球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、近年來,我國汽車業(yè)發(fā)展十分迅速,球墨鑄鐵由于具有良好的工藝性能和使用性能,作為汽車覆蓋件模具的常用材料。然而目前球墨鑄鐵模具的使用壽命不高,對球墨鑄鐵進行表面強化十分重要。本文圍繞球墨鑄鐵QT600—3的激光相變硬化展開了數(shù)值模擬與試驗研究。
　　 本文首先建立了球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化溫度場的三維模型,采用商業(yè)軟件ProCAST計算了表面淬火時的溫度場。根據溫度場預測了硬化層深度和寬度。在激光功率為800W～1000

2、W,激光掃描速度在2mm/s～2.667mm/s,光斑直徑在4mm～5mm時,硬化層深度在0.2mm～0.64mm之間,硬化層寬度在2mm～3.7mm之間。激光功率的增大、掃描速度的減少都會使硬化層深度和硬化層寬度得到增加。通過數(shù)值模擬,揭示了采用較低的激光功率和掃描速度,大的光斑直徑時,可有效的提升球墨鑄鐵CO2激光相變硬化層深度。
　　 采用固體激光,對珠光體型球墨鑄鐵QT600-3進行了激光相變硬化試驗,驗證數(shù)值模擬結果。

3、試驗后的表面宏觀硬度一般在50HRC以上,近表層的顯微硬度在600HV～920HV之間。獲得了金相組織的變化,獲取了試驗后的硬化層深度和寬度。探明了硬化層深度與工藝參數(shù)之間的線性回歸關系。通過對試驗結果與數(shù)值模擬計算結果的對比分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬可以對球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化的工藝設計提供參考依據。
　　 為提升使用CO2激光時的球墨鑄鐵相變硬化層深度,進一步對珠光體型球墨鑄鐵QT600-3開展激光相變硬化試驗研究,驗證

4、數(shù)值模擬結果。試驗的工藝參數(shù)范圍為:激光功率為630W～800w,激光掃描速度在1mm/s～2mm/s,光斑直徑取為8mm。試驗后的表面宏觀硬度一般在48HRC～60HRC之間,近表層的顯微硬度在600HV～913HV之間。硬化層組織主要為針狀馬氏體、殘余奧氏體等。分別探討了宏觀硬度、硬化層深度與功率和速度之間的基本關系。試驗得到的硬化層深度在0.53mm～0.95mm之間,結果表明,采用較低的激光功率和掃描速度,大光斑直徑的工藝參數(shù)時

5、,可有效提升球墨鑄鐵CO2激光相變硬化層深度,試驗結果與數(shù)值模擬的預測相吻合。探明了硬化層深度與工藝參數(shù)之間較好的線性回歸關系。試驗對優(yōu)化球墨鑄鐵汽車覆蓋件模具的激光相變硬化工藝具有較強的參考價值。為更好的分析和理解球墨鑄鐵的激光相變硬化過程,文中補充45鋼和混合基體型球墨鑄鐵的激光相變硬化試驗結果,并將其與珠光體型球墨鑄鐵激光相變硬化后的組織變化進行比較,石墨球對球墨鑄鐵的激光相變過程影響較大,珠光體含量增高有助于激光相變硬化過程的實