CN114045377A - 一种中碳钢表面激光相变强化方法 - Google Patents
一种中碳钢表面激光相变强化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114045377A CN114045377A CN202210014425.2A CN202210014425A CN114045377A CN 114045377 A CN114045377 A CN 114045377A CN 202210014425 A CN202210014425 A CN 202210014425A CN 114045377 A CN114045377 A CN 114045377A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- carbon steel
- medium
- steel component
- medium carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- DGCPSAFMAXHHDM-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;hydrofluoride Chemical compound F.OS(O)(=O)=O DGCPSAFMAXHHDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 2
- 239000013527 degreasing agent Substances 0.000 description 2
- 238000005237 degreasing agent Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- QJRVOJKLQNSNDB-UHFFFAOYSA-N 4-dodecan-3-ylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(CC)C1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 QJRVOJKLQNSNDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910019932 CrNiMo Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 1
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/08—Iron or steel
- C23G1/086—Iron or steel solutions containing HF
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种中碳钢表面激光相变强化方法,其特征在于包括以下步骤:1)对中碳钢构件进行包括酸洗在内的前处理;2)将中碳钢构件置入流动的冷却液中;3)采用激光对中碳钢构件表面进行脉冲式扫描,以对中碳钢构件进行激光相变淬火;4)将中碳钢构件进行自然冷却。本发明利用激光相变淬火技术,通过进行工艺参数调控可以获得孪晶马氏体+板条马氏体+索氏体的显微组织,使中碳钢构件的硬度和抗疲劳性能大幅提升。因此,可为中碳钢构件提供一种切实可行的表面强化方法,提高构件的承载能力,延长构件使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及中碳钢的热处理强化技术领域,尤其是涉及一种中碳钢表面激光相变强化方法。
背景技术
对于中碳钢,目前常用的表面强化技术主要有传统的表面渗碳、渗氮与碳氮共渗(氮碳共渗)技术、喷丸强化技术等。这些技术主要通过提高构件表面硬度的方式进行强化,但往往会一定程度上降低构件的抗疲劳性能,同时存在着变形大、工艺时间长、不易获得均匀分布的硬化层等诸多问题。
激光相变淬火是通过激光束照射金属工件表面,使工件表面的温度在极短时间内迅速升高到奥氏体转变温度以上、金属熔点以下,依靠金属工件自身的传热,表面温度快速下降实现自淬火,从而在工件表面制备具有细小马氏体组织的相变硬化层,以提高工件表面硬度,形成残余压应力,并提高工件耐磨性、疲劳强度等性能的表面强化技术。相比传统的渗碳、渗氮、火焰淬火等表面强化技术,激光相变淬火技术能够同时实现构件的高强度和高抗疲劳性能,同时变形小,表面质量好,对于高精度、大尺寸构件的表面强化具有极大优势。然而目前还鲜见将激光相变淬火工艺用于中碳钢表面强化处理的研究报道。
发明内容
本发明的目的即在于利用激光相变淬火技术,对中碳钢构件进行表面强化处理。
本发明的技术方案具体为,一种中碳钢表面激光相变强化方法,其特征在于包括以下步骤:
1)对中碳钢构件进行包括酸洗在内的前处理;
2)将中碳钢构件置入流动的冷却液中;
3)采用激光对中碳钢构件表面进行脉冲式扫描,以对中碳钢构件进行激光相变淬火;
4)将中碳钢构件由水中取出,进行室温自然空冷。
进一步优选的,所述脉冲式扫描,满足脉冲扫描相邻两点之间的距离l为激光的光斑直径d的1.15-1.25倍。
进一步优选的,激光的单位面积有效能量E为20~30 J·mm-2。
进一步优选的,激光的单位面积有效能量E通过如下公式进行控制,
式中,P为激光功率,t为激光辐照时间,d为光斑直径,k为激光与冷却液作用的能量损失系数,取值为0.75~0.8。
进一步优选的,所述冷却液的表面与所述中碳钢构件的表面的距离为5mm左右。
进一步优选的,在激光扫描前先对所述中碳钢构件表面进行除水处理。
