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激光淬火对42CrMo合金结构钢组织和性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-08-18
激光淬火是材料表面强化的重要方法之一，对金属材料进行激光淬火处理时，由于激光对材料表面的快速加热和冷却作用，可在其表面获得高碳含量的孪晶马氏体、高位错密度的奥氏体、索氏体和硬质碳化物等具有良好耐磨性能和耐腐蚀性能的组织，从而大幅提高材料的表面性能。
激光淬火是材料表面强化的重要方法之一，对金属材料进行激光淬火处理时，由于激光对材料表面的快速加热和冷却作用，可在其表面获得高碳含量的孪晶马氏体、高位错密度的奥氏体、索氏体和硬质碳化物等具有良好耐磨性能和耐腐蚀性能的组织，从而大幅提高材料的表面性能。现有的一些研究成果已揭示了激光相变淬火时功率和扫描速度的变化对硬化层深度、硬度的影响规律，但熔凝淬火工艺影响因素的研究还较少。熔凝淬火后表面会出现一定变形，但由于它能获得较深的淬硬层，其应用前景也比较大。采用42CrMo钢进行了激光熔凝淬火试验，从激光功率和扫描速度分析了淬火后组织和性能的影响因素。
中国兵器科学研究院的技术人员采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理；淬火后在试样中部用线切割机沿垂直于扫描方向截取试样进行检测；淬硬层显微组织在ZEISSImager.A2m金相显微镜和日立S-3400扫描电镜上进行观察；硬度在国产小负荷维氏硬度计上测量，淬硬层深度采用维氏硬度法配合金相图片确定。
试验用钢为42CrMo结构钢，将其加工成20mm×20mm×10mm试样；试样基体硬度为310HV，材料表面粗糙度为3.0，淬火前用丙酮清洗试样，试样合金成分的质量分数为：0.54C，1.32Cr，0.39Mo,0.45Si,0.78Mn，Fe余量。
试验结果表明：
激光熔凝淬火淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大，随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小，其中激光功率对淬硬层深度的影响较大。
激光功率1500W，扫描速度200mm/min进行激光熔凝淬火，表面外观质量较好，表层熔化区深约0.3mm，其硬度比内侧稍低，淬硬层平均硬度约为660HV，平均深度约为2mm。由此可见，激光熔凝淬火比常规淬火的硬度约提高10%，对比发现最大硬度值在离表面0.3mm附近，且随着扫描速度的提高，硬度有所增加，增加范围在6%左右。
熔凝淬火熔化区域中心会出现0.1～0.2mm的膨胀变形，边缘出现0.1mm左右的收缩变形，进行熔凝淬火时需预留0.2mm的加工余量。