铁和1C—1.4cr钢激光表面合金化的研究

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45钢表面激光合金化组织分析及硬度测试

45钢表面激光合金化组织分析及硬度测试邱星武【摘要】In order to improve the surface properties of 45 steel, alloying treatment was carried out on its surface by CO2 laser. The microstructure and properties of the alloying layer were researched by means of scanning electron microscope with energy spectrum (SEM/EDS), metallographic microscope, X-ray diffractometer and microscopic/Vickers hardness tester. The coatings of laser alloying layer were constituted by alloying zone, bonding zone and heat affected zone, and the combination between the coating and the substrate was metallurgical. Cr3 C2 , FeNi3 , Cr23 C6 andFe3 C were the main phases in the alloying layer. The microhardness of the laser alloying layer reached 1032 HV, which was about 3. 5 times that ofthe substrate. After laser alloying treatment, the surface properties of 45 steel were improved and the hardness was significantly increased.%目的：为了提高45钢表面性能,采用CO2激光器对其表面进行合金化处理。

金属材料表面激光热处理的研究与应用

激光表面强化是利用激光对材料辐射，材料使的表面部分以很高的速度被加热，后靠材料自身随的快速导热又以很快的速度冷却，种快速加热和这快速冷却的特点使加热区的组织结构发生变化，从而呈现很多特殊的性能。对于基体组织为珠光体＋石墨的铸铁，经激光照射后，织转变为马氏体＋石组墨组织，这种组织极大地提高了铸铁表面的耐磨性进一步的研究结果表明［４材料表面强化不仅仅与ｉ￣－，马氏体的形成有关，而且还依赖于马氏体内部成分及其尺寸大小。马氏体晶粒越细，度越高；硬如果在马氏体内部形成孪晶，对基体的强化作用更明显，但
摘
要：激光袁面强化、光熔覆、光舍金化厦工程应用等４方面阐述了近年来金属材料从激激
表面激光热处理的研究与现状，出其存在的问题与不足．对其发展前景作了展望，出了本课指并提
Ｍａ．２０ｒ０２
文章编号｛０７９３（０２Ｏ — １２０１０ — ４２２０）ＺＯ４５
金属材料表面激光热处理的研究与应用
李艳芳，英慧，卫胡兰青，并社许
（原理工大学材料科学与工程学院）太
激光能量密度、扫描速度等参数来加以改善。激光表面相变硬化提高了铸铁表面硬度，善了其耐磨性；改但研究表明，材料的耐磨性并不受硬度控制，材料的硬度取决于基体中的碳含量。含量越高，碳激光处理

铁基材料激光表面合金化研究进展

Ｋｅｏｄｓｌｓｒｓｒａｅａｌｙｎｇ；ｅｏｓｍａｅｉｌ；ｉｒｓｒｔｅ；ｒｐｒｙｙｗｒ：ａｅｕｃｌｉｆｏｆｒｕｔｒａｓｍｃｏｔｕｃｕｒｐｏｅｔ
激光表面合金化是一种材料表面改性处理的新技术，把需要合金化的物质（金元素或化合物）接先合直
种，一种是 “ 先沉积法 ” 即在激光处理之前在基体材料上涂覆，用真空蒸镀、预，可电镀、结剂涂敷、粘渗层重
熔、气相沉积、子注入、离喷涂或者轧制合金粉末等方法，想的预先沉积涂层应是厚度均匀、理气孔少、良有
或间接结合到基体材料表面，然后在高能激光束的加热下快速熔化、混合，合金元素均匀分散并熔渗于液使
化层（池），熔中形成厚度为１０～１０ｍ的表面熔化层。熔化层能在很短时间（０～０．内形成具有００５２００ｐ）ｓ符合某种要求的深度和化学成份或组成相的新表面合金覆盖层，这种合金化层与基体之间有很强的结合力，具有高于基材的某些性能，以能达到表面改性处理的目的。且所激光表面合金化的研究工作选用的基体材料多数是铁基合金和有色金属。在铁基表面合金化中。大绝多数研究工作者都选用了碳钢、金钢、合不锈钢及各类铸铁等。合金化组元的选择上，在既有Ｃ，ｉＭｒＮ，ｏ等金