进一步优选的,采用吸气式吹水器进行所述除水处理,所述吸气式吹水器设置在激光前方沿着扫描路径与激光同步运动。
进一步优选的,所述脉冲式扫描相邻两行的扫描方向相反。
进一步优选的,所述酸洗为2-3分钟的快速酸洗,所述酸洗液的组成为,
氢氟酸 60ml/L
盐酸 120ml/L
双氧水 120ml/L
双氧水稳定剂 50ml/L
表面活性剂 3ml/L
酸洗缓蚀剂 0.6g/L
水 余量。
进一步优选的,经所述激光相变强化方法处理后,中碳钢构件的显微组织为,孪晶马氏体+板条马氏体+索氏体。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
第一,本发明将中碳钢构件置入水中进行激光相变淬火处理,可加快冷却速度以防止构件过热,以更好地在构件表面形成压应力层,促使表面微孔、机加凹槽等微小缺陷闭合,以提高构件的表面疲劳性能。
第二,本发明合理调控了激光淬火的工艺参数,制备得到了“孪晶马氏体+板条马氏体+韧性相”的复相组织,其中,高强的孪晶马氏体和板条马氏体能够大幅提高构件表面硬度,但其韧性相对较差,疲劳性能不好,而细小、弥散的韧性索氏体相则有利于松弛马氏体之间和马氏体与碳化物之间界面处的应力集中从而延迟裂纹扩展,提高疲劳性能,提高耐磨性。
第三,本发明采用快速酸洗技术,研发了一种新型酸洗剂,能够大幅缩短酸洗时间。
附图说明
图1为本发明包括酸洗在内的前处理工艺流程示意图。
图2为本发明激光相变淬火装置示意图。
图3为本发明脉冲式激光扫描路径示意图。
图4为本发明实施例1的40CrNiMo钢齿轮处理后的宏观形貌照片。
图5为本发明实施例1的40CrNiMo钢齿轮处理后的硬化区顶部显微组织。
图6为本发明实施例2的U75V钢轨处理后的宏观形貌照片。
具体实施方式
以下将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行描述。
具体的,本发明的激光淬火相变强化方法主要包含以下几个步骤:
1. 构件的前处理
首先对构件表面进行酸洗处理,除去表面锈迹、污渍等粘附物。酸洗采用快速酸洗处理技术,前处理流程如图1所示。利用常规碱性化学除油剂或表面活性剂除去构件表面的杂质和油污,通过热水洗和流水洗将构件表面的除油剂洗净,在室温下将构件放入酸洗液中酸洗2~3分钟,最后用流水冲去酸洗液。酸洗液的配方具体如表1所示,其中,氢氟酸和盐酸提供的氟离子和氯离子具有穿透性,有利于除锈而获得更好的淬火表面;但如果仅采用氢氟酸和盐酸,加入量过少则没有足够的氢离子参与腐蚀,加入量过多则会腐蚀构件,因此,加入硫酸提供氢离子;双氧水具有氧化性,有利提高除锈效率;表面活性剂,例如直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)等,有利于活化表面,加快反应速度;酸洗缓蚀剂,例如乙酰胺、炔醇等,能减缓构件腐蚀,保护构件。酸洗完成后,将构件置入烘箱中烘干水分。激光相变淬火处理前,利用无水乙醇清理构件表面,清理完毕后将构件表面的无水乙醇吹干。
表1 酸洗液配方
名称 | 含量 |
硫酸 | 200ml/L |
氢氟酸 | 60ml/L |
盐酸 | 120ml/L |
双氧水 | 120ml/L |
双氧水稳定剂 | 50ml/L |
表面活性剂 | 3ml/L |
酸洗缓蚀剂 | 0.6g/L |
水 | 余量 |
2. 激光相变淬火处理
图2为激光相变淬火装置示意图,激光相变淬火处理前,先在工作台1上放置冷却液容器2,冷却液容器2的两侧分别设置冷却液进口和冷却液出口,并按照箭头所示方向注入一定量的冷却液3(冷却液3例如为水),将待处理的中碳钢构件4置于冷却液3中,冷却液容器2中流动的冷却液3可以加快冷却速度,防止中碳钢构件4过热。冷却液3表面和中碳钢构件4表面距离5mm左右时最优,距离过近时水容易在加工过程飞溅到工件上,影响淬火处理,距离较远又会影响冷却效果。激光器5产生脉冲式激光束进行激光相变淬火,在激光相变淬火前,采用除水器6采用吸气的方式去除中碳钢构件4表面附近的水汽,可提高构件表面的处理质量和性能。
图3为脉冲式激光相变淬火示意图,箭头方向为脉冲式激光的扫描方向,相邻两行扫描方向相反,可一定程度上降低激光相变淬火的应力。相邻两点之间距离l一般为光斑直径d的1.15倍到1.25倍,相邻两点之间距离过小时,后续激光脉冲的热输入将引起前一淬火区域发生回火,降低其性能。相邻两点之间距离过大时,齿面上淬火区域面积不够,达不到理想的强化效果。
相同的单位面积有效能量下,中碳钢构件激光作用区所受到的热影响是基本相同的,在激光加热阶段和随后的快速自冷却阶段激光作用区发生基本相同的相变行为,获得基本相同的硬化层组织。因此,激光相变淬火工艺参数的调控实质上是调控单位面积有效能量。单位面积有效能量E有如下计算公式:
式中,P为激光功率,t为激光辐照时间,d为光斑直径,k为激光与冷却液作用的能量损失系数,可以利用实际使用的激光工艺参数来进行预实验,即选定冷却液后,通过公式中其他参数来拟合计算k的数值,经发明人研究和分析发现,k一般为0.75-0.8较为合适,对于各种冷却液和激光功率、光斑和辐照时间,k在上述取值范围基本能够满足需要。
调控工艺参数使单位面积有效能量在25J·mm-2左右,可充分获得 “孪晶马氏体+板条马氏体+韧性相”组织。高强、高硬的细小孪晶马氏体与塑性、韧性较好的相组成的复相组织有利于实现材料强化层的强韧性匹配,这对阻碍微裂纹的形成和扩展是有益的。单位面积有效能量过小时,激光加热无法使硬化区保持在奥氏体化温度足够长时间,快速冷却后无法得到足够的马氏体组织,构件的硬度将达不到要求。单位面积有效能量过大时,构件表面局部发生熔化,快速冷却后得到凝固组织,构件的硬度和抗疲劳性将大幅下降。
3.构件的后处理
