光斑尺寸对42CrMo钢激光深层淬火硬化层几何特征的影响

• 作者: VolodymyrS.Kovalenko. 冯凯 姚建华 张群莉 李铸国 童文华 陈智君
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 激光深层淬火 42CrMo钢 数值模拟 几何特征 均匀性 马氏体转变
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 254-261
• 页数: 8页
• 分类号: TG156|TN249
• 字数: 4464字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.01.030

摘要

目的 提高42CrMo钢激光淬火后硬化层的深度和分布均匀性.方法 利用COMSOL Multiphysics软件对42CrMo钢激光淬火过程中温度场的演变进行分析,且考虑材料的热物性参数随温度变化.通过设定激光工艺参数模拟试样的温度场分布,利用马氏体转变条件得到硬化层形貌尺寸.参照模拟结果,利用连续输出的光纤耦合半导体激光器对42CrMo钢进行激光淬火实验,用热电偶测温仪对试样测温并与模拟的温度历史曲线进行对比,用光学显微镜对试样横截面处硬化层形貌进行分析,将实验所得硬化层形貌与模拟结果进行比较.并在相同的功率密度下,改变光斑的几何尺寸进行模拟,分析并比较硬化层的几何特征.结果 实验所测某点的温度历史曲线与模拟结果一致性较高,硬化层实际形貌与模拟结果基本吻合.在激光功率密度不变时,随着垂直于扫描方向上的光斑宽度增加,硬化层宽度呈正比例增加,硬化层深度则先增后减,距离硬化层中心最深处相同距离点的曲率则逐渐减少.结论 通过优化激光淬火工艺参数,控制激光淬火的热传导时间和深度方向的温度梯度分布,可以在表面不熔化的前提下,获得较深的硬化层.光斑尺寸对42CrMo钢激光深层淬火硬化层深度和硬化层均匀性有较大影响,选择较大的光斑宽度可以得到更为均匀的硬化层.