVIP

摘要激光淬火是激光热处理中研究最早、最多、进展最快、应用最广的一种新工艺，是高能 表面强化技术中的一种主要手段，适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位，可提高零 件的耐磨性和疲劳强度，国外一些工业部门将该技术作为保证产品质量的手段。但在齿轮刀 具方面，激光表面热处理的成果很少见诸报道，不同研究者对高速钢的激光淬火机理见解不 同，甚至相互矛盾。进行齿轮刀具激光表面强化及应用研究，提高高速钢齿轮刀具的耐磨性 和使用寿命，具有重要的理论意义和极大的实用价值。本研究采用已崩刃或至重磨极限的 W6Mo5Cr4V2 插齿刀、指形齿轮铣刀、渐开线花键拉 刀、圆柱铣刀以及市售白钢刀条制成试样，进行多种不同扫描功率、扫描速度下激光熔凝淬 火，以及 570℃一次回火。研究激光熔凝淬火工艺参数对 W6Mo5Cr4V2 钢表面质量的影响，包 括对成形质量、表面平整度、表面粗糙度的影响，从而筛选优化出合理的激光熔凝淬火工艺 参数。研究单道激光熔凝淬火对 W6Mo5Cr4V2 钢表面洛氏硬度的影响，从而确定不同激光熔 凝淬火工艺参数下表面强化的效果。利用显微硬度计测量 W6Mo5Cr4V2 钢表面激光加热层显 微硬度，拟合硬度曲线并建立数学模型，为各类齿轮刀具精磨余量的制订提供可靠依据。利 用 SEM 及附件 EDS，对试样加热层进行分层，探讨各层在激光熔凝淬火及回火处理过程中 微观组织的形成和变化规律。具体结果如下：（1）对 W6Mo5Cr4V2 钢进行不同激光熔凝淬火工艺参数淬火得到不同的表面硬度，经 一次回火后均有明显的二次硬化效应，试样表面洛氏硬度较原始硬度有明显提高。从强化 效果及工艺稳定性出发，不建议仅仅只采用激光熔凝淬火来达成强化的目的。（2）合理的激光工艺参数下，试样表面平整度 Ry 值稳定在 18～25 μm 之间，表面粗糙 度参数值 Ra 稳定在 1.7～2.9 μm 之间，有利于控制精磨余量。（3）激光强化+二次硬化的 M2 高速钢激光加热层显微组织由外向内可分为 5 个区域， 即熔化区、微熔区、相变硬化区、回火软带和不充分回火区，每个区基本呈同心圆环分布。5 个区由外向里分别对应等轴晶及树枝晶、粗等轴晶及细等轴晶、马氏体+残余奥氏体+未熔碳 化物、回火索氏体、短暂回火后略微软化的基体组织，且与显微硬度具有良好对应关系。（4）W6Mo5Cr4V2 钢合金中的 Cr、W、Mo、V 等元素与碳所形成的 W2C、MoC、Cr23C6、 Fe3W3C、Fe4W2C 形式的碳化物硬度很高，它们在回火时弥散析出，产生二次硬化效应。顶 层熔化区细树枝晶部位细晶强化作用明显，枝晶间有较多原位生成的 Cr、Mo W、V 的碳化 物和氧化物呈弥散分布，出现显微硬度最高峰值，理想的齿轮刀具刀刃应该位于这个区域。1（5）齿轮刀具合理的熔凝淬火表面应该是后刀面和侧后刀面。插齿刀激光熔凝淬火时要采用偏置技术并控制插齿刀转动角速度，齿轮滚刀宜采用分光束螺旋扫描。本文修正了插齿 刀在激光熔凝淬火时的偏置量。关键词： 激光淬火；M2；齿轮刀具；组织、硬度2The Experimental Study about Laser Surface Strengthening of M2 High Speed Steel Gear CutterAbstractLaser quenching is a new technology which is researched earliest, most , progress the fastest and is used the most widely in laser heat treatment , and it is a major means of high energy surface strengthening technology . what’s more it is suitable for most materials and different position of the different shape of parts, can increase wear resistance and fatigue strength of parts . Some foreign industry officials consider this technology as a way to guarantee the quality of the product . However, in terms of gear cutting tools the achievements about laser surface heat treatment rarely been reported, different r