50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

发布时间：2024-05-22 00:16

　　为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。

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【部分图文】：

图1激光淬火部位与方向示意图

激光淬火装置由数控加工中心LDM8060、大功率半导体光纤耦合激光器、水冷机系统组成，其中激光器光斑直径为?3mm。试验采用单因素变量法，由前期薄壁件准备试验选定工艺参数范围，此次选用L9(34)正交试验工艺参数来优化螺丝刀刃口激光淬火工艺，其中因素A为激光功率，取600、70....

图2各试样激光淬火后的宏观形貌

为分析多因素对激光淬火后刃口性能的影响，现引入激光线能量作为综合考察指标，其表达式为:W=P/v，式中W为激光线能量(J),P为激光功率(W),v为扫描速度(mm/s)[11]。激光淬火工艺参数如表2所示，激光淬火后试样宏观形貌如图2所示。由表2可知，当扫描速度不变时，增加激光功....

图3试样2的完全淬透硬化区(a)和过渡区(b)的显微组织

经光学显微镜(OM)观测各试样淬火区域均为完全淬透，图3为试样2显微组织特征图，由于刃口厚度只有1mm，激光淬火时激光输入能量将整个螺丝刀刃口淬透，因此整个刃口前端均为相变硬化层，如图3(a)所示，该区域直接受激光辐射，区域温度迅速上升与降低，过热度和过冷度最大，在非平衡状态下....

图4不同功率激光淬火后试样的硬度分布梯度

为保证螺丝刀刃口硬度，因此激光淬火后其表面硬度应不低于60HRC，且截面硬度值波动不宜过大。对本次正交试验各试样淬火区域显微硬度进行测量，由图4可知，螺丝刀刃口基材显微硬度平均为628.3HV0.3(56.7HRC)，试样1、3、4、5、8、9淬火表层硬度值均较低，随后硬度....

本文编号：3980120