CrWMn钢激光相变硬化层的耐磨性
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9crwmn热处理工艺9CrWMn热处理工艺热处理是将金属材料加热至一定温度,然后经过一系列的冷却过程,以改变其组织结构和性能的工艺过程。
9CrWMn是一种常见的合金钢,具有优异的力学性能和耐磨性,广泛应用于工程领域。
本文将详细介绍9CrWMn的热处理工艺及其对材料性能的影响。
9CrWMn钢的热处理工艺主要包括退火、正火和淬火三个步骤。
首先进行退火处理,即将材料加热至800-860摄氏度,保温一段时间后缓慢冷却。
退火处理主要目的是消除材料内部的应力和组织不均匀性,提高其塑性和韧性。
接下来是正火处理,即将材料加热至860-900摄氏度,保温一定时间后冷却至室温。
正火处理可以进一步改善材料的组织结构,提高其强度和硬度。
在正火处理过程中,需要根据具体要求控制加热温度和保温时间,以达到最佳的性能效果。
最后是淬火处理,即将材料加热至860-900摄氏度,保温一段时间后迅速冷却。
淬火处理可以使材料达到高硬度和高强度的状态,但也容易引起内部应力和脆性。
因此,在淬火处理后需要进行适当的回火处理,以减少内应力,提高材料的韧性和可加工性。
9CrWMn钢的热处理工艺对其性能有着重要的影响。
退火处理可以提高材料的塑性和韧性,降低硬度和强度。
正火处理可以进一步提高材料的强度和硬度,但也会降低塑性和韧性。
淬火处理可以使材料达到最高的硬度和强度,但也会增加脆性和内应力。
因此,在实际应用中,需要根据具体要求选择合适的热处理工艺,以平衡材料的硬度、强度和韧性。
9CrWMn钢的热处理工艺对其性能有着重要的影响。
通过合理控制退火、正火和淬火处理的参数,可以获得既具有高强度和硬度,又具有一定塑性和韧性的材料。
热处理工艺是工程领域中不可或缺的一部分,对于提高材料的性能和延长其使用寿命具有重要意义。
因此,对于9CrWMn钢的热处理工艺的研究和应用具有重要的价值和意义。
9CrWMn钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用⒈9CrWMn钢的特性9CrWMn钢可视为在T9A钢的基础上主要加入Cr、W、Mn元素而研制成的。
⑴、9CrWMn钢中加入Cr、Mn元素主要是为了提高钢的淬透性,同时固溶于基体强化基体组织,又改善钢的回火稳定性。
⑵、另外,Cr、Mn元素溶入Fe3C中形成复合(Fe、Cr、Mn)3C可提高其硬度,增加钢的硬度与耐磨性。
⑶、9CrWMn钢中加入W元素主要是为了形成W的碳化物,作组织中的强化相,增加钢的硬度与耐磨性;同时W的碳化物阻止奥氏体晶粒的长大,细化奥氏体晶粒,提高钢的强韧性。
另外,W固溶入基体可强化基体组织,也提高钢的回火稳定性,并能消除回火脆性。
⑷、由于Cr、W、Mn元素的共同作用,该种种钢的C曲线呈两个鼻子。
由于钢中C、Cr、W元素的含量低于CrWMn钢,所以其淬透性、淬硬性、回火稳定性、强度和硬度以及耐磨性稍逊于CrWMn钢。
⑸、由于Cr、W、Mn元素的加入,引起马氏体相变点MS降低,淬火后残余奥氏体较多,故淬火变形相应较小。
⒉9CrWMn钢的主要化学成分0.85%~0.95%C、0.90%~1.20%Mn、0.50%~0.80%W、0.50%~0.80%Cr、≤0.040%Si、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊9CrWMn钢的热处理工艺其相变点为:AC1750℃、Accm900℃、Ar1700℃、Ms205℃。
9CrWMn钢的始锻温度为1050~1100℃,终锻温度为800~850℃,锻造后空冷至650~700℃,在砂中冷却或坑中冷却。
