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激光熔凝后表面硬度和熔凝层深度的研究 辜建容1 王豫2 （1． 东华大学 上海 200051; 2． 徽工业大学 安徽马鞍山 243002） 摘 要 本文用TJ-HL-T5000 型横流CO2连续激光对 45 钢表面进行熔凝表面改性试验。研究 了45 钢经过表面激光熔凝后的表面硬度变化和熔凝层的深度变化。结果表明激光熔凝后表 面硬度显著提高，最高硬度值可达到HV1097，在本试验中，最高硬度值出现在V=960mm/min 条件下；激光熔凝层的深度随激光束扫描速度的提高而减少，也受冷却条件的影响。 关键词 激光熔凝 表面硬度 熔凝层深度 近年来，激光表面改性技术得到广泛应用，对激光熔凝技术的研究也较多，主要在高速 [1、2] [3] [4] 钢 、工具钢 、轴承钢 的应用，而对碳素钢的研究却较少，本文主要研究激光熔凝后 的45 钢的组织和硬度。 1 试验材料和方法 试验材料是大小为 30×10×10mm的 45 钢块状试样，其化学成分（wt-%）为：0.42～ 0.50%C，0.17～0.37%Si，0.50～0.80%Mn，P≦0.040%，S≦0.040%，其余为Fe，有退火态和 经过常规 840℃水淬+200℃回火处理的试样两种，进行表面黑化处理后，在最大输出功率为 5KW的TJ-HL-T5000 型CO2激光器上进行激光处理，所用工艺参数为功率 2.5KW，光斑直径 6mm， 扫描速度 360～2200mm/min，然后再做空气冷却和冰水冷却，研究表面激光熔凝后的表面硬 度变化和熔凝层的深度变化。 2 试验结果与分析 2.1 激光熔凝层表面硬度 将扫描速度为 480，600，960，1200，1600，1840mm/min 的 6 个速度的 45 钢退火态 激光熔凝空冷、淬火态激光空冷和退火态激光熔凝冰水冷却后熔凝层的最高硬度值列于表 4 中，并做出其曲线图（图 1）。激光熔凝大大提高了试样表面硬度，且可高达 HV1097，而且 其平均硬度（HV800～900）大大高于普通淬火工艺的平均硬度（HV596～695）。在激光功率 和光斑直径一定的情况下，激光处理后表面硬度并不随扫描速度升高而一致降低，而 表 1 试样原始状态和冷却速度对熔凝层硬度的影响 Table 1 The effects of cooling velocity and original states of samples to the surface hardness of laser melting/solidying layer V(mm/min) 480 600 960 1200 1600 1840 退火空冷 864.5 731.5 1083.7 785.6 816 709.5 淬火空冷 605.5 852.5 868.4 679.3 740.8 816.5 退火冰冷 84 1 795.5 1097 784 802.3 542 -1- 1200 1097