激光表面合金化技术及其应用

激光表面合金化技术及其应用原中国航空精密机械研究所（北京１０００７６）荣烈润一．激光表面合金化的机理和优点制，在基体金属表面可形成深度为０．０１～２ｍｍ的合金层。

由于冷却速度高，故偏析极小，并且细化晶１．激光表面合金化的机理粒效果显著。

激光表面合金化（以下简称激光合金化）是金激光合金化与普通电弧表面硬化和等离子喷涂属材料表面局部改性处理的一种新方法。

它是指在相比，具有下列优越性：①高度聚集的激光照射能高能量激光束的照射下，使基体材料表面的一薄层量，可以通过空气进行远距离传播。

②是一种能有与根据需要加入的合金元素同时快速熔化、混合，效利用能量的快速表面处理方法。

③可准确地控制形成厚度为１０～１０００肚ｍ的表面熔化层ｌ熔化层在激光功率密度与加热速度，从而变形小，可省去校凝固时获得的冷却速度可达１０５～１０８℃，ｓ，相当于直和打磨加工等后续工序。

④能使难以接近的或局急冷淬火技术所能达到的冷却速度，又由于熔化层部的区域合金化，而且利用激光的深聚焦，在不规液体内存在着扩散作用及表面张力效应等物理现则的零件上可获得均匀的合金化深度。

象，使材料表面在很短时间内（５０～２０００ｐ．ｓ）形成基于上述特点，激光合金化在金属加工业中逐具有要求深度及化学成分的表面合金化层，同时快渐获得应用。

它可使廉价的普通材料表面获得有益速熔化非平衡过程可使合金元素在凝固后的组织达的耐磨、耐腐蚀、耐热等性能，从而可以取代昂贵到很高的过饱和度，从而形成普通合金化方法不容的整体合金，并可改善不锈钢，铝合金和钛合金的易得到的化合物、介稳相及新相，还能在合金化元耐磨性能，也可制备传统冶金工艺无法得到的某些素消耗量很低的情况下获得具有特殊性能的表面合特殊材料，如超导合金、表面金属玻璃等。

适合于金。

由于这种合金化层具有高于基材的某些性能，激光合金化的基材包括：普通碳钢，合金钢、不所以就达到了表面改性处理的目的。

锈钢、铸铁、钛合金及铝合金。

合金化元素包括：２．激光合金化的优点Ｃｒ、Ｎｉ，Ｗ、Ｔｉ、Ｍｎ，Ｂ、Ｖ、Ｃｏ和Ｍｏ等。

激光表面合金化的研究进展及其应用

激光表面合金化的研究进展及应用（袁中涛20100110）摘要：激光表面合金化是一种材料表面改性处理的新方法，具有广阔的应用前景。

本文综述了激光表面合金化的研究现状，其中包括激光表面合金化工艺制定的基本原理及工艺分类，合金化涂层的组织特性与性能。

介绍了研究的材料类型及方法，国内外研究重点以及最新研究成果和理论分析，并且简要讲述了激光表面合金化在实际工程中的具体应用及研究展望。

同时本文指出了激光合金化当前研究存在的有待解决的问题和今后需要改进的方向。

关键词：激光表面合金化合金化涂层基体材料冶金结合正文：激光表面合金化是一种既改变表层的物理状态，有改变其化学成分的激光表面处理新技术。

它是利用高能激光束将基体金属表面熔化，同时加入合金化元素，在以基体为溶剂，合金化元素为溶质基础上形成一层浓度相当高、且相当均匀的合金层，从而使基体金属表面具有所要求的耐磨损、耐腐蚀、耐高温抗氧化等特殊性能。

激光表面合金化能够在一些价格便宜、表面性能不够优越的基体材料表面上制出耐磨损、耐腐蚀、耐高温抗氧化的表面合金层，用于取代昂贵的整体合金，节约贵重金属材料和战略材料，使廉价基体材料得到广泛应用，从而使生产成本大幅下降。

