扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响.pdf

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1、第27卷第2期1562011年2月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV

2、oI．27No．2Feb．201l扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响孙浩，凌刚※，李洪文，高晓丽，姚国才(中国农业大学工学院，北京100083)摘要：为了研究扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响，采用I-ILDl001．5型固体激光器对45钢表面进行了多条带等间距激光熔凝处理，分别利用扫描电镜、洛氏硬度计、磨损试验机观察和测量了不同扫描间距下硬化层的显微组织及性能。结果表明：激光熔凝处理的硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区组成，组织为马氏体：多条带等间距激光熔凝处理在垂直于熔

3、凝条带方向上的硬度分布由左高硬度区、左过渡区、低硬度区、右过渡区和右高硬度区组成，高硬度区的硬度为58．1～59．6HRC，低硬度区的硬度约16HRC；在试验范围内，经激光扫描间距为4．5mm熔凝处理的试样具有最好的耐磨性。关键词：激光应用，硬化，硬度，扫描间距，耐磨性，45钢doi：10．3969，j．issn．1002—6819．2011．02．026中图分类号：$223．2+6文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)-02—0156-05孙浩，凌刚，李洪文，等．扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响[J】．农业工程学报，2011，27(2)：156—160．

4、SunHao，LingGang，LiHongwen，eta1．Influenceofscanningintervalonmicrostructureandabrasivewearresistanceof45Steelbylasermelting[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(2)：156—160．(inChinesewithEnglishabstracO0引言圆盘开沟器是免耕播种机的关键部件，工作条件恶劣，通常与土壤或农作物秸秆接触，承受较大的应力和比较剧烈的磨粒磨损。因此，开沟圆盘除了需要足够的强度和韧性外，还需要良好的耐磨性【1．5】。在国内

5、，传统上开沟圆盘主要采用65Mn钢制造，通常经淬火和回火后使用，硬度一般在35"-'45HRC之间，存在的主要问题是切茬性能差，耐磨性低，服役寿命短，仅工作13．333～26．667hm2将行报废。如果增加硬度，可以提高耐磨性，但是塑性和韧性明显下降，在服役中容易出现刃口崩裂现象。45钢价格便宜，整体淬火加低温回火后硬度较高，但仍存在塑性差和韧性差等问题，不能满足开沟圆盘的韧性要求。目前，选择合适的材质和优化热处理工艺，已成为制造高质量圆盘开沟器的关键步骤，直接影响了免耕播种机的整机质量睁81。激光熔凝处理是采用高能量激光束将工件表面进行快速加热到材料熔点以上，然后快速冷却获得马氏

6、体的工艺方法。该工艺具有加热速度快、工件变形小、硬化层硬度高以及硬化层深度调节方便等优点，近年来在农业机械上获得了越来越多的应用。采用激光熔凝处理技收稿日期：2010-08—20修改日期：2010．10-25基金项目：“十一五”国家科技支撑项目(2006BAD28804)作者简介：孙浩(1983一)，男，江苏徐州人。博士，主要从事农业机械材料研究。北京中国农业大学工学院，100083．Emaihqunqunhao@gmail．o咖※通信作者：凌刚(1962一)，男，安徽庐江人。博士，副教授，主要从事新材料及表面工程研究。北京中国农业大学工学院，100083．Emaihmsa88@g

7、mail．com术对45钢进行表面处理，作为一种制造高性能圆盘开沟器新的技术方案，越来越受到重视【9彤】。本文重点研究45钢经多条带等间距激光熔凝处理后扫描间距对磨粒磨损性能的影响，为优化工艺参数提供技术支持。1试验材料及方法1．1试验材料本试验所用的材料为热轧态45钢，其原始化学成分的质量分数为：0．42％～0．50％C，0．17％～0．37％Si，0．50％～0．80％Mn。≤0．25％Cr，≤0．30％Ni，≤0．20％Cu，≤0．035％S，≤O．035％P。1．2激光熔凝处理本试验采用HLDl001．5型固体激光器，采用多模连续输出，最大输出功率为lkW，输出波长1030

8、nln。激光工艺参数为：功率(尸)为400．0W，光斑直径(D)为3．0toni，扫描速度(y)为3．0mm／s。本文采用不同的扫描间距对热轧态45钢表面进行多条带等间距的激光熔凝处理，硬化带的长度(日)为36．0mln，扫描间距(上)分别为4．0、4．5、5．0、6．0、7．0、9．0mm，相对应的条带数目(Ⅳ)分别为17、16、14、12、11和9个，试验在大气环境中进行，冷却方式采用基体自冷却。图1是￡为9．0mill时所获得的硬化带的示意图。1．3激光熔凝显微