在傳統(tǒng)熱處理工藝中影響強化效果的技術因素,在激光相變強化中所起的作用發(fā)生了很大變化。[激光熔覆提高銅合金的耐磨性]
激光相變強化,是用激光束掃描工件,使工件表層快速升溫到Ac3臨界點以上,受熱層在光斑移開時,由于工件基體的熱傳導作用使溫度舜間進入馬氏體區(qū)或貝氏體區(qū),發(fā)生馬氏體相變或貝氏體相變,完成相變強化過程。相變強化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點,可根據(jù)不同材質(zhì)、工件熱容量大小、以及激光處理工藝參數(shù)的不同,實現(xiàn)硬度、強化層深度可控。
1.彌散強化和畸變強化
激光相變強化形成奧氏體,當停止激光照射,金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體,不管是表層,還是里層,奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機會。彌散的奧氏體晶粒,形成彌散的馬氏體相或貝氏體相,使組織具有晶格強化的同時具有彌散強化效果。而且,在激冷條件下形成的馬氏體晶格,比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度。與此同時,殘余奧氏體也獲得極高的位錯密度,使金屬材料具有畸變強化效果,強度大大提高。[激光表面硬化技術在模具中的應用]
2.無氧化脫碳淬火
在傳統(tǒng)熱處理中,工件在加熱過程如沒有保護措施,便會發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象,使工件的硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。
激光相變強化所使用的吸光涂料具有保護工件表面免遭氧化的性能。
3.激光強化的抗疲勞機理
影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞裂紋的萌生時間。磨損和疲勞在材料損傷過程中交互促進,磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點,加速疲勞裂紋的萌生,材料表面出現(xiàn)疲勞裂紋后,表面粗糙度嚴重惡化,磨損也將加劇。
激光強化層具有較強的抗塑性變形和抗粘著磨損能力。
4.等強工作層
常規(guī)熱處理的冷卻方向是由表及里,表面的冷卻速度最快,由表及里冷卻速度逐漸降低,所以得到了由表及里硬度值下降的梯度分布。
激光相變強化的加熱方向雖然也相同,但表面溫度較高,而且加熱時間相對較長,可達0.2~0.25s,而里層奧氏體化則是舜間完成,使得表層奧氏體中有更高的碳濃度,有更強的固溶強化效果。激光淬火冷卻方向卻與常規(guī)熱處理相反,是由里及表,里層溫度雖低,但冷卻速度最快,外層溫度雖高,有固溶強化優(yōu)勢,但冷卻速度最慢,雖然里層碳濃度稍低,但畸變強化和彌散強化更強烈。這樣在硬化層內(nèi)就形成了幾乎不變的硬度值分布。
激光強化件等強工作層避免了常規(guī)熱處理件一旦表面出現(xiàn)磨損,其磨損速度便加速的現(xiàn)象。  

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