9CrWMn钢常见的热处理工艺热处理工艺工艺参数硬度要求工艺特点不完全退火加热770~790℃,保温后随炉冷却至500℃以下出炉空冷187~228HBS Ac1750℃,Accm900℃,加热温度应在Ac1~ Accm之间等温球化退火加热780~800℃,670~720℃等温后随炉冷却至500℃以下出炉空冷197~241HBS 加热温度应在Ac1~ Accm之间,等温温度应低于Ar1700℃线20℃,以获得粒状珠光体组织淬火预热650℃,加热820~840℃,保温,油冷至室温64~66HRC 淬火加热温度在Ac1~ Accm 之间,Mn、Cr元素及少量W元素的溶解,提高淬透性,改善回火稳定性,同时也降低点Ms,但未溶W的碳化物,细化了晶粒,保持强韧性下贝氏体等温淬火加热820~840℃,保温,260~300硝盐浴等温,后出浴空冷54~60HRC Ms 205℃,等温淬火组织为下贝氏体+碳化物+少量马氏体+极少量残余奥氏体,淬火变形很小,强度高,韧性好回火加热150~200℃,保温2h,炉冷61~65HRC 强调硬度取下限,强调韧性取上限调质淬火:加热1050℃,200℃油槽冷却;回火:加热680~700℃,保温后炉冷至室温高温淬火可以消除碳化物组织的缺陷,高温回火得到细小的回火索氏体组织,为再淬火做组织准备,在改善韧性的同时,提高强度。
9crwmn是什么材料9CrWMn是一种热加工模具钢,具有优异的热强度和热疲劳性能,被广泛应用于汽车制造、电子设备、家电等领域。
9CrWMn钢的化学成分主要包括碳、硅、锰、铬、钨、钼等元素,具有较高的硬度和耐磨性,适合用于制造模具和工具。
本文将对9CrWMn钢的材料特性、用途和加工工艺进行介绍。
9CrWMn钢的主要特性包括高硬度、良好的热强度和热疲劳性能。
其硬度可达到50-55HRC,具有较高的耐磨性和抗变形能力,适合用于制造高负荷、高磨损的模具零件。
同时,9CrWMn钢在高温条件下仍能保持较好的力学性能,不易出现变形和断裂现象,适合用于制造高温工作环境下的模具和工具。
在汽车制造领域,9CrWMn钢常用于制造冲压模具、注塑模具、热作模具等零部件。
其高硬度和耐磨性能能够有效延长模具的使用寿命,提高生产效率。
同时,9CrWMn钢的良好热强度和热疲劳性能也使其成为汽车冲压工艺和注塑工艺中不可或缺的材料。
在电子设备和家电领域,9CrWMn钢常用于制造塑料模具、压铸模具、拉伸模具等零部件。
其优异的耐磨性和抗变形能力能够有效提高模具的使用寿命,降低生产成本。
同时,9CrWMn钢的良好热强度和热疲劳性能也能够保证模具在高温条件下的稳定工作,提高生产效率。
在加工工艺方面,9CrWMn钢具有一定的硬化倾向,因此在切削加工过程中需要选择合适的切削参数和刀具材料,以确保加工质量和效率。
在热处理工艺方面,9CrWMn钢常采用调质处理或淬火处理,以提高其硬度和耐磨性。
此外,对于大型模具零部件,还需要进行应力消除退火处理,以减小零部件的内部应力,提高其稳定性和可靠性。
综上所述,9CrWMn是一种优异的热加工模具钢,具有高硬度、良好的热强度和热疲劳性能,广泛应用于汽车制造、电子设备、家电等领域。
在实际应用中,需要根据具体工件的要求和加工条件选择合适的热处理工艺和切削加工参数,以确保9CrWMn钢的优异性能得到充分发挥。
希望本文对9CrWMn钢的材料特性和应用领域有所帮助。
不锈钢表面激光熔覆层耐腐蚀研究研究了在耐酸不锈钢基体上采用激光熔覆和等离子喷焊两种工艺形成的涂层对耐腐蚀性的影响。
使用5kW横流CO2激光器对预置于基体上的Co基自熔合金粉末进行单道或多道扫描。
得到的熔层与等离子焊层对比,激光熔层缺陷率低,成品率高。
其组织细密均匀,晶粒细小,成分稀释率更小,对基体热影响小,熔层硬度与强韧性更高。
性能试验证明,激光熔层具有更高的耐腐蚀性能。
1前言在石油化工、反应堆与核电站中大量使用各种耐酸不锈钢阀门。
由于生产过程中的各种介质都具有较强的腐蚀性甚至放射性,腐蚀的结果不仅使阀门的密封面受到破坏,大大缩短阀门使用寿命,而且介质的渗漏可能造成停工停产,污染环境甚至造成恶性事故。
密封面的质量是考核阀门基本性能的重要指标,不锈钢阀门的密封面要求则更高。
高参数不锈钢阀门的密封面一般采用直接在阀体上堆焊的方式进行强化,而不能进行镶嵌式结构。
大功率激光束与材料的特殊作用可使基体表面得到满足设计者要求的合金层,这种合金层的综合性能不但大大优于不锈钢基材,而且优于传统的等离子喷焊层及各种堆焊层的性能。
我们对20HJ63-20P型不锈钢核阀与尿素生产线甲胺组合阀密封面进行了激光熔覆加工,并与传统的等离子喷焊进行了比较分析。
2试验条件2.1试验材料与方法试验所用阀门为20HJ63-20P截止阀,材料为1Cr18Ni9Ti钢;3W-2BJ1甲胺泵进排液阀,材料为Cr18Ni12Mo3Ti钢。
