激光相變硬化和激光表面熔凝--高能束表面改性技術在模具工業的應用

激光特點
⑴、改性層足夠厚(0.1-1.0mm)注:氣相沉積一般為nm以及µm級;(來源:上海荔鋒模具鋼材有限公司)
⑵、結合強度↑↑↑→因是冶金結合;
⑶、能量大而集中,作用時間短→對基體影響小;
⑷、工藝簡單、操作靈活激光功率、光斑大小以及掃描速度隨時可調;
⑸、自動化程度高→生產效率高。

激光相變硬化
⒈原理:
⑴、同一般鋼的淬火無差別
⑵、加熱(A化)→冷卻(淬火,得到M) →硬化
⑶、問題是在特殊情況下(如亞共析、過共析鋼),極難獲得全M
⒉激光相變硬化的特點
⑴、加熱速度↑↑ →過熱度↑↑ →時間短,晶粒來不及長大(103-105℃/s)→A形核率↑↑  →極易全部A化,常規加熱:晶粒通常為8-10級,激光加熱:12級以上
⑵、淬火冷速( 105℃/s) ↑↑ →得到全M組織(基體自冷)→常規淬火,有先共析相或P析出(激光加熱光斑極小)→先共析Fe3C,↓M中C量,↓硬度
⑶、顯微組織:
亞共析:M   M+F   心部原始組織(P+F)
過共析:M   M+P   心部原始組織(P)
表層→次表層→心部
⒊激光相變硬化的性能
⑴、硬度↑↑ →M強化(C含量亦↑ )↘ 細晶強化Hall-Pitch  H=Hs+K/d1/2
⑵、抗疲勞性能↑↑表面呈壓應力區,心部呈拉應力區。疲勞裂紋是由拉應力而產生。壓應力產生的原因:淬硬層A →M時,體積膨脹,基體不變。使表層膨脹受約束而產生。
應用:
優點:激光淬火具有加熱速度快、硬度高、變形小、淬火部位可控、不需淬火介質、生產效率高、無氧化、無污染等優點。
⑴、發動機汽缸: 1978年,美國通用汽車公司建成了柴油機汽缸套激光淬火生產線。壽命↑3倍。(10萬公里不漏油)國內也已建立了數十條激光淬火生產線。螺旋掃描,可避免產生回火軟化區。
⑵、軋輥表面強化軋輥表面激光淬火強化,使軋輥耐磨性提高一倍以上。

激光表面熔凝
⒈原理
利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上, 然后快速冷卻并凝固結晶。
⒉特點
比激光淬火層的總硬化層深度要深、硬度要高、耐磨性也要好。
缺點是,基材表面的粗糙度較大,后續加工量大。
⒊應用
⑴、↑耐磨性
⑵、激光快速熔凝Ni-P合金,可以得到均勻的非晶態層。
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