与常规热处理相比，激光表面合金化能够使难以接近的和局部的区域合金化，在快速处理的过程中能够有效的利用能源，利用激光的深聚焦在不规则的零件上可得到均匀的合金化深度。

而且具有工件变形小、冷却速度快、工作效率高、合金元素消耗少、不需要淬火介质、清洁无污染、易于实现自动化等优点，具有很好的发展前景。

目前。

激光表面合金化研究领域不仅限于低碳钢、不锈钢、铸铁，而且还涉及到钛合金、铝合金等有色金属[1,2]。

1.激光表面合金化的基本原理和工艺分类1.1激光表面合金化的基本原理激光是一种强度高、方向性好、单色性好的相干光。

由于激光的发散角小和单色性好，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的(微米级别)小斑点上，加上它本身强度高.故可以使焦点处的功率密度达到105～1013 W/cm2.温度可达1万°C以上。

激光扫描速度对40Ct钢激光表面合金化层组织性能的影响

２１年・１０１第期
技术与研究
中国材料科技与设备（双月刊）
激光扫描速度对４ｒ激光表面合金化层钢０Ｃ组织性能的影响
吴岸琪，秦水介
（州省光电子技术与应用重点实验室贵州大学，州贵阳贵贵５０２）５０５
采用ＤＭａ一２０／ｘ２０型全自动ｘ射线衍射仪对合金化层进
行物相分析。采用ＭＭＳＡ型屏显式摩擦磨损试验机进一２行摩擦磨损试验，擦副材料为Ｇｒ，度约为５．摩Ｃｌ硬５９５ＨＲ正压力Ｐ４０Ｎ，载时间为１０ｍｉ，速度２０ｒＣ，一０加８ｎ转０／ａｎ磨ｒｉ，损实验前后均用超声波清洗１ｎ用保温箱在５ｍｉ，１０２ ℃恒温烘干９ｎ用精度为１－分析天平称量试０ｍｉ，０５ｇ的
ｌｙｒａｉｅｅｔｓａａｅａｅｔｄｆｒｎｃｎｒｔｓｆ
基金项目：贵州省科技厅工业攻关项目（科合ＧＹ字［０８０９；州省科技厅社会发展攻关项目（科合Ｓ黔２０］３２）贵黔Ｙ字［ｏｏ０７２１］３３）＊作者简介：岸琪（９２）男，士研究生，主要从事激光技术应用方面的研究。通讯联系人：秦水介。－ｉｈｉｅｑｎ吴１７一，博现Ｅｍａ：ｓｕｊ．ｉ＠ｌｉ

Fe-C合金表面激光熔覆制备耐磨涂层的研究

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科技论坛｛Ｉ【
王维荣
Ｆ— ｅＣ合金表面激光熔覆制备耐磨涂层的研究
（蚌埠技师学院，安徽蚌埠２３０）３００
摘要：通过激光熔覆Ｆ基熔覆材料，ｅ在钢和铸铁表面获得了组织均匀、细化、无缺陷的激光熔覆层，这种熔覆层具有较高的显微硬度和优异
２２显微硬度．所有熔覆层显微硬度测试均在Ｈ２０Ｘ一０型显微硬度计上进行，载２０，载时间２加０ｇ加Ｏ
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为熔覆材料，激光熔覆在Ｆ — 用ｅＣ合金表面制备耐磨性良好的熔覆层。１实验过程在灰铸铁、５表面做单道预置粉激光４钢熔覆实验。把按一定配比配制的熔覆粉末研磨均匀，调制成糊状预涂覆在加工清洗过的试样表面，预涂覆厚度１～．ｍ，．２ｒ干燥待用。４０ａ实验采用３ＷＣ光器，ＫＯ激光斑直径Ｄ３ｍ＝．５ｍ，５侧吹保护气保护熔池。用电火花切割机沿垂直激光扫描方向切下小块试样，制备金相试样供金相组织观察和硬度测试。将实验中不同激光熔覆方案制备的环块磨损试样完成精磨加工，ＭＨＫ５０环在一０块磨损试验机上按标准规范做摩擦学对比实验，试验用环为淬火态Ｇｒ５钢（氏硬度Ｃｌ洛

