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45钢表面引入亚微米B4C的激光合金化研究

时间:2016-03-07 13:53 作者:admin 点击:
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一、 研究目的
采用3kW半导体激光设备,通过添加亚微米B4C陶瓷相进行激光合金化,提高45钢的表面硬度和耐磨性,具有广泛的工程意义。
 
二、 研究方法
试验设备采用武钢华工激光公司生产的3KW半导体激光器机器人表面处理及再制造系统, 激光熔覆工艺为:激光功率2KW,扫描速度30mm/s,光斑大小3mm,搭接率为50%,陶瓷层的预置厚度100微米。
利用XJL-03型显微镜进行熔覆层组织分析,采用HVS-1000A维氏硬度计测定熔覆层的显微硬度,测量时载荷0.2kg,加载时间为10s,熔覆层不同深度部位测量5点值进行平均,绘制成横断面硬度分布图。
 
三、 试验结果

图1为激光合金化层的横断面形貌,强化区由合金化区、淬火区和热影响区组成。典型金相组织如图2所示,组织特征为细密枝晶上分布着亚微米的陶瓷相。
 
图1 激光合金化层横断面形貌
 
 
图2 合金化层从表面到基材组织变化
 
图3为合金化层横向硬度分布,由图中可以看出,合金化层内的硬度达到HV0.21100,层深约为200微米,由合金化层到基体,组织由全马氏体过渡到半马氏体,最后到基体,硬度也呈逐渐下降的趋势。
 
 
 
图3 合金化层横向硬度分布
 
四、 结论
    采用高功率半导体激光器进行激光合金化时,激光与亚微米B4C相具有极高的耦合作用效率,合金化效率高,合金化层均匀,硬度提升到HV0.2 1100,为45钢耐磨性的提升提供了途径。