20CrMnTi表面渗碳激光复合改性层耐蚀性能研究.PDFVIP

中国科技论文在线 20CrMnTi 表面渗碳激光复合改性层耐蚀性能研究 李刚，相珺，沈晓明 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁阜新（123000 ） E-mail: moqizixuan521@163.com 摘 要：在20CrMnTi 钢表面进行渗碳激光复合改性处理，对渗碳（渗碳温度950℃，保温 时间 2h ）后的试样，通过改变激光扫描功率的大小，探讨了激光能量密度对改性层的组织 和耐蚀性能的影响。结果表明：增大激光能量密度可以细化改性层显微组织；当激光功率为 1050w 时，耐蚀性明显提高。 关键词：20CrMnTi 钢；激光相变硬化；显微组织；耐蚀性 中图分类号：TG156.99 0 引言 疲劳、腐蚀、摩擦和磨损引起的工程构件的失效大多发生在表面，这一现象促使材料科 学工作者对材料表面的极大关注，并促使材料表面强化技术的迅猛发展。激光的出现为金属 材料表面处理开辟了一条新的途径。激光相变硬化又称为激光淬火，它是现有各种激光表面 处理技术中研究和应用最多的方法之一[1,2] 。然而，目前激光表面相变硬化技术的应用还不 像传统热处理技术那样广泛和成熟，但由于其具有独特的优越性而正日益受到人们的重视， [3,4] 已经在机械制造、交通运输、石油、矿山、纺织、冶金、航空航天等领域得到应用和发展 ， 并逐步成为表面工程一个十分活跃的新兴领域。激光相变硬化主要用于提高材料表面硬度、 抗磨性、抗腐蚀能力等机械性能[5,6]，可以很大程度上满足材料的使用条件，因而对其研究 最多，但以往研究人员很少与渗碳结合进行表面复合改性研究，本试验就是探讨 20CrMnTi 钢经渗碳+激光相变硬化处理，在不同的激光扫描下组织性能的变化情况，从而使材料获得 更为良好的力学性能，并用来指导日后的实际生产实践。 1 试样制备与试验方法 1.1 试样制备 本实验所用材料为 20CrMnTi 钢，其原始成分见表 1。 表 1 20CrMnTi 原始成分(质量分数,%) Tab.1The chemical composition of 20CrMnTi (wt,%) C Mn Si Cr Ti 0.17~0.23 0.80~1.10 0.17~0.37 1.00~1.30 0.04~0.10 首先对试件进行渗碳处理，渗碳温度 950℃，保温时间2h，可得到渗碳层深度为 10mm。 然后采用 HL-1500 无氦横流 CO2 激光加工机，对渗碳后的 20CrMnTi 试样进行激光相变硬化 处理。激光工艺参数为：光斑直径（D ）为4mm，扫描速度(v)为 6mm·s-1 ，离焦量(f)为 300 mm， 对 5 个试样分别用不同的激光功率(P)进行处理。 能量密度E是激光的能量参数，其计算公式为： P E (2-1) D V -1- 中国科技论文在线 式中: P－激光发生器输出功率，w ； D －激光光斑直径，mm ； -1 V －激光扫描速度，mm·s ； 具体工艺参数及试样编号如表 2 所示。 表 2 试样的工艺参数