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(jī)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(jì)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(shí)驗(yàn)依據(jù)。
試樣材質(zhì)為GCr15鋼，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)機(jī)對淬火試樣進(jìn)行摩擦系數(shù)測定。摩擦實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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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