40Mn激光淬火性能的研究

发布时间：2017-08-21 19:48

  本文关键词：40Mn激光淬火性能的研究

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【摘要】：激光淬火是表面强化技术之一,它以激光作为热源,通过被扫描工件表面吸收的激光能量,使表面温度迅速升至奥氏体化温度区间,随后通过基体的迅速冷却使表面发生相变,从而实现淬火强化。激光淬火因其具有强化效果好、适用性强、可控程度高等优点,目前已成为材料表面强化技术中备受瞩目的加工技术,且在汽车制造、模具及重型机械等领域中均有加速推广应用的趋势。40Mn是一种优质碳素结构钢,常用来制造承受疲劳负荷的零件。为了提高40Mn冷冻机螺杆的耐磨性能,本文采用YLS-6000型光纤激光器对40Mn进行了激光淬火。主要研究了激光功率、扫描速度、光斑大小对淬火层表面硬度、宽度及深度的影响,在获得单道激光淬火最佳工艺参数的基础上,进行多道淬火,获得了表面良好、满足工艺要求的淬火层。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对淬火层的组织结构及相组成进行了分析,同时采用硬度计、摩擦磨损试验机对最佳工艺参数下淬火层的硬度、耐磨性进行了研究。试验结果表明功率较低时,最佳淬火工艺参数为:激光功率1500W,扫描速度5mm/s,光斑尺寸10×4mm2;功率较高时,最佳工艺参数为:激光功率为2500W,扫描速度为8mm/s,光斑尺寸为15×7mm2。多道搭接激光淬火时,最佳淬火工艺参数为:激光功率为2500W、扫描速度为8mm/s,光斑尺寸为15×7mm2,搭接量为3mm。激光淬火后获得的淬火层由表层至工件内部可分为完全淬火区、过渡区(不完全淬火区)和基体三部分。完全淬火区的显微组织主要为板条马氏体;过渡区的显微组织由马氏体及铁素体构成;基体的显微组织由珠光体与铁素体构成。在最佳激光淬火工艺参数条件下,有效淬火层深度约为1.3mm,硬度达到512HV(50HRC)以上,相对于基体硬度提高了2倍以上,同时耐磨性得到了显著提升,相比基体约提高了90倍。
【关键词】：激光淬火 40Mn钢 显微组织 维氏硬度 耐磨性能
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG161;TG156.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 激光淬火技术9-16
• 1.2.1 激光淬火的原理及特点9-11
• 1.2.2 激光淬火的影响因素11-13
• 1.2.3 材料表面预处理13-14
• 1.2.4 常用的激光器类型14-16
• 1.3 激光淬火的研究现状及发展趋势16-19
• 1.3.1 激光淬火的研究现状16-17
• 1.3.2 激光淬火的发展趋势17-19
• 1.4 激光淬火的应用19-20
• 1.5 选题背景与意义20-21
• 1.6 课题研究内容21-23
• 第2章 试验材料、设备与方法23-27
• 2.1 试验材料23
• 2.2 试验设备23-25
• 2.3 试验设计方案25-27
• 2.3.1 试验目的25
• 2.3.2 试验设计方案25-26
• 2.3.3 试验分析方法26-27
• 第3章 40Mn激光表面淬火工艺27-49
• 3.1 低功率单道激光淬火试验27-43
• 3.1.1 试验方法27-28
• 3.1.2 试验结果及分析28-43
• 3.2 高功率单道激光淬火试验43-44
• 3.3 多道激光淬火试验44-48
• 3.3.1 试验方法45
• 3.3.2 试验结果及分析45-48
• 3.4 最佳激光淬火参数48-49
• 第4章 40Mn激光淬火层性能研究49-63
• 4.1 淬火层的相组成50-52
• 4.2 淬火层的显微组织52-55
• 4.2.1 基体的显微组织52-53
• 4.2.2 完全淬火区的显微组织53-54
• 4.2.3 过渡区的显微组织54-55
• 4.3 淬火层的硬度分布55-57
• 4.3.1 淬火层的表面硬度55-57
• 4.3.2 淬火层显微硬度57
• 4.4 淬火层的耐磨性57-58
• 4.5 冷冻机螺杆主轴激光淬火58-63
• 第5章 结论63-64
• 参考文献64-68
• 在学研究成果68-69
• 致谢69

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本文编号：714805