激光-電磁場復(fù)合強(qiáng)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(yīng)用的一種優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，價(jià)格低廉，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，綜合性能優(yōu)良。但隨著機(jī)械朝著高速化、智能化方向發(fā)展，機(jī)械對(duì)材料性能提出更高的要求，傳統(tǒng)的熱處理強(qiáng)化手段已不能滿足現(xiàn)代機(jī)械對(duì)零件的苛刻要求。為了得到硬度高、耐磨性好的表面強(qiáng)化層并保持45鋼優(yōu)異的力學(xué)性能，常對(duì)45鋼進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。本文采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)論證相結(jié)合的方法對(duì)45鋼激光表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)其性能提升的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行研究，然后對(duì)其表面強(qiáng)化試樣實(shí)施磁能強(qiáng)化

2、試驗(yàn)，以消除激光表面強(qiáng)化工藝存在的不足。
　　本文采用有限元軟件 ANSYS對(duì)激光束掃描試樣的溫度場開展模擬計(jì)算，研究其溫度分布規(guī)律，揭示強(qiáng)化層性能獲得提升的內(nèi)在機(jī)理。采用單因素分析方法，探討激光功率和掃描速率對(duì)表面強(qiáng)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(duì)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小；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(duì)45鋼表面硬度和耐磨性的影響，通過采用硬度計(jì)對(duì)試樣表面進(jìn)行硬度測量，使用電子分析天平稱量試樣重量并計(jì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化裝置對(duì)經(jīng)過激光表面強(qiáng)化后的45鋼

4、實(shí)施磁化試驗(yàn)。研究了不同的磁化頻率、磁化時(shí)間對(duì)45鋼硬度和耐磨性的影響規(guī)律。試驗(yàn)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(duì)激光表面強(qiáng)化工藝中易產(chǎn)生顯微裂紋的缺點(diǎn)，采用有限元軟件 ANSYS對(duì)激光束掃描試樣的應(yīng)力場開展模擬計(jì)算，研究其應(yīng)力分布規(guī)律，揭示裂紋產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理。采