激光相变淬火处理后,让构件自然冷却,同时视温度情况及时冷却。完全冷却后,采用表面轮廓测量仪对构件的表面粗糙度进行检查,采用表面渗透性检验方法对表面缺陷进行检查。激光相变处理构件表面粗糙度低于Ra1.6为合格。
综上所述,本发明利用激光相变淬火技术,通过进行工艺参数调控可以获得孪晶马氏体+板条马氏体+索氏体的显微组织,使中碳钢构件的硬度和抗疲劳性能大幅提升。因此,可为中碳钢构件提供一种切实可行的表面强化方法,提高构件的承载能力,延长构件使用寿命。
实施例1
对调制态40CrNiMo钢齿轮进行激光相变淬火处理,40CrNiMo钢成分如表2所示。激光淬火时需根据齿轮尺寸合理选择光斑直径。齿面为曲面,光斑直径过大时,不同位置的输入能量差异大,将导致组织不均匀,影响性能,光斑直径过小,会导致加工效率低下。齿全高小于10mm时,光斑直径选择2mm。齿全高大于10mm小于20mm时,光斑直径选择3~4mm。齿全高大于40mm时,光斑直径选择6~8mm。
表2 40CrNiMo钢化学成分
元素 | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Fe |
含量% | 0.36 | 0.22 | 0.60 | 0.65 | 1.27 | 0.16 | 剩余 |
对齿全高50mm的40CrNiMo钢齿轮进行激光相变淬火处理,激光光斑选择8mm,辐照时间选择0.7s,脉冲两点间距选择9.6mm。图4为经激光相变淬火处理后40CrNiMo钢齿轮的截面宏观形貌,硬化区呈月牙形,硬化区与基材区之间无裂纹缺陷,组织致密。图5为硬化区顶部显微组织,其组织为孪晶马氏体+板条马氏体+回火索氏体。激光相变淬火处理后齿轮表面显微硬度可达789HV,相较未处理试样(约330HV)提高1.4倍。表面粗糙度为Ra0.8,符合要求。
这里,E大于35 J·mm-2时,会导致表面熔化,而E小于20 J·mm-2时,未能够充分马氏体化,硬度不够;辐照时间0.3s时,表面硬度为550HV,效果无法令人满意。
实施例2
对U75V钢轨进行激光相变强化处理,激光光斑选择6mm,辐照时间0.6s,脉冲两点间距为7mm,获得了板条马氏体+孪晶马氏体+铁素体+残余奥氏体复相组织,硬度达到900HV左右,相比未处理状态(300HV左右)提高两倍。图6为U75V钢轨激光相变处理宏观形貌图。表面粗糙度为Ra1.2,符合要求。
这里,如果脉冲两点间距为9mm以上时,未强化区域过大,没办法达到强化效果,脉冲两点间距为6mm或以下时,两点会搭接,搭接区会出现回火软化现象,显微硬度会下降到760HV左右,影响性能。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种中碳钢表面激光相变强化方法,其特征在于包括以下步骤:
1)对中碳钢构件进行包括酸洗在内的前处理;
2)将中碳钢构件置入流动的冷却液中;
3)采用激光对中碳钢构件表面进行脉冲式扫描,以对中碳钢构件进行激光相变淬火;
4)将中碳钢构件由水中取出,进行室温自然空冷。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述脉冲式扫描,满足脉冲扫描相邻两点之间的距离l为激光的光斑直径d的1.15-1.25倍。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,激光的单位面积有效能量E为25J·mm-2。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述冷却液的表面与所述中碳钢构件的表面的距离为5mm左右。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在激光扫描前先对所述中碳钢构件表面进行除水处理。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,采用吸气式吹水器进行所述除水处理,所述吸气式吹水器设置在激光前方沿着扫描路径与激光同步运动。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述脉冲式扫描相邻两行的扫描方向相反。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酸洗为2-3分钟的快速酸洗,所述酸洗液的组成为,硫酸 200ml/L
氢氟酸 60ml/L
盐酸 120ml/L
双氧水 120ml/L
双氧水稳定剂 50ml/L
表面活性剂 3ml/L
酸洗缓蚀剂 0.6g/L
水 余量。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,经所述激光相变强化方法处理后,中碳钢构件的显微组织为,孪晶马氏体+板条马氏体+索氏体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210014425.2A CN114045377B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种中碳钢表面激光相变强化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210014425.2A CN114045377B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种中碳钢表面激光相变强化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114045377A true CN114045377A (zh) | 2022-02-15 |
