激光淬火技術(shù)是利用激光束聚焦后快速加熱鋼鐵材料表面，使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的過程。激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。與傳統(tǒng)的淬火工藝相比，激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽略，因此特別適合高精度要求的零件表面處理。目前，激光淬火工藝現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機械行業(yè)和石油化工等行業(yè)中，特別是在提高軋輥、導(dǎo)軌、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟效益與社會效益。本文以GCr15鋼的淬火工藝為基礎(chǔ)，采用激光淬火，希望找到合理的激光淬火工藝參數(shù)提高工件表面干摩擦性能，為以后的生產(chǎn)提供實驗依據(jù)。
試樣材質(zhì)為GCr15鋼，其化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為：0.95～1.05C，0.20～0.40Mn，0.15～0.35Si，S≤0.020，P≤0.027，1.30～1.65Cr，其余為Fe。實驗前用1000目的金相砂紙將試樣表面打磨好，然后在試樣待處理表面涂覆厚約10μm的吸光材料。采用線切割方法制備40mm×40mm×10mm的試樣，采用L-3000型3kWCO2橫流激光器對試樣進行掃描，工藝參數(shù)為：掃描速度200、400和600mm/min，光斑1mm×2mm，離焦量300mm，掃描功率300、600和900W。采用中科院蘭化所提供的高溫摩擦磨損試驗機對淬火試樣進行摩擦系數(shù)測定。摩擦實驗主要參數(shù)為：轉(zhuǎn)速1500n/min、壓力500g、時間3min，對磨材料為氮化硅陶瓷球。
通過對GCr15鋼激光淬火熱處理后，發(fā)現(xiàn)激光功率和掃描速度對GCr15鋼淬火后的性能影響較大。與常規(guī)淬火處理相比，激光淬火有利于降低GCr15鋼的摩擦系數(shù)。正交實驗得到最佳工藝參數(shù)為：激光功率900W、掃描速度600mm/min，此時摩擦系數(shù)最小為0.74。
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