45鋼表面引入亞微米B4C的激光合金化研究

武漢武鋼華工激光大型裝備有限公司　莫衡陽(yáng) 熊大輝 蔡菲菲 王喜 王愛(ài)華

　　一、研究目的

　　采用3kW半導(dǎo)體激光設(shè)備，通過(guò)添加亞微米B^₄C陶瓷相進(jìn)行激光合金化，提高45鋼的表面硬度和耐磨性，具有廣泛的工程意義。

　　二、研究方法

　　試驗(yàn)設(shè)備采用武鋼華工激光公司生產(chǎn)的3KW半導(dǎo)體激光器機(jī)器人表面處理及再制造系統(tǒng)， 激光熔覆工藝為：激光功率2KW，掃描速度30mm/s，光斑大小3mm，搭接率為50%，陶瓷層的預(yù)置厚度100微米。

　　利用XJL-03型顯微鏡進(jìn)行熔覆層組織分析，采用HVS-1000A維氏硬度計(jì)測(cè)定熔覆層的顯微硬度，測(cè)量時(shí)載荷0.2kg，加載時(shí)間為10s，熔覆層不同深度部位測(cè)量5點(diǎn)值進(jìn)行平均，繪制成橫斷面硬度分布圖。

　　三、試驗(yàn)結(jié)果

　　圖1為激光合金化層的橫斷面形貌，強(qiáng)化區(qū)由合金化區(qū)、淬火區(qū)和熱影響區(qū)組成。典型金相組織如圖2所示，組織特征為細(xì)密枝晶上分布著亞微米的陶瓷相。

圖1 激光合金化層橫斷面形貌

圖2 合金化層從表面到基材組織變化

　　圖3為合金化層橫向硬度分布，由圖中可以看出，合金化層內(nèi)的硬度達(dá)到HV^_0.2 1100，層深約為200微米，由合金化層到基體，組織由全馬氏體過(guò)渡到半馬氏體，最后到基體，硬度也呈逐漸下降的趨勢(shì)。

圖3 合金化層橫向硬度分布

　　四、結(jié)論

　　采用高功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行激光合金化時(shí)，激光與亞微米B₄C相具有極高的耦合作用效率，合金化效率高，合金化層均勻，硬度提升到HV_0.2 1100，為45鋼耐磨性的提升提供了途徑。