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                热作模具钢激光表面改性技术

                2020-07-10 16:41:33

                热作模具钢作为模具钢的重要组成部分,常用于制造金属高温压制成型模具。热作模具长期经受金属变形造成的摩擦及空气、油和水等反复冷却,因而会导致表面磨损、热疲劳裂纹和腐蚀产生。

                热作模具钢破损一般从表面开始,通过表面强化技术能有效提高其使用寿命。常见表面改性方式包括:化学热处理、扩散渗入、离子注入和气相沉积,这些改性方式都存在处理周期长,技术要求高,表面结合差及涂层较薄等缺点。

                而激光表△面改性技术是通过高能密度激光束作用在金属材料表●面,使其发生物理化学变化,从而改变其耐磨、耐蚀、抗热疲劳和抗氧化等性⊙能。主要有:

                1、激光相变〒硬化

                将能▲量密度为104~105W·cm-2激◇光束作用在钢表面,使其瞬间吸收能量并升温到相♂变温度以上,材料表面奥氏体化且内部温度保持不变。停止加热后,表面以104~106℃/s速度自冷,达到自※淬火效果并形成强化层。

                2、激光熔凝

                将能量ξ 密度为105~106W·cm-2激光束作用☆在钢表面,使其熔化且通过自身热传导快↘速冷却,在材料表面形成成分与基体相同,但合金元素饱和度、晶粒↘大小不同的熔层;其能有效除去材料表面杂质Ψ 元素、裂纹及气孔,改善表面性√能。

                3、激光熔覆

                将能量密度为105~106W·cm-2激光束作用∩在钢表面,使基材表面薄层与添加熔覆材料一起熔凝,形成冶金结合●层;激光熔覆与激光合金化相比,其稀释ξ率低,能很ζ 好保持熔覆材料性能,与基材相〓关性不大。

                4、激光合金化

                将能量密度为105~106W·cm-2激光◣束作用在钢表面,使加入合金元素与基体材料同时快速熔化、混合和凝固,形成具有要求深度和化学︽成分的合金化层。

                四种方法中,激光相变硬化是通过加热金属材料来改善表面性能,而激光熔∩凝、激光熔覆及激光合金化则是通过熔化金属材▅料来改变表面性能。

                激光表面改性技术未来的发展方向是:激光表面改性技术与自动控制技术发展,激光表面改性设备正朝着大功率、自①动化和智能化发展;激光表面改性技术与再制造相结合能将废旧╱产品蕴含价值开发利用,减小废品污染,延长零件寿命,增加经济收益;计算机科学与材料卐科学相结合,有效提高激光表面改性※技术研究效率,节约科研成本。


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                0769-82022568