718模具钢激光表面改性的研究

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模具常常因为表面失效而引起模具的失效,实践证明,表面强化处理是提高模具质量和延长模具寿命的重要途径。激光表面强化处理技术不仅能提高模具表面的耐磨性基硬度,而且能使基体保持原有的强韧性,这对改善模具的综合性能、大幅降低成本、充分发挥材料的潜力都是十分有效的方法。模具钢718由于淬透性好,性能优越,在使用方面具有很多模具钢达不到的优点。本文研究了激光淬火和激光熔覆对718模具钢的表面改性。  对于激光淬火方面,本文详细描述了激光机的电流、脉宽、频率和扫描速度对718模具钢淬火效果的影响,从淬火后的硬度、表面质量和淬透层深度三个方面入手,结合脉冲激光本身的特点,优化最佳的工艺参数,并对其原因进行解释。本文得出的最佳淬火的工艺参数为电流70A,频率为50Hz脉宽为5ms,扫描速度为20mm/s。这样的参数组合能得到较高的硬度和淬透层深度,表面质量相当好,有利于后续加工,也可以作为最后一道工序。中小型脉冲激光淬火的表面质量差是由于出光是以脉冲的形式,激光波形不连续。我们可以适当增加频率、脉宽和扫描速度来改善表面质量。因为激光光束的能量分布呈高斯分布,从而使淬透层和热影响区的截面形状呈月弯形,另一方面,在一定范围内增加激光功率,会使淬透层宽度增加。  在718模具钢表面激光熔覆镍基碳化钛能显著提高表面的耐磨性和硬度,大大提高模具钢的使用寿命。本文研究了激光工艺参数对熔覆层气孔和裂纹以及碳化钛和硬质相碳化物的溶解和析出的影响。通过控制合适的铺粉厚度、使用合适的激光熔覆功率和采用合适的扫描速度,得到了组织致密,无气孔、无裂纹的熔覆层组织,通过实验给出了合适的工艺参数,并对其机理进行了分析,对提高激光熔覆718模具钢的质量有一定的指导意义。研究发现适当减少铺粉厚度和增加激光功率能减少熔覆层的气孔和裂纹,但是会增加基体对熔覆层的稀释。提高激光功率或者降低扫描速度都能改善熔池的对流,改善液态镍对碳化钛以及硬质相碳化物的侵润性,增加液态镍对硬质相碳化物的溶解,从而能减少熔覆层的气孔和裂纹,使组织变的均匀。扫描速度较低的熔覆层的碳化钛的树枝晶较细长,颗粒状的碳化钛较少。随着扫描速度的增加,颗粒状的碳化钛增多,树枝状的碳化钛减少甚至消失。当扫描速度为35mm/s时,熔覆层因为对流较弱,从而出现了成分不均。.综合考虑各种因素,铺粉厚度为0.5mm,功率为300W到350W,扫描速度为15mm/s可以得到无气孔和裂纹,熔覆层组织成分均匀,晶粒细小,基体的稀释率较低的熔覆层组织。
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