CN114045377B CN114045377B (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=80213408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210014425.2A Active CN114045377B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种中碳钢表面激光相变强化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114045377B (zh) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03219024A (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-26 | Brother Ind Ltd | レーザ焼入れ方法 |
CN1080028A (zh) * | 1993-06-05 | 1993-12-29 | 山东省滨州九环企业集团总公司 | 整筒抽油泵泵筒内表面制造工艺 |
CN103388057A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-13 | 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 | 水传导激光淬火工艺 |
CN103627855A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-03-12 | 江苏大学 | 一种激光微处理工件表面强化方法 |
CN103820842A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-28 | 南京航空航天大学 | 奥氏体不锈钢冷弯前表面的酸洗方法 |
CN107245551A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-10-13 | 同济大学 | 提升汽车钢板强度的激光淬火工艺 |
CN108676969A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-19 | 上海业识科技有限公司 | 通过激光淬火提升硼钢汽车车身及部件强度的加工方法 |
CN109652618A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-19 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种激光表面强化的方法 |
CN110306195A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-10-08 | 响水德丰金属材料有限公司 | 一种环保型不锈钢酸洗方法 |
US20190358747A1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing component |
CN112662864A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 浙江工业大学 | 一种薄钢板的水下淬火方法 |
CN113649594A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-16 | 东北大学 | 一种激光增材制造24CrNiMo合金钢的热等静压方法 |
-
2022
- 2022-01-07 CN CN202210014425.2A patent/CN114045377B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03219024A (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-26 | Brother Ind Ltd | レーザ焼入れ方法 |
CN1080028A (zh) * | 1993-06-05 | 1993-12-29 | 山东省滨州九环企业集团总公司 | 整筒抽油泵泵筒内表面制造工艺 |
CN103388057A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-13 | 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 | 水传导激光淬火工艺 |
CN103627855A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-03-12 | 江苏大学 | 一种激光微处理工件表面强化方法 |
CN103820842A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-28 | 南京航空航天大学 | 奥氏体不锈钢冷弯前表面的酸洗方法 |
CN107245551A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-10-13 | 同济大学 | 提升汽车钢板强度的激光淬火工艺 |
CN108676969A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-19 | 上海业识科技有限公司 | 通过激光淬火提升硼钢汽车车身及部件强度的加工方法 |
