激光淬火用的材料和方法

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激光淬火用的材料和方法

来源: | 作者:辉锐集团 | 发布时间: 2021-05-31 | 427 次浏览 | 分享到:

激光淬火样品制备
在这项研究中，直径为 66 毫米、厚度为 5 毫米、典型硬度为 23.31 ± 1.75 HRC 的 1538 MV 钢盘用作测试样品。在热处理之前和之后，所有样品都用 SiC 砂纸（粒度从 120 到 600）研磨，以获得使用粗糙度测试仪 Mitutoyo SJ400 测量的粗糙度为 0.1 ± 0.03 µm 的表面。
常规热处理（淬火-回火）
按照 ASM 手册 [ 1 ] 中提出的建议，三个样品在奥氏体化温度 (1198 K) 下淬火 4.5 小时。将样品完全浸入处于还原气氛的容器中，并在市售的基于聚乙二醇的淬火溶液中进行淬火。处理后，样品在 523 K 下回火 4 小时。
激光淬火
使用 10 kW 连续波 1080 nm 激光二极管（Laserline 型号 LDF 10.00-100）进行激光热处理。该设备具有三个笛卡尔轴定位系统（x、y和z）和一个角度定位系统。样品垂直于激光（z坐标）放置在气动定心台上。使用 3.5 毫米的光斑直径，以 168 毫米/秒的线速度扫描 30 毫米的波段，以实现推荐的 5.04 厘米2 /秒的覆盖率[ 13 ] ，在单个步骤中进行程序化热处理。
金相程序
从三个圆盘切出小部分，以使用光学显微镜研究横截面。研磨和抛光按照 ASTM-E3-01 程序进行。为了暴露微观结构，使用 4% 硝酸乙醇溶液蚀刻样品 8 秒。
硬度测量
使用硬度计 (8SSA-10287) 对以下三种样品进行 105 kg 载荷和 10 kg 预载荷进行硬度测量：未经热处理的样品、经激光淬火的样品和经常规淬火的样品 -回火。此外，使用显微硬度计（Shimadzu，M 型，编号 89188）从经受激光处理的样品的横截面获得三个显微硬度曲线。
摩擦系数的估计
根据 ASTM G99 标准，使用常规摩擦计（CSM，S/N 18-259）和如图1所示布置的 5 mm WC 球（1500 HV）在干燥条件下进行磨损测试。该球的化学成分为钴基（5-7％），其他碳化物（〜2％）和碳化钨（余量）。使用了以下测试参数：负载为 5 N，速度为 0.10 m/s，滑动距离为 100、200、300 和 500 m，每个滑动距离的轨道半径为 4、6、8 和 10 mm，相对湿度为40±5％，室温为292±2K。
激光淬火

样品和WC钢球的磨损机制
通过光学显微镜（OLYMPUS，PMG-3）评估WC球中的磨损疤痕，并使用扫描电子显微镜（JEOL，JSM-6360LV）评估所有盘的磨损机制。
磨损率估计
磨损率是根据 WC 球表面产生的磨损疤痕的直径和钢盘中的轨道面积估算的。每个样品及其对应物的损失体积可以使用以下等式 [ 14 , 15 ] 计算：其中V是损失体积，b是磨损痕迹半径，R是b << R的球体半径。磨损率估算是基于以下公式得出的阿卡德定律其中V是损失体积，k是磨损常数，s是滑动距离，N是施加的载荷。

结果与讨论
未处理（RAW）样品的光学显微镜照片（图2（a））显示分散的珍珠岩和铁素体相，而激光淬火样品的显微照片（图2（b））显示了一层向上的马氏体相到距离表面760 µm的深度，然后是类似于原始基板的结构。经过 CQT 处理的样品显示出连续的马氏体相（图2（c））。此外，图3(a)和3(d) 中放大倍数更高的显微照片清楚地显示了由珠光体相和铁素体相组成的 1538 MV 钢的典型微观结构；同时，对于LQ样品的激光淬火区，可以看到具有规则晶粒尺寸的马氏体相（图3（b）和3（e）），这可能归因于材料的均匀冷却在激光淬火过程中。另一方面，图3(c)和3(f)显示了 CQT 样品的马氏体相晶粒被少量残余奥氏体相包围。同样，XRD图证实了铁素体相和马氏体相的存在

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