本文關(guān)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(lái)，激光表面處理技術(shù)不僅在研究和開(kāi)發(fā)方面迅速發(fā)展，而且在工業(yè)應(yīng)用方面也取得了很大的進(jìn)步，成為表面工程一個(gè)十分活躍的新興領(lǐng)域。激光表面淬火是屬于激光表面處理技術(shù)的一種，其原理是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。激光表面淬火技術(shù)解決了許多常規(guī)熱處理工藝無(wú)法解決的難題,已大量應(yīng)用于汽車、冶金、模具、五金、輕工、機(jī)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(dòng)機(jī)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(dǎo)致實(shí)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(shù)的應(yīng)用。為了強(qiáng)化激光表面淬火技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)其在工業(yè)的應(yīng)用，需要更好地認(rèn)識(shí)和理解激光淬火過(guò)程中激光與材料相互作用的物理過(guò)程，以及各工藝參數(shù)對(duì)激光淬火加工質(zhì)量的影響，在此基礎(chǔ)上再對(duì)主要工藝參數(shù)結(jié)合激光設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化，從而使激光淬火實(shí)現(xiàn)良好的工業(yè)應(yīng)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(duì)激光表面淬火效果的影響，制定出五個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，采用Nd:YAG固體激光器對(duì)45鋼試樣分別進(jìn)行五個(gè)方案的激光淬火。然后用X-350A型X射線應(yīng)力測(cè)量?jī)x測(cè)量45鋼試樣激光淬火后的殘余應(yīng)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(jìn)行組織觀察。淬硬層的深度用顯微硬度測(cè)量法并配合金相觀察予以確認(rèn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，，激光未處理前原始試樣表層存在的是拉應(yīng)力，經(jīng)激光淬火的表層殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力。殘余應(yīng)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(duì)殘余應(yīng)力的值影響相對(duì)更大些。激光淬火依靠熱量由表及里的傳導(dǎo)來(lái)進(jìn)行自冷，實(shí)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(xì)小，但在深度方向不均勻。使用Nd:YAG固體激光器設(shè)備，45鋼試樣的激光表面淬火達(dá)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(shí)能保證試樣有較好的表面質(zhì)量。另外，本文通過(guò)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(guān)鍵詞】：45鋼 激光淬火 淬硬層 殘余應(yīng)力 硬度
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：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(jī)理12-13
• 1.1.2 激光表面淬火的技術(shù)特點(diǎn)13-14
• 1.1.3 激光表面淬火在汽車工業(yè)的應(yīng)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?jī)?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(shí)驗(yàn)方案21-36
• 2.1 激光器淬火設(shè)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(yàn)激光淬火設(shè)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(guò)程23-24
• 2.2.2 材料的表面效應(yīng)24-25
• 2.2.3 材料的內(nèi)部效應(yīng)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(guān)系28-29
• 2.4 試驗(yàn)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(yù)處理32
• 2.4.4 原始試樣條件32-33
• 2.4.5 各試驗(yàn)方案所用的激光參數(shù)33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第三章 45 鋼激光淬火試樣表面殘余應(yīng)力測(cè)量和分析36-44
• 3.1 X 射線應(yīng)力測(cè)量原理36-37
• 3.2 殘余應(yīng)力測(cè)量方法37-38
• 3.3 45 鋼激光淬火試樣的表面殘余應(yīng)力的測(cè)量結(jié)果與分析38-43
• 3.3.1 原始試樣殘余應(yīng)力測(cè)量及分析38-39
• 3.3.2 激光淬火后試樣殘余應(yīng)力測(cè)量及分析39-43
• 3.3.3 激光淬火前后殘余應(yīng)力比較43
• 3.4 本章小結(jié)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(cè)量的設(shè)備選用47-48
• 4.2.1 金相組織觀察設(shè)備47-48
• 4.2.2 硬度測(cè)量的設(shè)備48
• 4.3 淬火工藝參數(shù)對(duì)材料組織和性能影響48-74
• 4.3.1 掃描速度對(duì)材料組織及硬度影響48-55
• 4.3.2 光斑大小對(duì)材料組織及硬度影響55-60
• 4.3.3 電流大小對(duì)材料組織及硬度影響60-65
• 4.3.4 脈寬大小對(duì)材料組織及硬度影響65-69
• 4.3.5 頻率大小對(duì)材料組織及硬度影響69-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 全文總結(jié)76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-80
• 致謝80-81
• 附件81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 吳凱令;車麗晶;;齒輪的激光相變強(qiáng)化處理[J];電動(dòng)工具;2009年01期

2 王昌龍,黃延芳,蔣心慧,陳榮發(fā);汽車同步器撥檔環(huán)激光熱處理[J];金屬熱處理;2004年09期

3 王從曾;激光淬火技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J];機(jī)械工人(熱加工);2004年07期

4 周健;李立君;;H13模具鋼激光相變強(qiáng)韌化處理研究[J];礦冶工程;2008年02期

5 李勝;曾曉雁;胡乾午;;工藝參數(shù)對(duì)Nd:YAG激光熔覆層幾何尺寸和性能的影響[J];熱加工工藝;2007年07期

6 王揚(yáng),鄧宗全,曲存景,孫曉飛;YAG激光和CO_2激光相變硬化機(jī)理研究[J];應(yīng)用激光;2000年04期

7 楊毅;陳從桂;李必文;;激光表面處理浮動(dòng)油封密封環(huán)的工藝研究[J];應(yīng)用激光;2008年01期

8 謝志余,潘鈺嫻;激光熱處理相變機(jī)理及應(yīng)用[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2003年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周益軍;基于激光熱應(yīng)力的金屬薄板無(wú)模成形的基礎(chǔ)研究[D];江蘇大學(xué);2007年

  本文關(guān)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。

本文編號(hào)：465047