本文關鍵詞：45鋼激光淬火工藝參數(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，激光表面處理技術不僅在研究和開發(fā)方面迅速發(fā)展，而且在工業(yè)應用方面也取得了很大的進步，成為表面工程一個十分活躍的新興領域。激光表面淬火是屬于激光表面處理技術的一種，其原理是利用激光將材料表面加熱到相變點以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術。激光表面淬火技術解決了許多常規(guī)熱處理工藝無法解決的難題,已大量應用于汽車、冶金、模具、五金、輕工、機械制造等行業(yè)。特別是在汽車工業(yè)中，激光表面淬火幾乎可用于發(fā)動機中所有耐磨零件如曲軸、缸套、缸體、活塞環(huán)、環(huán)槽、排氣門和閥座等零件的加工。然而影響激光表面淬火工藝質(zhì)量的因素很多，導致實際操作中控制淬火質(zhì)量的難度較大，制約了激光表面淬火技術的應用。為了強化激光表面淬火技術的優(yōu)勢，進一步促進其在工業(yè)的應用，需要更好地認識和理解激光淬火過程中激光與材料相互作用的物理過程，以及各工藝參數(shù)對激光淬火加工質(zhì)量的影響，在此基礎上再對主要工藝參數(shù)結合激光設備進行試驗和優(yōu)化，從而使激光淬火實現(xiàn)良好的工業(yè)應用。 本文根據(jù)激光輸出功率、掃描速度、光斑尺寸、電流、脈寬和頻率等參數(shù)對激光表面淬火效果的影響，制定出五個實驗方案，采用Nd:YAG固體激光器對45鋼試樣分別進行五個方案的激光淬火。然后用X-350A型X射線應力測量儀測量45鋼試樣激光淬火后的殘余應力,并用線切割沿垂直于掃描方向取樣制作成金相試樣；再在金相顯微鏡上進行組織觀察。淬硬層的深度用顯微硬度測量法并配合金相觀察予以確認。經(jīng)過實驗觀察發(fā)現(xiàn)，，激光未處理前原始試樣表層存在的是拉應力，經(jīng)激光淬火的表層殘余應力均為壓應力。殘余應力隨著光斑大小和掃描速度的增大而減小，隨著激光輸出功率值的增大而增大。其中光斑大小和電流的值對殘余應力的值影響相對更大些。激光淬火依靠熱量由表及里的傳導來進行自冷，實現(xiàn)淬火加工的效率高，得到的淬火硬化層硬度高而且晶粒細小，但在深度方向不均勻。使用Nd:YAG固體激光器設備，45鋼試樣的激光表面淬火達到的表面硬化效果基本能滿足生產(chǎn)使用要求，其硬化深度一般為0.2～0.25mm，而且同時能保證試樣有較好的表面質(zhì)量。另外，本文通過分析得到在一定條件下的優(yōu)化激光淬火工藝參數(shù)范圍。
【關鍵詞】：45鋼 激光淬火 淬硬層 殘余應力 硬度
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG156.99
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 引言10-18
• 1.1.1 激光表面淬火機理12-13
• 1.1.2 激光表面淬火的技術特點13-14
• 1.1.3 激光表面淬火在汽車工業(yè)的應用14-18
• 1.2 激光表面淬火的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本文的研究內(nèi)容19-21
• 第二章 金屬材料的激光淬火工藝和 45 鋼激光淬火實驗方案21-36
• 2.1 激光器淬火設備21-23
• 2.1.1 Nd:YAG 激光器21-22
• 2.1.2 CO_2激光器22
• 2.1.3 本試驗激光淬火設備的選用22-23
• 2.2 激光與固體材料的相互作用23-27
• 2.2.1 激光束的加熱過程23-24
• 2.2.2 材料的表面效應24-25
• 2.2.3 材料的內(nèi)部效應25
• 2.2.4 激光表面淬火的熱量傳遞25-27
• 2.3 激光表面淬火的工藝參數(shù)的影響27-29
• 2.3.1 激光表面淬火工藝參數(shù)27-28
• 2.3.2 電流、脈寬、頻率與激光輸出功率的關系28-29
• 2.4 試驗方法29-34
• 2.4.1 原始組織中含碳量的影響30-31
• 2.4.2 典型鋼材激光表面淬火后的組織和性能31-32
• 2.4.3 工件預處理32
• 2.4.4 原始試樣條件32-33
• 2.4.5 各試驗方案所用的激光參數(shù)33-34
• 2.5 本章小結34-36
• 第三章 45 鋼激光淬火試樣表面殘余應力測量和分析36-44
• 3.1 X 射線應力測量原理36-37
• 3.2 殘余應力測量方法37-38
• 3.3 45 鋼激光淬火試樣的表面殘余應力的測量結果與分析38-43
• 3.3.1 原始試樣殘余應力測量及分析38-39
• 3.3.2 激光淬火后試樣殘余應力測量及分析39-43
• 3.3.3 激光淬火前后殘余應力比較43
• 3.4 本章小結43-44
• 第四章 45 鋼激光淬火金相組織與硬度分析44-76
• 4.1 金相試樣的制作44-47
• 4.1.1 取樣44-45
• 4.1.2 磨制45-46
• 4.1.3 拋光46-47
• 4.1.4 腐蝕47
• 4.2 金相組織觀察與硬度測量的設備選用47-48
• 4.2.1 金相組織觀察設備47-48
• 4.2.2 硬度測量的設備48
• 4.3 淬火工藝參數(shù)對材料組織和性能影響48-74
• 4.3.1 掃描速度對材料組織及硬度影響48-55
• 4.3.2 光斑大小對材料組織及硬度影響55-60
• 4.3.3 電流大小對材料組織及硬度影響60-65
• 4.3.4 脈寬大小對材料組織及硬度影響65-69
• 4.3.5 頻率大小對材料組織及硬度影響69-74
• 4.4 本章小結74-76
• 全文總結76-77
• 參考文獻77-79
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果79-80
• 致謝80-81
• 附件81

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本文編號：465047