US20190358747A1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing component |
CN109652618A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-19 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种激光表面强化的方法 |
CN110306195A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-10-08 | 响水德丰金属材料有限公司 | 一种环保型不锈钢酸洗方法 |
CN112662864A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 浙江工业大学 | 一种薄钢板的水下淬火方法 |
CN113649594A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-16 | 东北大学 | 一种激光增材制造24CrNiMo合金钢的热等静压方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
关振中: "《激光加工工艺手册 (第二版)》", 30 November 2007, 中国计量出版社 * |
刘其斌 等: "《激光材料加工及其应用》", 30 April 2018, 刘其斌 等 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114045377B (zh) | 2022-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2701667C1 (ru) | Процесс гомогенизации колтюбинговой трубы | |
CN105331778B (zh) | 一种激光淬火处理方法及淬火工件 | |
CN110578109A (zh) | 一种18Cr2Ni4WA材料制件的真空渗碳热处理工艺 | |
CN105369015A (zh) | 一种42CrMo轴类零件淬火热处理工艺 | |
BR112013012641B1 (pt) | Aço de rolamento de cromo de alto carbono e método de produção do mesmo | |
CN101693941B (zh) | 一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法 | |
CN109483076B (zh) | 一种不锈钢焊接方法 | |
CN114045377B (zh) | 一种中碳钢表面激光相变强化方法 | |
CN107267716A (zh) | 一种复合热处理工艺 | |
CN102796852B (zh) | 一种渗碳强化的等温淬火工件及加工方法 | |
CA2316669A1 (en) | Method and apparatus for producing fine wire | |
CN114774639B (zh) | 一种激光回火淬火方法 | |
CN110004272B (zh) | 钢材热处理方法及系统 | |
CN112662864B (zh) | 一种薄钢板的水下淬火方法 | |
CN114166605B (zh) | 一种模拟与预测大尺寸CrMo钢构件心部组织性能的方法 | |
CN109097532A (zh) | 一种冷轧辊热处理工艺 | |
CN100590207C (zh) | 高铬合金铸球油淬工艺 | |
CN1068906C (zh) | 石材加工用刀体热处理工艺 | |
JP2005213646A (ja) | 低歪急速水焼入れ方法及び装置 | |
CN115232948B (zh) | 一种钢质筒形件卧式形性协同调控热处理方法 | |
CN108531853B (zh) | 一种适用于模具表面处理的qpq盐浴处理方法 | |
RU2800483C1 (ru) | Способ термической обработки детали из стали | |
CN107502707A (zh) | 一种蜗杆副的激光淬火方法 | |
CN208055401U (zh) | 工件冷却系统 | |
JP7161710B2 (ja) | 焼き入れ方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 1205, 1f, building 12, neijian Middle Road, Xisanqi building materials City, Haidian District, Beijing 100096 Patentee after: Beijing Yuding Additive Manufacturing Research Institute Co.,Ltd. Address before: No. 1205, 1f, building 12, neijian Middle Road, Xisanqi building materials City, Haidian District, Beijing 100096 Patentee before: BEIJING YUDING ZENGCAI MANUFACTURE RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |