激光-電磁場復合強化提升45鋼硬度和耐磨性能的研究.pdf

1、45鋼是現(xiàn)代制造中廣泛應用的一種優(yōu)質(zhì)結(jié)構鋼，價格低廉，經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗?，綜合性能優(yōu)良。但隨著機械朝著高速化、智能化方向發(fā)展，機械對材料性能提出更高的要求，傳統(tǒng)的熱處理強化手段已不能滿足現(xiàn)代機械對零件的苛刻要求。為了得到硬度高、耐磨性好的表面強化層并保持45鋼優(yōu)異的力學性能，常對45鋼進行表面強化處理。本文采用數(shù)值模擬與試驗論證相結(jié)合的方法對45鋼激光表面強化工藝進行優(yōu)化，并對其性能提升的內(nèi)在機理進行研究，然后對其表面強化試樣實施磁能強化

2、試驗，以消除激光表面強化工藝存在的不足。
　　本文采用有限元軟件 ANSYS對激光束掃描試樣的溫度場開展模擬計算，研究其溫度分布規(guī)律，揭示強化層性能獲得提升的內(nèi)在機理。采用單因素分析方法，探討激光功率和掃描速率對表面強化層組織性能的作用規(guī)律。結(jié)果表明：激光工藝參數(shù)對硬化層顯微組織和性能有較大的影響，相變硬化層的深度和寬度伴隨激光功率的增加而增大，伴隨掃描速度的增加而減??；硬化層的截面硬度隨著激光功率和掃描速度的增加呈現(xiàn)先增加后減小

3、的變化規(guī)律。
　　探討不同激光束掃描工藝參數(shù)對45鋼表面硬度和耐磨性的影響，通過采用硬度計對試樣表面進行硬度測量，使用電子分析天平稱量試樣重量并計算摩擦失重，采用帶能譜儀的掃描電鏡拍攝磨損后的表面形貌特征。結(jié)果表明：強化層的表面硬度隨激光功率和掃描速率的增大均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，激光表面強化后試樣的耐磨性得到明顯改善，摩擦失重大幅度地降低，磨損表面形貌變得平坦。
　　利用自制的磁能強化裝置對經(jīng)過激光表面強化后的45鋼

4、實施磁化試驗。研究了不同的磁化頻率、磁化時間對45鋼硬度和耐磨性的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明：在合適的磁化工藝參數(shù)條件下，45鋼的表面硬度均得到不同程度的提高，摩擦系數(shù)有所下降。旋轉(zhuǎn)磁場能降低馬氏體激活能，促使部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)換為馬氏體，材料的顯微組織變得致密，耐磨性得到提高。
　　針對激光表面強化工藝中易產(chǎn)生顯微裂紋的缺點，采用有限元軟件 ANSYS對激光束掃描試樣的應力場開展模擬計算，研究其應力分布規(guī)律，揭示裂紋產(chǎn)生的內(nèi)在機理。采