试样为方块试样(19mm×15mm×10mm)与环形试样(38×28mm×10mm)两种。
激光熔覆采用HGL-90型5kW横流CO2激光器,合金粉末采用2132酚醛树脂粉+乙醇调和预涂敷在加工表面上并烘干,预敷层厚度为3mm左右。
激光熔覆在数控二维联动加工台上进行,其中方块试样采用多道扫描,每道搭接量为激光光斑直径的50%。
环形试样在数控回转工作台上进行单道扫描。
熔覆工艺参数为:激光功率p=3000~3400W,扫描速度v=8~12mm/s,光斑尺寸≈5mm。
新型低成本耐磨钢磨损性能与机理研究本文利用美国CETR公司生产的YMT-3H摩擦磨损试验机分别对低成本的SG耐磨钢、Cr15高铬钢、75Mn高锰钢进行了常温“销-盘旋转”模式的摩擦试验,对比分析了三种材料磨损性能与材料组织、硬度以及摩擦速度之间的关系。
结果表明:三种钢材的硬度相差不大,但SG耐磨钢的耐磨损性能接近Cr15钢的耐磨性能,并高于75Mn钢的耐磨性能;三种材料中硬度越高材料耐磨性越差;当三种材料摩擦速度在42~125mm/s的范围内时,随着摩擦速度的增加,磨损速度加快。
标签:低成本;耐磨钢;磨损性能0 引言冷作模具所用钢是由常温下金属变形或成形所构成。
由于常温下材料的抵抗塑性变形能力大因此这类模具在性能上具有较高的硬度、耐磨性、强度及适当的韧性[1]。
随着现代制造业的发展,各种产品越来越注重产品外观设计和个性化定制,具体表现在产品造型愈加复杂、产品更新换代速度越来越快,因此产品冷作模具的更换频率也随之提高。
此外,小截面低质量的冷作模具钢进入低价竞争的恶性循环[2]。
因此在保证产品质量的前提下降低材料成本,成为国内企业提高产品竞争力的重要手段之一[3-4]。
本文以某企業通过降低材料合金成分配比且采用特殊生产工艺研发的一款低成本耐磨钢为研究对象,将其与传统的高铬钢Cr15、高锰钢75Mn进行对比研究。
研究三种材料的组织、硬度、耐磨特性及磨损机理,为该耐磨钢的在电机冲槽模具上的应用提供参考依据。
1 试验材料及方法1.1 材料化学成分及组织状态试验材料分为SG耐磨钢、Cr15钢、75Mn钢三种类型,三种钢材的化学成分见表1-表3。
1.2 试验方法首先利用日本Olympus公司生产的GX51金相显微镜(见图1)获取三种钢材的金相显微组织;然后采用数显布洛维硬度计SHBRV-187.5硬度仪测试三种钢材的硬度值,在测试过程中为了减小测试误差、提高测试数据的准确性,分别在与摩擦磨损式样晶粒取向相同的面上选取5点测量,取其平均值作为测量结果;最后进行摩擦磨损试验,摩擦磨损试验所选试验机为美国CETR公司YMT-3H 摩擦磨损试验机(见图2),试验条件为“销-盘旋转”模式,试样尺寸为φ6.2mm×15mm,每摩擦磨损1min将试样与夹具称重一次。
crwmn热处理摘要:1.热处理的概念与分类2.CRWMN 热处理的特点3.CRWMN 热处理的应用领域4.CRWMN 热处理的优势与局限性正文:一、热处理的概念与分类热处理是一种通过改变金属材料的组织结构,从而改善其性能的工艺方法。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等。
这些工艺通过不同的加热温度、保温时间和冷却方式,来实现对金属材料组织结构的改变,从而达到改善材料性能的目的。
二、CRWMN 热处理的特点CRWMN 热处理是一种针对高性能钢的特殊热处理工艺,其全称为Controlled Rolling, Warming, Normalizing, Quenching and Tempering。
CRWMN 热处理具有以下特点:1.控制轧制:通过控制轧制过程,使钢材的晶粒细化,提高其综合性能。
2.温轧:在钢材具有一定的温度下进行轧制,使晶粒细化,同时减少材料内部的应力。
3.正火:通过加热至临界点以上的温度,保温一段时间后进行冷却,使钢材的组织结构发生变化,提高其强度和硬度。
4.淬火:将钢材加热至适当温度,并迅速冷却,使钢材的组织结构进一步细化,提高其硬度和耐磨性。
5.回火:将淬火后的钢材加热至适当温度,保温一段时间后进行冷却,以减轻因淬火产生的内应力,提高材料的韧性。
三、CRWMN 热处理的应用领域CRWMN 热处理主要应用于高性能钢的制造,如高速钢、工具钢、不锈钢等。
