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文檔簡介
1、本文對30CrMnSi鋼滲氮-激光淬火復合改性過程進行了數(shù)值模擬與實驗驗證。采用Matlab,Thermo-calc和Abaqus軟件分別對滲氮層內(nèi)氮濃度分布,F(xiàn)e-C-N三元相圖,激光淬火溫度場進行了模擬計算,進而獲得了不同復合工藝的改性層硬化層深度、相分布和硬度分布。采用OM、XRD、SEM和EDS等手段對復合改性層的顯微組織,相結(jié)構(gòu)和滲入元素分別進行了分析,并對復合改性層的顯微硬度分布、殘余應力進行了表征。
復合改性層的
2、硬化深度模擬結(jié)果表明,500℃×16h的滲氮試樣經(jīng)掃描速率為15mm/s的激光改性后硬化深度模擬值最深,達到553μm;相分布模擬結(jié)果表明,隨滲氮時間延長,復合改性層中的馬氏體分布深度有所提高,其分布范圍有明顯擴大;硬度分布模擬結(jié)果表明,復合改性層的硬度分布由表及里可分為滲氮-激光淬火綜合影響區(qū)(HV740)、激光淬火熱影響區(qū)(HV552)和基體(HV296)三部分,滲氮時間的延長有利于擴大改性層高硬度區(qū)域。
組織觀察表明,復
3、合改性層由表及里可分為四個區(qū)域:殘余奧氏體富集區(qū)、滲氮-激光淬火復合影響區(qū)、激光淬火熱影響區(qū)和基體。與原始滲氮層相比,激光淬火后改性層厚度顯著增加。
由XRD結(jié)果指出,激光淬火后滲氮層有殘余奧氏體生成,表層相結(jié)構(gòu)主要包括γ′-Fe4N、ε-Fe2-3N、AR和α′相;在激光掃描速率較小時,改性層出現(xiàn)Fe3O4。在掃描速率為30mm/s時,復合改性層中出現(xiàn)了ε相向γ′-Fe4N相的轉(zhuǎn)變。EDS分析表明,激光淬火后,最表層內(nèi)的N含
4、量明顯降低。
顯微硬度測試表明,復合改性層近表層硬度略有降低,改性層內(nèi)部硬度較高,硬度值可達HV0.1750以上。500?C×16h的滲氮試樣經(jīng)過掃描速率為15mm/s的激光改性后硬度曲線最佳,改性層中的最高硬度可達 HV0.1770,硬化深度達540μm。改性層硬度分布的模擬值與實驗值基本吻合,N元素的摻雜導致30CrMnSi鋼奧氏體轉(zhuǎn)變溫度降低是滲氮-激光淬火復合改性層硬化區(qū)域擴大的主要原因。
殘余應力測試結(jié)果表
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