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9Cr2钢激光淬火组织和硬度 | |
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摘要:用大型LEICA型显微镜和QUANTA 400型扫描电镜观察和分析了9Cr2钢激光热处理后的组织和硬度。结果表明,激光工艺参数对9Cr2钢激光淬火组织及硬度有重要的影响,随着扫描速度的增加和激光功率的减小,熔凝区减小,相变区的组织细化。
关键词:激光热处理;组织;硬度
激光表面淬火工艺参数在连续输出的条件下主要为激光器输出功率P、光斑直径D和扫描速度v等。表面黑化状况等对激光表面淬火质量有一定的影响。本文研究了激光工艺参数对用于制造矫直圈的9Cr2钢组织和硬度的影响,为合理制定9Cr2钢激光表面处理工艺提供依据。
1 实验材料与方法
实验材料为包头光通激光技术有限公司处理的矫直圈用钢9Cr2,加工成30 mm×30 mm×230 mm的试样,进行820℃加热,保温1h,油淬,600℃,1h回火的调质处理,HRC=35。试样的表面经黑化处理后,在3 kW连续CO2横流激光器上进行激光表面热处理。激光处理的主要参数:功率P =1.8,2.0,2.2,2.4 kW,扫描速度v=500,600,800,1 000 mm/min,光斑直径D=10×1mm,进行激光束单道实验。制备成金相试样,利用大型LEICA型显微镜从表面每隔0.1 mm测硬度值直至基体,测出试样侧面的显微硬度,用QUANTA400型扫描电镜观察其侧面的显微组织。
2 实验结果及分析
2.1 激光功率对熔化区及附近组织的影响
在激光扫描速度为800 mm/min的条件下,功率为2.4 kW试样熔化区的显微组织如图1(a)所示。由图1(a)可看出,熔化区由表及里依次为结晶区、相变区。当激光的扫描速度一定时,激光的功率大,激光输出的功率密度大,被处理的试样的表面温升较大,表面熔化且熔池的深度相对较深,在熔池中合金碳化物溶解量较大,熔池因对流搅拌作用,成分相对比较均匀,过热时间较长,冷却时结晶组织生长比较粗大。在其下部由于加热温度较高,奥氏体晶粒粗大,碳和合金元素的含量较高,在随后的冷却中组织转变时,形成大量大的片状的马氏体和残余奥氏体组织,其中片状的马氏体“穿晶”形成,沿一次晶轴方向形成粗大的片状马氏体最长可达20μm左右,和一次晶轴的尺寸相吻合且呈“闪电状”分布,内部可以看到有明显的“中脊”面存在。
在激光扫描速度为800 mm/min的条件下,功率为2.0 kW试样熔化区的显微组织如图1(b)所示。当激光束的功率比较小时,功率密度就比较小,并且过热度较小,试样表面没有发生熔化,但表面加热温度高,在随后的冷却过程中所形成的马氏体组织粗大。 (图片) (图片) (图片) (图片) (图片) (图片) | |
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