这些领域对钢材的性能要求较高,需要经过CRWMN 热处理来提高其强度、硬度、韧性等综合性能。
四、CRWMN 热处理的优势与局限性1.优势:CRWMN 热处理能够显著提高钢材的性能,如强度、硬度、韧性等,使其满足高性能钢的使用要求。
同时,CRWMN 热处理工艺较为成熟,应用广泛。
2.局限性:CRWMN 热处理工艺较为复杂,涉及多个步骤,对设备和操作人员的技术水平要求较高。
此外,CRWMN 热处理过程中产生的废热、废气等对环境有一定影响。
如何提高钢铁产品的耐磨性和耐腐蚀性钢铁作为一种重要的工业材料,在众多领域都有着广泛的应用。
然而,在实际使用中,钢铁产品往往会面临磨损和腐蚀的问题,这不仅会影响其使用寿命和性能,还可能导致安全隐患和经济损失。
因此,如何提高钢铁产品的耐磨性和耐腐蚀性成为了一个重要的研究课题。
一、提高钢铁产品耐磨性的方法1、材料选择选择高硬度的钢材:硬度是衡量钢材耐磨性的重要指标之一。
一般来说,硬度越高,钢材的耐磨性越好。
例如,高碳铬钢、高速钢等具有较高的硬度和耐磨性,适用于制造对耐磨性要求较高的零部件,如刀具、模具等。
采用合金化方法:在钢中添加适量的合金元素,如铬、钼、钨、钒等,可以提高钢材的硬度和耐磨性。
这些合金元素能够形成坚硬的碳化物或金属间化合物,增强钢材的抗磨损能力。
2、热处理工艺淬火和回火:淬火可以使钢材获得高硬度的马氏体组织,从而提高其耐磨性。
但淬火后的钢材脆性较大,需要进行回火处理来降低脆性,同时保持一定的硬度和韧性。
通过合理控制淬火和回火的温度、时间等参数,可以获得具有良好耐磨性的钢材。
表面淬火:对钢材的表面进行快速加热和冷却,使其表面形成高硬度的马氏体组织,而心部仍保持韧性较好的组织。
这种方法可以在不改变整体性能的情况下,显著提高钢材表面的耐磨性。
3、表面处理技术渗碳和渗氮:渗碳是将钢材置于含碳的介质中加热,使碳原子渗入钢材表面,形成高硬度的渗碳层。
渗氮则是将钢材置于含氮的介质中加热,使氮原子渗入钢材表面,形成硬度高、耐磨性好的氮化层。
电镀和化学镀:通过电镀或化学镀的方法在钢材表面镀上一层耐磨的金属或合金,如铬、镍、钴等,可以提高钢材的耐磨性。
热喷涂:利用火焰、电弧或等离子等热源,将耐磨材料(如陶瓷、金属合金等)加热至熔融或半熔融状态,并以高速喷射到钢材表面,形成耐磨涂层。
4、优化设计和加工工艺减少摩擦和磨损:在设计零部件时,应尽量减少摩擦副之间的接触面积和压力,采用合理的润滑方式和密封结构,降低摩擦系数,减少磨损。
冷喷涂硬质合金耐磨涂层研究进展王明远;李文亚;徐雅欣;雒晓涛【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)10【摘要】硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。
采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。
冷喷涂技术作为一种新兴的涂层制备技术,具有低温的特点,可避免传统热喷涂方法所带来的涂层质量问题,成为硬质合金涂层制备的潜在技术。
在简述冷喷涂技术原理及其沉积机理的基础上,综述了冷喷涂制备硬质合金耐磨涂层(如WC-Co、WC-Ni、Cr_(3)C_(2)-NiCr等),以及影响涂层硬度、耐磨性等力学性能的主要因素,包括硬质相、黏结相的种类、含量和尺寸等。
综合比较了冷喷涂与超音速火焰喷涂制备的硬质合金涂层的耐磨性能,分析了后处理(喷后热处理、搅拌摩擦处理)对冷喷涂硬质合金涂层耐磨性的影响。
最后,提出了冷喷涂技术在硬质合金耐磨涂层制备方面的局限性,并对未来发展进行了展望。
【总页数】13页(P28-40)【作者】王明远;李文亚;徐雅欣;雒晓涛【作者单位】西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室;西安交通大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.4【相关文献】1.镁合金表面冷喷涂420不锈钢/WC-17Co涂层及其耐磨耐蚀性能2.低压冷喷涂Al(Y)-Al2O3-MoS2涂层的工艺优化及其耐磨损性能研究3.不同B_(4)C含量对冷喷涂Al/B_(4)C复合涂层防腐与耐磨性能的影响4.硬质相类型对冷喷涂铝基涂层组织与耐磨性的影响5.冷喷涂复合涂层的组织与耐磨性研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