激光熔覆Fe-Ti-V-Cr-C合金涂层的微观组织和性能

原位反应生成了稳定的硬质相，粒状或花状分布的ＴＣＶＣ复合相和断续网状分布的ｃ陶瓷相均匀分布于涂层，呈ｉ— ｃ显著提高了涂层的显微硬度和耐磨性。涂层硬度随铬铁加入增多而提高。当铬铁加人为１（量分数）涂层组织细２质，
（ｙＬａｏａｏｙｆｒＬｉｕｄｓｌｔｕｔｒｌｏｕｉｎ＆ＰｒｃｓｉｇｏｔｒａｓＫｅｂｒｔｒｏｑｉ—ｏｉＳｒｃｕａｄＥｖｌｔｏｏｅｓｎｆＭａｅｉｌ
Ｍｉｉｔｙｏｕａｉｎ，ｈｎｏｇＵｎｖｒｉｙ，ｉａ５０，ｉａｎｓｒｆＥｄｃｔｏＳａｄｎｉｅｓｔＪｎｎ２０６Ｃｈｎ）１
摘要：采用激光熔覆技术制备了Ｆ－ｉ — ｒＣ合金耐磨涂层。借助光学显微镜、Ｒ扫描电镜、微硬度计以及磨损ｅＴ— Ｃ— ＶＸＤ、显
试验机，究了不同铬铁加入量对涂层组织及性能的影响。结果表明：激光熔覆条件下，铁、铁、铁与石墨通过研在钛钒铬
密，相同磨损条件下，磨损量仅约为母材的１７在其／。当铬铁加入达到１时，层出现粗大莱氏体组织，导致涂层开５涂易
裂。
关键词：光熔覆；ＣＶＣ。显微硬度；磨性激Ｔｉ— Ｃ；ｒＣ；耐

金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展

的蛆织能力．时还具有改变基材表面成分的能力。这二同
种方法为在各娄材料生成与母材结合良好的高性能（特或殊性能）表层提供了有效途径。目前，激光合金化和激的对
光熔覆两种处理还没有严格的定义和区别，般认为母材一表面成分改变相对较少的方法稀激光合金化，对母材表而面成分改变较大或熔覆一层与母材成分完全不同的表面层的方法稀激光焙覆。
【ｅｏｄ】Ｌｅｓ＇ｃｌｙｇｌｅｃｄｉ；ｃｔｒ；ｔｌｎｎｒｕｍｔｓＫｙｗｒｓａｒｍｆｅａｏｉ；ａｒｌｄｇａ－ｏｓｅ；ｏｆｒｓｅｌｓａｌｎｓａｎｓｉｎｅｅｏａ
础上发展起来的新工艺，二种方法均具有改变基材表面这
金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展
居毅
郭绍义李宗全。
３０２１０７
１浙江工枉学院机械与自动控制学院，．浙江杭州３０３；．江太学材料科学与工程系。江杭州１０３２浙浙
【摘
要】本文介绍了目前我国激光合金化且熔覆处理研究的最新成果．并对激光熔覆处理的发展趋势作
了简要的阐述。
【关键词】激光合金化；激光熔覆；铸铁；；色金属钢有

原位反应合成金属间化合物激光合金化层的组织及抗磨性能

原位反应合成金属间化合物激光合金化层的组织及抗磨性能随着材料科学的不断发展，金属间化合物因其较高的硬度、耐磨性和强度等优异的性能，成为了具有广阔应用前景的新型材料。

