Q460c钢激光相变硬化处理的组织和硬度

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衰１ Ｑ４６０ｃ钢激光相变硬化参数表
工艺参数
Ａ输出功率（Ｗ）
Ｂ光斑直径（衄）
Ｃ扫描速度（ｍＩＩｌ，“ｎ）
试样编号
ｌ＃
嚣
３＃
雒
错
１２００ １１００ １０（）ｏ ９００
７００
６ １２００
６
６
１２００ １２００
６
６
１２００ １２００
３试验结果及分析
３．１硬 表度２所分示析为啡钢表面激光处理后的硬度值。由图
Ｑ４６０ｃ钢激光相变硬化处理的组织和硬度
王 卫ｔ 王维福： 何 臣３ （１．山东省特种设备检验研究院淄博分院，淄博２５５０Ｉ）ｏ；２．邹平县兴华工程公司．邹平２５６２００；
３．淄博万丰激光科技有限公司，淄博２５５０００）
摘 要：本文对Ｑ４６０ｃ钢板进行了激光淬火处理，研究了不同工艺参教对处理层的组织、形态及硬度等的 影响。结果表明，激光相变硬化处理可明显细化Ｑ４６０ｃ钢的表层组织，且提高其表面硬度。随着激光功率的增 加，淬硬层深逐渐变大，但当功率过大（Ｐ＝１２００Ｗ）时，发生微熔现象，表层晶粒粗大且合金元素烧损，硬度明显 降低。当功率过低（Ｐ＝７００ｗ和９００ｗ）时，表面相当于高温回火处理，硬度略有降低。
关键词：Ｑ４６０ｃ钢激光相变硬化硬度显微组织
１前言 Ｑ４６０ｃ钢是一种低合金高强结构钢，钢中赊含有Ｓｉ、Ｍｎ
元素外，还含有Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎ及ＲＥ等微量元素…，具 有强度高、综合性能好等优点，已经在桥梁、船舶、锅炉、 车辆及建筑结构等领域得到了广泛的应用。但随工业生 产的进一步发展，对各种生产设备及主要下件的表面强 度及耐磨性的要求日益提高。使得原有的硬度及耐磨性 标准己远远满足不了需求，因此，有必要对Ｔ件表面进行 强化。其中，激光表面改性方法成为了最重要的表面处理 方法之一１２ｌ。激光相变硬化是激光表面强化领域中最成熟 的技术，激光束以１０４￣１０９℃，ｓ加热速度作用在工件表面， 使其温度迅速上升至相变点以上，并通过基体的热传导， 以１０４℃，ｓ冷却速度实现自冷淬火。本文在Ｑ４６∞钢表面 进行激光相变硬化处理，研究了不同工艺参数对硬化层 组织及硬度的影响规律。
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万方数据
参考文献
（ａ）Ｐ－１２００ｗ；（ｂ）Ｐ＝１１００ｗ；（ｃ）Ｐ－１０００Ｗ；（ｄ）Ｐ＝９００Ｗ；（ｅ）Ｐ＿７００Ｗ 图１不同功率激光处理后硬化层的显微组织
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结合表２中的硬度值，当激光功率Ｐ－１２００ｗ时，硬度 值较处理前明显降低，主要是由于功率过高，表层冷却速 度较小，导致淬硬层组织长大（见图１ａ）。此外，温度过高， 易导致表面发生微熔凝，碳及合金元素烧损【３】，从而使硬 度降低。当激光功率Ｐ．１１００ｗ和Ｐ－１０００ｗ时，Ｑ４６０ｃ钢表 面激光作用区的温度更加急剧上升，转变成奥氏体，奥氏 体的温度也就相应地提高的多，与此同时，奥氏体形核率 增大，但生长受到很大的抑制。碳原子来不及扩散，得到 成分不均匀和细小的奥氏体。此时基体与加热区之间的 温度梯度就更大，因此，一旦停止激光照射，加热区因急
２试验试材验料所及用方样法品材料为吣钢，显微组织为铁素体＋
珠光体，试样厚度为１２ｍｍ。试验采用ＤＬ－ＨＩ广ｒｒ５０００型横 流ｃ０２激光器，试验前喷涂吸光涂料。激光相变硬化参数 见表ｌ。试验后采用维氏硬度计测量试件表面硬度，然后 沿垂直扫描方向制成６ｍｍｌ２ｍｍ的小试样．磨平抛光，用 ４％的硝酸酒精溶液腐蚀，制成金相试样，观察显微组织。
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序号 激光功率（Ｗ） 表面处理状态
ｌ
１２００
微熔
加Ｅ前硬度 （ＨＲＣ）
２６．８
加ｆＬ后硬度 （ＨＲＣ）
１３．８
２
பைடு நூலகம்
１１００
不熔
２６．８
４６．１
３
１（）００
不熔
２６．８
４０．８
４
９００
不熔
２６．８
２６．４
５
７００
不熔
２６．８
２０．３
３．２组织分析 Ｑ４６０ｃ钢基体显微组织为铁素体＋珠光体，且组织呈