福建农林大学学报(自然科学版)第33卷第1期Jou rnal of Fu jian A gricu ltu re and Fo restry U n iversity(N atu ral Science Editi on)2004年3月Cr WM n钢激光相变硬化层的耐磨性徐洪烟1,袁国定2,周建忠2(1.福建农林大学机电工程学院,福建福州350002;2.江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)摘要:针对模具的主要失效形式——磨损失效,提出提高模具使用寿命的激光相变硬化技术.研究了C r WM n钢激光相变硬化层的组织、耐磨性及磨损机理.结果表明:激光相变硬化层的耐磨性较常规淬、回火处理的有明显提高;常规淬、回火+激光相变硬化层的硬化效果最佳,耐磨性最好.关键词:C r WM n钢;激光相变硬化;耐磨性中图分类号:T G162.43文献标识码:A文章编号:100627817(2004)0120129204The wear resistance of hardened layers of Cr WM n steel by la ser tran sforma tionXU Hong2yan1,YUAN Guo2ding2,ZHOU J ian2zhong2(1.Co llege of M echanical and E lectrical Engineering,Fujian A griculture and Fo restry U niversity,Fuzhou,Fujian350002, Ch ina;2.Schoo l of M echanical Engineering,J iangsu U niversity,Zhenjiang,J iangsu212013,Ch ina)Abstract:T he laser transfo r m ati on hardening(L TH)techno logy w h ich could i m p rove die life w as put fo r w ard in acco r2 dance w ith the w ear w h ich fo r m ed the die failure m ainly.T he structure,w ear resistance and w ear m echanis m of hardened layers in C r WM n steel by laser transfo r m ati on w ere researched.T he results w ere as fo llow s:the w ear resistance of hard2 ened layers by laser transfo r m ati on w ere i m p roved mo re rem arkably than tho se of common quench ing;in the conditi on of quench ing and L TH,hardening effect and w ear resistance w ere op ti m um.Key words:C r WM n steel;laser transfo r m ati on hardening(L TH);w ear resistanceC r WM n合金工具钢是一种应用广泛的模具材料,而模具的工作零件(如凸、凹模)大都因磨损失效,因而如何通过改善合金工具钢的耐磨性来提高模具使用寿命是一个很有实际意义的研究课题.利用激光技术对C r WM n合金工具钢材料表面进行激光相变硬化处理可改善材料的耐磨性,从而提高模具的使用寿命.本文通过激光相变硬化处理方法改变C r WM n合金工具钢内部的组织形态,以探索其耐磨损机理.1 材料与设备1.1 试样的制作对退火态C r WM n钢进行3种热处理(表1),并制作成尺寸为19mm×12mm×12mm的3个试样.