而合金化是实现金属间化合物制备的一种有效方法。

本文利用激光合金化技术在钢表面合成了铁铝金属间化合物，并进一步研究了其组织及抗磨性能。

实验中选用的钢材为Q235钢，经过机械打磨和去油处理后，用激光照射生成铁铝金属间化合物。

实验条件为激光功率为600 W、扫描速度为2 mm/s，扫描线距离为0.2 mm，扫描层数为4层。

制备的样品经过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和磨损实验等分析测试。

分析结果表明，激光合金化制备的合金化层为铁铝金属间化合物，主要包括Fe3Al和FeAl2两种成分。

其中，Fe3Al相在表面形成了典型的六边形晶体结构，晶粒大小约为10 μm左右，而FeAl2相为等轴晶凝固形态，晶粒较小，在1 μm左右。

两种组织形貌互相穿插，形成了均匀且致密的合金化层。

磨损试验结果表明，铁铝金属间化合物合金化层的抗磨性能显著提高，磨损刻深度减小约35%，表明其具有优异的耐磨性能。

综上，激光合金化技术在金属材料合成金属间化合物方面具有独特的优点和应用优势。

激光合金化可以实现原位反应，生成同时具有高硬度和高强度等优异性能的金属间化合物。

本研究利用激光合金化技术成功制备了铁铝金属间化合物合金化层，并研究了其组织及抗磨性能。

结果表明，铁铝金属间化合物合金化层具有优异的抗磨性能，可以应用于机械零件、矿山设备等需要高强度、高硬度和耐磨性的工程领域。

除了研究铁铝金属间化合物，激光合金化技术在制备其他金属间化合物方面也受到广泛关注。

例如，激光合金化可以制备出硬质合金、氮化物、碳化物等金属间化合物材料，这些材料由于硬度高、强度大和抗磨性能好等特点，在机械、汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

此外，激光合金化技术还可用于设计特殊形状表面结构，如微米级防伪码、几何结构、条纹等，以增强材料的特殊性质，开辟新型材料应用领域。

SUS304不锈钢表面激光合金化Cr-CrB2层的组织及磨蚀性研究的开题报告

SUS304不锈钢表面激光合金化Cr-CrB2层的组织及磨蚀性研究的开题报告题目：SUS304不锈钢表面激光合金化Cr-CrB2层的组织及磨蚀性研究一、研究背景随着工业发展和现代化进程的加速，材料科学和表面工程领域的研究变得越来越重要。

不锈钢是一种广泛应用于制造行业的材料，然而，由于其本身的强度和耐磨性不高，因此往往需要对其进行表面处理。

目前，激光合金化技术被广泛应用于不锈钢的表面处理，能够提高其耐磨性和耐腐蚀性，增加其使用寿命。

二、研究目的本研究旨在通过激光合金化技术在SUS304不锈钢表面合成Cr-CrB2层，并研究其组织结构和磨蚀性能，为不锈钢表面处理提供新的解决方案和技术支持。

三、研究内容1. 通过激光合金化技术在SUS304不锈钢表面合成Cr-CrB2层；2. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段分析合成层的组织结构和物相组成；3. 利用磨损试验仪对合成层的磨蚀性能进行测试；4. 对实验结果进行分析和总结，探讨合成层的优化方案。

四、研究意义通过对SUS304不锈钢表面进行激光合金化处理，能够提高其耐磨性和耐腐蚀性，增加其使用寿命，具有重要的应用价值和推广意义。

五、研究方法采用激光合金化技术，在SUS304不锈钢表面合成Cr-CrB2层，并采用SEM、XRD等手段对其进行分析和测试。

对磨蚀性能进行测试采用磨损试验仪进行。

六、预期结果通过激光合金化技术在SUS304不锈钢表面合成Cr-CrB2层，并对其进行组织结构和磨蚀性能研究，预期可获得合成层的组织和物相组成信息，同时可以得出其磨蚀性能的数据，并探讨合成层的优化方案。

