發(fā)布時間：2018-05-05 05:25

  本文選題：激光表面強化 + 45號鋼�。� 參考：《鋼鐵研究總院》2015年博士后論文

【摘要】：隨著現代激光技術的發(fā)展,當代激光加工已由一種特殊用途的加工技術發(fā)展成為較為通用的、具有多種用途的加工技術,激光表面強化是其中一種重要的技術領域。研究先進激光表面強化處理技術,開發(fā)強化處理方法及工藝,有助于提高產品構件性能,延長產品壽命周期,拓展技術應用領域,提升產業(yè)制造水平。論文通過數值模擬方法研究了激光表面強化處理的溫度場；研究了45號鋼和Cr5鋼的激光熔凝和激光熔覆強化處理工藝,進行了相關組織和性能分析；結合廚刀及液壓支架立柱兩個實際產品,開展了激光熔覆強化處理工藝研究。研究表明：激光表面強化處理是一個劇烈的非平衡熱作用過程,升溫速度極快,瞬間可達到氣化溫度,高溫停留時間短,t8/5冷卻時間很短；相比而言升溫速度要快于降溫速度。合理的選擇激光強化處理工藝,對鋼材表面性能改善具有明顯作用：單道激光熔凝中,45號鋼熔凝強化表面硬度可達到HV750,Cr5鋼可達到HV800左右,硬化層深度可達到lmm以上；多道激光熔凝強化處理中,后道激光熔凝處理對前道激光熔凝處理存在回火熱作用,這種作用在45號鋼中表現得相對明顯,Cr5鋼熔凝層則具有相對更好的熱穩(wěn)定性；通過激光熔凝,45號鋼的耐磨性能相比基體提高了0.5倍,而Cr5鋼則提高近10倍,在兼顧熔凝層性能及生產效率的同時,熔凝掃描間距(搭接率)具有相對最佳值。通過對45號鋼及Cr5鋼表面激光熔覆Ni60材料,可以形成熔覆層、過渡層及基體三個明顯的區(qū)域。其中45號鋼熔覆層的顯微硬度平均可達到HV 800,摩擦磨損性能相比基體提高了近4倍；Cr5鋼熔覆層的顯微硬度平均可達到HV 850,摩擦磨損性能相比基體提高了近10倍,Cr鋼激光表面強化處理所具有的高耐磨性及熱穩(wěn)定性具有一定的工程意義。相關研究結果應用于廚刀刀刃及液壓支架立柱兩種實際產品的激光表面熔覆強化,并進行了初步實驗研究,獲得了較好的熔覆效果,為后期項目開發(fā)及有關基地建設提供了基礎實驗數據和技術支持。
[Abstract]:With the development of modern laser technology, modern laser processing has been developed from a special purpose processing technology to a more general and multi-purpose processing technology. Laser surface strengthening is one of the important technical fields. The research on advanced laser surface strengthening treatment technology and the development of strengthening treatment method and technology will help to improve the performance of product components, prolong the life cycle of products, expand the application field of technology and improve the manufacturing level of industry. In this paper, the temperature field of laser surface strengthening treatment is studied by numerical simulation, the laser cladding solidification and laser cladding hardening process of 45 steel and Cr5 steel are studied, and the structure and properties of 45 steel and Cr5 steel are analyzed. Combined with two practical products, kitchen knife and hydraulic support column, the laser cladding strengthening process was studied. The results show that laser surface strengthening is a severe non-equilibrium thermal process, the heating rate is very fast, the instantaneous gasification temperature can be reached, the high temperature residence time is short and the cooling time is very short, compared with the cooling rate, the heating rate is faster than the cooling rate. The reasonable selection of laser hardening treatment technology has obvious effect on improving the surface properties of steel: in single pass laser melting, the surface hardness of 45 steel can reach HV800 and the depth of hardened layer can reach lmm; In the multi-channel laser solidification strengthening treatment, the back channel laser melting treatment has the function of reheating the former channel laser melting treatment, and this effect is relatively obvious in 45 steel, and the solidification layer of Cr5 steel has relatively better thermal stability. By laser melting, the wear resistance of 45 steel is 0.5 times higher than that of matrix, while that of Cr5 steel is about 10 times higher than that of substrate. The relative optimum value of fusion scanning distance (lap ratio) is obtained by taking into account the properties and production efficiency of melting layer at the same time. By laser cladding Ni60 material on 45 steel and Cr5 steel, three obvious areas of cladding layer, transition layer and substrate can be formed. The average microhardness of 45 steel cladding layer can reach HV800, the friction and wear properties of Cr5 steel cladding coating are nearly 4 times higher than that of substrate, the average microhardness of Cr5 cladding layer is HV850, and the friction and wear properties of Cr5 cladding coating is about 10 times higher than that of substrate. The high wear resistance and thermal stability of laser surface strengthening treatment of steel have certain engineering significance. The results are applied to the laser surface cladding strengthening of kitchen knife blade and hydraulic support column, and a preliminary experimental study has been carried out, and a good cladding effect has been obtained. It provides basic experimental data and technical support for later project development and related base construction.
【學位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：博士后
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

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本文編號：1846408