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激光抛光对工具钢H11重熔表面边界层表面粗糙度及微观结构特性的影响

DOI：10.1016/j.matdes.2020.108689 期刊：Materials & Design 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本研究探讨了多步激光抛光对工具钢H11重熔表层层状结构性能的影响。选取了四组能显著降低粗糙度的不同激光抛光工艺参数，在采用连续与脉冲激光辐射（Nd:YAG）的顺序工艺中，初始退火处理的H11试样实现了表面粗糙度大幅降低。通过粗糙度测量、白光干涉仪、X射线衍射仪、电子背散射衍射、辉光放电发射光谱及纳米压痕硬度测量等方法分析了重熔层。激光抛光导致晶粒细化并显著提升硬度，在含额外6vol%二氧化碳的氩气工艺气氛中实现了Ra 50纳米的表面粗糙度。重熔层内碳浓度尤其减半以上，较低的碳浓度使最大表面硬度降至366HV。激光抛光可能引入高达926MPa的高残余拉应力。总体而言，高温梯度特别是由碳扩散过程导致的脱碳作用，被确认为引发表面微观粗糙度与层状结构性能显著变化的主要驱动力。
作者： A. Temmler，D. Liu，J. Preu?ner，S. Oeser，J. Luo，R. Poprawe，J.H. Schleifenbaum
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究多步激光抛光对工具钢H11重熔表面层微观结构特性的影响。

研究成果

激光抛光能显著降低工具钢H11的表面粗糙度，并改变其微观结构特性，包括晶粒细化和硬度提升。该工艺会引入高残余拉应力，且受工艺气体氛围影响——特别是CO?和O?的存在会影响脱碳作用和马氏体形成。

研究不足

该研究聚焦于工具钢H11及特定激光抛光参数，未探究不同材料成分或替代性激光参数的影响。此外，研究结论基于实验室条件，可能与工业应用存在差异。

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