七、研究难点本研究的难点主要在于合成层的结构和性能分析，需要对SEM、XRD等仪器进行准确的操作和测试，同时还需要对磨损试验仪进行合理的设置和操作。

八、研究计划1. 前期准备阶段（1个月）阅读相关文献，了解激光合金化技术及其在不锈钢表面处理中的应用，进行实验前的准备工作。

激光表面合金化PPT课件

三、激光合金化工艺
激光合金化采用的工艺有三种： 1、预置法； 2、硬质粒子喷射法； 3、气相合金化法。
1、预置法
采用电沉积、气相沉积、离子注入、刷涂、渗层重熔、火焰及等离子喷涂、粘结剂涂覆等方法将所要求的合金粉末事先涂覆在要合金化的材料表面，然后激光加热熔化，在表面形成新的合金层。这种方法在一些铁基表面进行合金化时普遍采用。粘结剂涂刷预涂覆的优点是经济、方便、不受合金元素的限制以及易于进行混合成分粉末的合金化；其缺点是涂刷层厚度不易控制。
2）耐蚀性
通过激光表面合金化提高基体材料的耐蚀性,是激光合金化在实际中的一个重要的应用分支,对不锈钢和钛合金进行激光合金化实验均取得不错的成果,但其耐蚀性机理较为复杂,目前处于探索阶段。
K.H. Lo 等[13 ] 预涂WC 粉末对AISI316L 不锈钢进行激光合金化,采取合理的工艺参数可得到硬度高且脆性小的合金化涂层, 在3. 5 %的NaCl 溶液中的抗空蚀性能可提高30 倍。研究认为, 抗空蚀性能的提高可能是由于激光合金化过程中WC 的分解,从而使钨在熔体中的固溶度提高及枝晶碳化物的析出所引起的。
在某些恶劣的工况条件下,要求工件能够具有一定的耐腐蚀磨损性能,以满足实际工况需要。不同的研究人员实验表明,采用合适的工艺对基体材料进行激光合金化表面处理,合金化涂层的耐磨耐蚀性能够同时得到改善。
田永生对Ti26Al24V 分别添加碳、氮、硼进行激光合金化的硬度为1 100～1 300 HV ,明显高于Ti26Al24V (约405 HV) ,磨损试验表明,合金化涂层的耐磨性是基体的3～4 倍。当采用碳、氮、硼或TiC、TiN 等粉末进行复合合金化后,分别进行激光合金化后合金层的硬度为可达1 600～1 700 HV ,耐磨性能高于基体5 倍以上,合金层的磨损表面比较平整,形成的沟槽较浅,未发生粘着磨损。而基体的磨损表面粗糙,存在较深的沟槽,并呈现粘着磨损,经稀土化处理后,其耐蚀性得到进一步提高。

合金钢的激光表面处理

合金钢的激光表面处理
黄勇
【期刊名称】《电站辅机》
【年(卷),期】1993(000)003
【摘要】合金钢用CWCO_2激光处理功率为1.7千瓦光束直径为0.4～4.3毫米,移动速度为8～250毫米/秒(相当于相互作用时间为2—500毫秒)。

在光滑的、平坦纵剖面熔化表面产生马氏体组织和相当高的硬度。

高碳钢在激光处理前用石黑粉覆盖层,当移动速度增加时,由于碳的溶解,导致M_s点降低和残留奥氏体量增加,从而使这个区域硬度减少。

在1c—1.4Cr钢中几乎形成全部的针状胞状/枝晶状奥氏体组织。

如欲形成一定数量的马氏体,则致冷到-100℃在室温下保温,马氏体组织相对稳定。

激光处理用于无复盖层或用于M_nO_2复盖层的试样表面,激光处理后组织主要为马氏体,并具有较常规淬火后更多数量的残留奥氏体,这表明M_s点降低。

【总页数】6页(P26-31)
【作者】黄勇
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG178
【相关文献】
1.选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能 [J], 巴培培;董志宏;张炜;彭晓
2.激光熔化沉积高合金钢疲劳裂纹扩展研究 [J], 段成红;翁志伟;罗翔鹏;池瀚林
3.激光表面处理对渗碳渗硼合金钢的组织与耐磨性的影响 [J], 赵平顺;朱维翰;张清
4.激光熔化沉积CrNiV系低合金钢的组织及性能 [J], 张春华;赵超越;谭兵;张松;陈江
5.双脉冲激光诱导光谱结合多变量GA-BP-ANN检测合金钢中C元素 [J], 于凤萍;林京君;林晓梅;李磊
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