表1 3种热处理T able1 T h ree types of heat treatm ents试样热处理方法激光工艺参数1840℃油淬+200℃的低温回火2激光相变硬化处理激光功率P=1500W,光斑直径d=3mm3常规淬、回火+激光相变硬化处理扫描速度v=900mm・m in-11.2 试验设备N EL22500A轴向快速流动工业CO2激光器由江苏大学激光技术研究所提供,光斑模式为T E M013,输出圆形光斑,它是专为激光切割、激光焊接和激光表面热处理等应用技术而设计、制造的.配套的数控机床是济南锻造所生产的L C M212×20型数控多功能精密激光切割机.用数显显微硬度计分别测定激光相变硬化处理后材料表面的硬度及深度方向的硬度值;用JXA2收稿日期:2003-06-28 修回日期:2003-11-08作者简介:徐洪烟(1972-),女,讲师,硕士.研究方向:模具制造新技术.840A 电子探针显微分析仪(日本电子公司产品)分析硬化层的组织及形态.磨损试验在MM 200磨损试验机上进行,载荷150N ,高速运转,磨环为常规淬、回火的C r WM n 钢(硬度64HRC ).试验条件:室温,在空气中无润滑的干滑动磨损.用读数显微镜测量磨痕宽度和深度,比较激光相变硬化处理前后试件的耐磨性.2 结果与分析测得的3个试样表层硬化区的硬度如表2所示.表2 表层硬度T able 2 Suface hardness试样热处理方法表层硬化区最高硬度1840℃油淬+200℃的低温回火约740HV (61HRC )2激光相变硬化处理约929HV (67HRC )3常规淬、回火+激光相变硬化处理约1101HV (>70HRC ) 试验采用干磨损,能在较短时间内比较它们的磨损情况,观察其磨损表面形貌.结果表明:经激光相变硬化处理的试样的磨损表面比较光滑,犁沟较浅,粘着现象较轻;而未经激光相变硬化处理的试样的磨损表面损伤严重,有明显的犁沟和表面粘着斑痕,以及粗大的碳化物脱落划伤的沟痕,塑性变形明显增强.对磨屑的观察表明,经激光处理过的试样的磨屑较小,而未经激光处理试样的磨屑较大(表3).3种试样的磨损量随时间的变化情况如图1a 所示,在相同时间、相同载荷和转速下,激光处理过的试样磨损量明显减少,而常规淬、回火态+激光相变硬化处理过的磨损量最少.并对上述情况下的划痕深度进行比较(图1b 、表4).结果表明,常规淬、回火处理的试样的耐磨性最差,而耐磨性最好的是常规淬、回火+激光相变硬化处理.表3 3种热处理的磨损结果T able 3 T he results of w ear and tear of th ree types of heat treatm ents热处理时间 h划痕宽 mm划痕深 Λm磨损量(∃h ) m g0.55.0578.224.2常规淬、回火试样15.99113421.57.0615668.10.54.386016激光相变硬化处理试样14.7871.5211.55.4091.230.10.54.1052.513常规淬、回火+激光相变硬化处理试样14.4862.8171.54.6066.018.6a .磨损量随时间的变化;b .划痕深随时间的变化.1.常规淬、回火;2.激光相变硬化;3.常规淬、回火+激光相变硬化图1 磨损结果F ig .1 T he result of w ear and tear・031・福建农林大学学报(自然科学版)第33卷 表4 耐磨性的比较1) T able 4 T he comparison of w ear resistance 试样磨损时间h ∃h 1-∃h 2∃h 1×100%∃h 1-∃h 3∃h 1×100%10.533.946.3215059.531.555.872.7 1)∃h 1:常规淬、回火的磨损量;∃h 2:激光相变硬化的磨 损量;∃h 3:常规淬、回火+激光相变硬化的磨损量.3 讨论3.1 相变硬化层的组织形态电子探针分析结果如下:(1)经常规淬、回火的C r WM n 钢表层的金相组织为回火马氏体+大量均匀弥散的颗粒状碳化物[1](图2).(2)C r WM n 钢经激光相变硬化处理及常规淬、回火+激光相变硬化处理的表层硬化区的金相组织均为细小均匀的马氏体+少量残余奥氏体+少量碳化物.