掃描間距對45鋼激光熔凝強化組織性能的影響.pdf

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1、第27卷第2期1562011年2月農(nóng)業(yè)工程學報TransactionsoftheCSAEV

2、oI．27No．2Feb．201l掃描間距對45鋼激光熔凝強化組織性能的影響孫浩，凌剛※，李洪文，高曉麗，姚國才(中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京100083)摘要：為了研究掃描間距對45鋼激光熔凝強化組織性能的影響，采用I-ILDl001．5型固體激光器對45鋼表面進行了多條帶等間距激光熔凝處理，分別利用掃描電鏡、洛氏硬度計、磨損試驗機觀察和測量了不同掃描間距下硬化層的顯微組織及性能。結(jié)果表明：激光熔凝處理的硬化層由熔化區(qū)、相變硬化區(qū)和熱影響區(qū)組成，組織為馬氏體：多條帶等間距激光熔凝處理在垂直于熔

3、凝條帶方向上的硬度分布由左高硬度區(qū)、左過渡區(qū)、低硬度區(qū)、右過渡區(qū)和右高硬度區(qū)組成，高硬度區(qū)的硬度為58．1～59．6HRC，低硬度區(qū)的硬度約16HRC；在試驗范圍內(nèi)，經(jīng)激光掃描間距為4．5mm熔凝處理的試樣具有最好的耐磨性。關(guān)鍵詞：激光應(yīng)用，硬化，硬度，掃描間距，耐磨性，45鋼doi：10．3969，j．issn．1002—6819．2011．02．026中圖分類號：$223．2+6文獻標志碼：A文章編號：1002—6819(2011)-02—0156-05孫浩，凌剛，李洪文，等．掃描間距對45鋼激光熔凝強化組織性能的影響[J】．農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27(2)：156—160．

4、SunHao，LingGang，LiHongwen，eta1．Influenceofscanningintervalonmicrostructureandabrasivewearresistanceof45Steelbylasermelting[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(2)：156—160．(inChinesewithEnglishabstracO0引言圓盤開溝器是免耕播種機的關(guān)鍵部件，工作條件惡劣，通常與土壤或農(nóng)作物秸稈接觸，承受較大的應(yīng)力和比較劇烈的磨粒磨損。因此，開溝圓盤除了需要足夠的強度和韌性外，還需要良好的耐磨性【1．5】。在國內(nèi)

5、，傳統(tǒng)上開溝圓盤主要采用65Mn鋼制造，通常經(jīng)淬火和回火后使用，硬度一般在35"-'45HRC之間，存在的主要問題是切茬性能差，耐磨性低，服役壽命短，僅工作13．333～26．667hm2將行報廢。如果增加硬度，可以提高耐磨性，但是塑性和韌性明顯下降，在服役中容易出現(xiàn)刃口崩裂現(xiàn)象。45鋼價格便宜，整體淬火加低溫回火后硬度較高，但仍存在塑性差和韌性差等問題，不能滿足開溝圓盤的韌性要求。目前，選擇合適的材質(zhì)和優(yōu)化熱處理工藝，已成為制造高質(zhì)量圓盤開溝器的關(guān)鍵步驟，直接影響了免耕播種機的整機質(zhì)量睜81。激光熔凝處理是采用高能量激光束將工件表面進行快速加熱到材料熔點以上，然后快速冷卻獲得馬氏

6、體的工藝方法。該工藝具有加熱速度快、工件變形小、硬化層硬度高以及硬化層深度調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，近年來在農(nóng)業(yè)機械上獲得了越來越多的應(yīng)用。采用激光熔凝處理技收稿日期：2010-08—20修改日期：2010．10-25基金項目：“十一五”國家科技支撐項目(2006BAD28804)作者簡介：孫浩(1983一)，男，江蘇徐州人。博士，主要從事農(nóng)業(yè)機械材料研究。北京中國農(nóng)業(yè)大學工學院，100083．Emaihqunqunhao@gmail．o咖※通信作者：凌剛(1962一)，男，安徽廬江人。博士，副教授，主要從事新材料及表面工程研究。北京中國農(nóng)業(yè)大學工學院，100083．Emaihmsa88@g

7、mail．com術(shù)對45鋼進行表面處理，作為一種制造高性能圓盤開溝器新的技術(shù)方案，越來越受到重視【9彤】。本文重點研究45鋼經(jīng)多條帶等間距激光熔凝處理后掃描間距對磨粒磨損性能的影響，為優(yōu)化工藝參數(shù)提供技術(shù)支持。1試驗材料及方法1．1試驗材料本試驗所用的材料為熱軋態(tài)45鋼，其原始化學成分的質(zhì)量分數(shù)為：0．42％～0．50％C，0．17％～0．37％Si，0．50％～0．80％Mn?！?．25％Cr，≤0．30％Ni，≤0．20％Cu，≤0．035％S，≤O．035％P。1．2激光熔凝處理本試驗采用HLDl001．5型固體激光器，采用多模連續(xù)輸出，最大輸出功率為lkW，輸出波長1030

8、nln。激光工藝參數(shù)為：功率(尸)為400．0W，光斑直徑(D)為3．0toni，掃描速度(y)為3．0mm／s。本文采用不同的掃描間距對熱軋態(tài)45鋼表面進行多條帶等間距的激光熔凝處理，硬化帶的長度(日)為36．0mln，掃描間距(上)分別為4．0、4．5、5．0、6．0、7．0、9．0mm，相對應(yīng)的條帶數(shù)目(Ⅳ)分別為17、16、14、12、11和9個，試驗在大氣環(huán)境中進行，冷卻方式采用基體自冷卻。圖1是￡為9．0mill時所獲得的硬化帶的示意圖。1．3激光熔凝顯微