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温度分布和冷却速率对不同碳浓度激光重熔及激光渗硼碳钢显微组织和显微硬度的影响

DOI：10.1016/j.surfcoat.2020.125541 期刊：Surface and Coatings Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 激光热处理被安排为激光重熔和激光渗硼。使用了不同碳浓度的材料。激光处理后的显微组织分为三个区域：重熔区（MZ）、热影响区（HAZ）和基体材料。所用材料的碳含量和物理性质的差异影响了获得的显微组织、温度分布和硬度。对于激光重熔试样，有限的马氏体转变仅在C20、C45和C90钢中进行。激光渗硼的结果是，重熔区的显微组织中额外含有铁硼化物。稀释率值较高的试样具有更高的重熔区硬度。本研究的目的是指出使用Ashby和Esterling模型预测显微组织以及重熔区和热影响区深度的可能性。确定了钢中碳浓度对激光渗硼层厚度、稀释率和硬度的影响。
作者： Amina Bendoumi，Natalia Makuch，Redouane Chegroune，Micha? Kulka，Mourad Keddam，Piotr Dziarski，Damian Przestacki
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

表明利用阿什比和埃斯特林模型预测重熔区（MZ）与热影响区（HAZ）的微观结构及深度的可能性，并确定钢中碳浓度对激光渗硼层厚度、稀释率和硬度的影响。

研究成果

研究表明，钢中的碳含量会影响激光处理过程中的微观结构、显微硬度和温度分布。较高的碳含量会导致重熔区和热影响区深度增加。阿什比和埃斯特林模型有助于预测这些区域的深度，但由于实际情况与模型的简化假设存在差异，实验结果略高于模型预测值。激光渗硼处理可形成含铁硼化物的涂层，从而提高硬度，在Armco铁中观察到的硬度最高，这是由于其稀释率较高所致。

研究不足

用于计算温度分布的模型包含了一些简化假设，例如初始温度恒定以及材料物理性质与温度无关。实验测得的熔覆区和热影响区深度比模拟结果高出约11%。相邻轨迹的高重叠率导致先前形成的轨迹发生回火，从而影响了微观结构和硬度。

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