创客技术 激光表面强化 激光重熔.doc

国家级职业教育创新创业教育教学资源库 激光重熔 大家好，这节课我们来学习激光重熔处理，大家通过这节课的学习可以对激光重熔有一个很好的了解。 激光重熔处理可以实现材料表面化学成分的调整,进而实现材料表面显微组织和性能的调整。常见的有三种重熔方式:第一种是不加任何防护措施,使材料表面在空气当中进行激光加热熔化,同时将一些易烧损的元素部分烧损掉,在以后的凝固过程中表层产生与基体成分、显微组织及性能完全不同的表面层;第二种是有一定的保护措施或在真空下进行激光表面重熔,保持重熔过程中最小的元素烧损量,表面重凝后获得与基体相同成分而显微组织、性能完全不同的表面层;第三种是加入一定的合金元素,让它在激光加热熔化过程中进入材料表面,从而获得表层成分、组织、性能与基体完全不同的表面层,这种工艺也被称为激光表面合金化。 在通常的情况下，白口铸铁具有较高的硬度、耐磨性、脆性,而球墨铸铁有足够的韧性、良好的铸造成型性，可以通过表面重熔处理工艺制作白口铸铁表面层和常规显微组织球墨铸铁的复合材料,充分发挥两者各自的优良性能。 下面我们就来学习在工艺处理过程汇中激光重熔的影响因素，主要有这几个方面： (1)激光重熔工艺参数对熔化层截面尺寸的影响。 这张图是检测不同工艺条件下溶化层的熔化深度和宽度的结果,我们可以看到，在激光束功率密度、离焦量相同的条件下,随着扫描速度的增大,熔化层深度和宽度均减小,但两者的减小幅度不同,熔化层深度的减小幅度比熔化层宽度减小的幅度大得多。 (2)工艺参数对熔化层的显微组织的影响。 我们可以从这些图片可以看出，经过激光表面重熔处理后的铁素体基球墨铸铁的熔凝层是典型的白口铸铁组织,物相鉴定结果表明在熔化层中存在大量的渗碳体,这说明激光重熔处理后获得了白口铸铁和球墨铸铁的复合材料。 显然，要想获得具有一定厚度的激光重熔层,并获得完全的白口铸铁,激光扫描速度不能太快,否则石墨得不到足够的烧损,同时石墨不能充分溶入到铁基体当中,不能实现表层的白口化,达不到激光表面重熔的目的。 (3)工艺参数对熔化层硬度的影响。 比较这两张图的检测结果可以看出,随着激光束扫描速度的增大,熔化层的洛氏硬度降低,而对熔化层横断面结合界面附近的显微硬度梯度检测结果却相反,随着激光東扫描速度的增大,熔化层厚度减小,界面附近的硬度梯度增大,熔化层表面的显微硬度增大。 不同工艺条件下的熔化层的洛氏硬度 (4)熔化层与基体结合界面特性。 熔化一般首先在石墨与基体结合界面处开始,激光重熔时的加热冷却速度很快,最终导致熔合界面出现大幅度的波动,甚至会产生熔化区域沿受热方向的不连续性。马氏体和碳化物的出现有利于降低熔化层与基体结合界面附近的硬度梯度，对提高熔化层的使用性能是非常有利的。 (5)球墨铸铁预处理对表面激光重熔层开裂倾向的影响。 激光重熔过程中,由于重熔层的结晶特性和重熔层与基体间结合界面附近的相变特性的差异,常常会导致激光重熔层的开裂,导致激光重熔工艺方法在实际生产中应用的困难，可以通过适当的热处理来降低重熔层的开裂倾向。 (6)球墨铸铁激光表面重熔处理工艺应用的可能性。 激光重熔处理过程中会导致工件变形与开裂,尤其对搭接激光重熔,这种倾向更严重,在实际工艺操作时必须设法消除。激光重熔处理工艺过程合理与否对重熔时的变形、开裂倾向影响很大,采用重熔前预热、重熔后缓冷、冷态搭接方式进行激光重熔处理可以有效地减小变形、开裂的倾向。 好了，这节课我们就讲到这里，再见！