在电镜下可见高倍放大表层硬化区中表层马氏体均为针状马氏体[1],图3为激光相变硬化表层硬化区的组织相貌.由于C r WM n 钢含有合金元素,在激光加热时,原始组织中的碳化物得以溶解,碳、合金元素溶入奥氏体,在随后的冷却过程中,奥氏体转变成高碳合金马氏体.图2 常规淬、回火Cr WM n 钢组织(×500) 图3 激光相变硬化表层硬化区组织(×2500)F ig .2 T he structure of C r WM n steel by common quench ing F ig .3 T he structure of hardened suface layers by laser transfo r m a 2ti on3.2 相变硬化层的硬度C r WM n 钢激光相变硬化处理后的硬度约929HV ,比常规淬、回火组织高.其原因是:在激光快速加热和随后的快速冷却过程中,表层马氏体组织具有比常规淬、回火组织更高的缺陷密度,且马氏体晶粒更细化,含碳量更高;残余奥氏体获得极高的位错密度;合金元素得到进一步固溶强化[2].C r WM n 钢表层经常规淬、回火+激光相变硬化处理后,其硬度又得到进一步提高,这是因为激光加热时2种材料的碳化物分解后溶入奥氏体的过程不同,退火态的原始组织较为粗大,转变为奥氏体所需的温度高,奥氏体化所需的时间也长,在激光的急热、急冷下难于实现奥氏体的均匀化,因而会直接影响其硬化层的硬度;而常规淬、回火后的组织是回火马氏体+颗粒状碳化物,组织细小,并且有针状马氏体的交界,回火马氏体组织内部存在大量大角度晶界和回火马氏体与未溶碳化物之间的相界.这些区域的自由能较高,当被激光加热到相变点以上时,奥氏体形核的位置相对增多,再结晶所需的时间更短,使得再结晶晶粒来不及长大.而奥氏体化所需的时间较短,所以奥氏体形核率升高,生长率降低,从而获得的奥氏体晶粒更细而且分布均匀,同时还继承了原始组织的晶体缺陷.所以激光热处理前先进行常规淬、回火,会使激光相变硬化后的硬度得到进一步提高.激光相变硬化层在深度方向上的硬度分布[3](图4)显示,激光相变硬化后硬化层的硬度分布梯度变化很小,这更有利于模具零件耐磨损寿命的提高.常规强化处理硬化层的硬度从表面到内部有明显的下降梯度,表面硬度最高,耐磨性最好;但随着零件正常工作时的相对运动,表层将逐渐被磨去,其相对运动接触面的硬度值随之逐渐降低,磨损随之加剧,最终使零件因磨损量过大而失效.而激光相变硬化硬化层的硬度值基本不变,这是因为随着零件正常的相对摩擦运动,表层虽然被磨去,但新的相对运动接触面的硬度值并未下降,耐磨性仍然很好,因而不会发生磨损随之逐渐加剧的现象,从而大大提高了模具零件的耐磨损寿命.故激光相变硬化模具的使用寿命能提高几倍甚至十几倍[4].・131・第1期徐洪烟等:C r WM n 钢激光相变硬化层的耐磨性a .激光相变硬化处理;b .常规淬、回火+激光相变硬化处理.图4 Cr WM n 钢激光相变硬化层深度方向的硬度F ig .4 T he hardness of hardened layer along the directi on of dep th in C r WM n steel by laser transfo r m ati on4 结论(1)C r WM n 钢经激光相变硬化处理后,硬化层的耐磨性较常规淬、回火处理的有明显提高,其主要原因是激光相变硬化表层硬度得到明显提高.C r WM n 钢经常规淬、回火+激光相变硬化,其硬化层硬度进一步提高,故其耐磨性最好.(2)激光相变硬化层的硬度得以提高的主要原因是表层马氏体含碳量高,晶粒细化,位错密度高,残余奥氏体位错密度高,合金碳化物细小弥散,另外激光相变硬化层的硬度梯度变化很小,从而增强了C r 2WM n 钢的耐磨性.参考文献:[1]徐洪烟.激光强化技术提高模具寿命的研究[D ].江苏理工大学,2001.[2]刘江龙.高能束热处理[M ].北京:机械工业出版社,1997.120-151.[3]徐洪烟,袁国定,周建光.激光相变硬化带的理论预测[J ].福建农林大学学报(自然版),2003,32(3):403-405.[4]徐洪烟.激光相变硬化提高模具寿命的探讨[J ].金属成形工艺,2001,(3):48-50.(责任编辑:叶济蓉) ・231・福建农林大学学报(自然科学版)第33卷。