Cr激光熔凝硬化腐蚀性能研究.PDFVIP

40Cr 激光熔凝硬化腐蚀性能研究 李刚，罗赛，邱玲 辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁阜新（123000 ） E-mail ：luob 摘 要：本实验选用在实际工矿生产中常用的40Cr 为基体材料，利用TLF-3200 CO2 激光 器及LASERCELL-1005 六轴六联动三维激光加工机运用12组不同的工艺参数对其进行激光 熔凝硬化的处理。此后分析所得熔凝层显微组织以及显微组织对显微硬度、耐磨性以及耐腐 蚀性的影响。结果表明：激光熔凝处理后所得的熔凝层分为熔化区、相变硬化区以及过渡区 三部分。其中熔化区的组织为混合马氏体和残余奥氏体，同时存在一定量的未溶碳化物；相 变硬化区的组织比熔化区要细小，为细针状马氏体；过渡区为熔凝层与基体的分界，熔凝层 的组织与基体组织有较大差异，熔凝层的组织要细小的多。同时经过处理的40Cr 的显微硬 度提高将近2 倍，而耐腐蚀性也有较明显的提高。除此之外，经过激光熔凝硬化处理后的 40Cr ，在硫酸浓度为0.25%、0.5%、1.0%、27%的腐蚀环境中都不耐蚀。 关键词：激光熔凝硬化，显微硬度，耐腐蚀性 中图分类号：G 1. 引言 激光熔凝硬化是使金属材料表面在高能量密度的激光束照射下成为熔化状态，然后依靠 材料自身快速冷却凝固，产生新的表面层[1] 。利用这种技术可以实现材料表面局部的快速加 热和冷却，从而获得非常细密的非平衡快速凝固组织，改造金属材料的组织结构，减少杂质， 提高基体中固溶的合金元素[2] 。这种方法主要用于强化零件表面，提高金属材料及零件的表 面硬度[3] [4] [5] ，使零件的机械性能具有耐磨性好 、冲击韧性高、疲劳强度高 等特点。目前,国 [6] 内外最成功的运用均属要求耐磨的零件 。 40Cr 是机械制造业中应用较广的一种钢种，其具有较高的强度和较好的塑韧性，而激 光的出现为 40Cr 的表面处理开辟了一条新的途径。 本次设计选用实际生产过程中常用的 40Cr 为研究对象，而后观察熔凝层的显微组织， 并分析不同工艺下得到的显微组织变化及其对腐蚀性能的影响。 2. 实验内容 1) 激光熔凝硬化过程 对试样进行预处理后利用 TLF-3200 CO2 激光器及 LASERCELL-1005 六轴六联动三维 激光加工机对材料进行激光熔凝处理，工艺参数如下：输出功率为 3200W，当光头与工件 的距离为 120mm，如表 1；当光头与工件的距离为 140mm，如表2 表 1 扫描速率（m/min ） Table 1 Scanning speed （m/min ） 试样序号 A B C D E F 扫描速率 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 表 2 扫描速率（m/min ） Table 2 Scanning speed （m/min ） 试样序号 G H I J K L 扫描速率 0.7 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 -1- 2) 激光熔凝层的显微组织观察 将被激光熔凝硬化处理后的试样进行线切割，切割时取熔凝层的横截