明显的带状分布。这对钢材的性能发挥是十分不利的。图ｌ （ａ）一（ｅ）为不同工艺参数处理Ｑ４６０ｃ钢后淬硬层的显微组 织。由图可知，激光相变硬化处理后。剖面组织主要分为三 个区域：相变硬化区、高温同火区和摹体。激光硬化层组织 明显细化，淬硬层内的带状特征明显消除。但当Ｐ＿１２（）０ｗ 时，淬硬层组织较粗大。分析认为，激光功率较大时，在相同 的状态下，工件瞬问吸收光能立即转化为热能就越多，表面 冷却速度降低，致使晶粒相对较粗大。反之，当激光输出功 率过小时，就不能达到使晶粒细化提高强度的作用，此时激 光淬火所起的作用为高温同火（图１ｄ和ｅ）。
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万方数据
Q460c钢激光相变硬化处理的组织和硬度
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：
王卫， 王维福， 何臣， WANG Wei， WANG Weifu， HE Chen 王卫,WANG Wei(山东省特种设备检验研究院淄博分院,淄博,255000)， 王维福,WANG Weifu(邹平县兴华工程公司,邹平,256200)， 何臣,HE Chen(淄博万丰激光科技有限公司,淄 博,255000)
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ｔｍ＿ｆＩｕｅ ｌ彻ｄｉｎ铲ｆ．ｏｒ ｐｕｍｐｊ”ｇ群组ｒｂｏ轴 【Ｊ Ｊ．Ｊｏｕｍ且ｌ ０ｆ Ｇ叭ａｄｉ觚
Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｋｈｎｏＩｏｇｙ，２００５，４４（７）：２７ ３２．
冷发生“直冷表面改性”时。金属表面转变成马氏体的含 量就高，而且马氏体的晶粒也更细小．也就得到了更加细
Ｍｉｃ瑚ｔ邝ｃｔＩｌｎ ａｎｄ Ｈａｒｄｎｅ蟠ｏｆ Ｑ４６０ｃ Ｓ删ｂｙ Ｌａ辩ｒ
Ｐｈａ靶Ｔ随眦ｆ０咖ａ铀ｎ
小的马氏体组织，从而导致硬度值显著提高。此外，激光
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（上接第３０页） １７】Ｐｏｄｉｏ Ａ Ｌ，Ｍｃｃｏｙ Ｊ Ｎ，Ｂｅｃｋｅｒ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｔ０ｔａｌ ｗｅＵ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ａｉｄ８ ｐＨ—ｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅ咖ｐｕｍｐｅｄ ｗｅＩｌ８ 【Ｊ】．ＰｅｔｒｏＩｅＩｌｍ Ｅｎ画ｎ啷
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热处理后的马氏体组织为板条马氏体和孪晶马氏体组
Ｅｑｕｉｐ嘲ｔＩｎｓｐ∞一 （１．ｚｉｂ０ Ｂ姗ｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｌｌｔｅ ０ｆ ｓｈ硼ｄ∞ｇ ｓｐｅｃｉａｌ
织，其中还具有位错密度，这对高硬度的获得也做出一定
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可见，试验参数范围内，表面未发生熔化，当激光功率
Ｐ－１１００ｗ时，硬化层硬度值最大，达到４６．１ＨＲｃ。较未处理
试样硬度提高了１７２％。而激光功率Ｐ－１２００ｗ时，硬度显
著降低至１３．８ＨＲｃ。激光功率继续减少至９００ｗ和７００ｗ
时，硬度较基体略微降低。
表２ Ｑ４印ｃ钢表面激光处理工艺及处理后的硬度值
的贡献Ｉ¨Ｊ。因此晶粒细化、高密度位错和同溶强化等都是
ｚｏｕｐｎｇ ２５６２００；３．ｚｉｂｏ ｗｍ血ＩＩｇ ＩＪａ瞅１ｋｈｎｏｌｏ盯Ⅲ．ｃｏ，ｚｉｂｏ
激光相变硬化的主要原因。
２５５０００）
４结论
Ａｂｓｔｍｎ：Ｉｎ ｔｈｉｓ州埘，ｌａｓ目ｑＩＩ∞ｃｈｉＩｌｇ ｗ∞ｃａｒｒｉｅｄ∞ｔｈｅ
（１）Ｑ４６０ｃ钢板进行激光相变硬化处理后，随激光功
元素烧损导致硬度明显降低。
’ ｄ。ｐｔｈ ｏｆ岫ｈａｒｄ。ｅｄ ｈｙ。ｂｅ咖：ｄ∞ｐｅｒ ｗｉｔｌｌ ｔＩｌｅ：】：：。愀乙ｔＩｌｅ
（３）当功率过低时，Ｑ４６０（：钢表面相当于高温回火，硬ｌ二州盯．矾绷ｔＩｌ。ｌ。二ｅｒ呻。啊ｉ。ｌ。毒，ｔｌＩ。。。妇。ｉｓ ｍｅｌ脚埘ｔＩＩ
度略有降低。 （４）Ｑ４６０ｒ钢激光相变硬化处理后，剖面分为相变硬