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一种针对薄截面100Cr6钢诱导不同热处理条件的激光表面硬化新方法
摘要： 工程钢表面经处理后产生的硬度、微观结构及残余应力对制造工艺和零部件寿命具有重要影响。本研究针对100Cr6轴承钢表面在不同热处理条件下获得的激光处理层展开分析。激光表面淬火处理前，钢材经过球化退火、淬火及回火处理，最终形成由马氏体与残余奥氏体基体中分布球状碳化物的微观结构。实验采用20毫米宽的二极管激光束，在连续波与脉冲波模式下保持恒定峰值激光功率。同时通过工件下方流体接触装置增强传热系数。结果表明：在流体接触条件下采用脉冲波模式处理的表面，由于形成了包含细化球状碳化物（合金纳米碳化物）和马氏体基体中残余奥氏体的精细微观结构，其硬度（1050-1100HV）和压应力（-630±20MPa）提升最为显著，且心部性能得以保留。压应力与处理层显微硬度的增幅取决于马氏体细化程度及基体中分散的合金纳米碳化物含量。无润滑与有润滑条件下的滑动磨损试验显示，处理表面的耐磨性随冷却速率提升而逐步改善——传统淬火回火试样耐磨性最低，而流体接触下脉冲波模式激光处理试样耐磨性最高。相较于未处理试样，流体接触下脉冲波模式激光处理表面在保持心部性能的同时表现出摩擦系数降低的特性。
关键词： 脉冲波，球化碳化物，激光表面硬化，100Cr6轴承钢，残余应力，连续波
更新于2025-09-16 10:30:52
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二极管激光表面处理轴承钢以提高滑动耐磨性能
摘要： 经淬火回火处理的高碳含铬SAE 52100钢级因其高硬度、高强度、良好成形性及低成本等技术优势被广泛应用。然而该材料常出现过度磨损问题。通过激光表面硬化技术对预硬化轴承钢表层进行处理，在不影响基体的前提下进一步提升表面硬度，这种工艺可有效用于汽车工业、机械制造业、风力涡轮机生产及建筑行业所需的轴承制造。52100钢在这些领域广泛应用时，噪声/振动会导致轴承过早失效或需提前更换。此外，重载工况下接触疲劳性能和整体韧性不足的问题也较为明显。研究发现，与连续波(CW)模式相比，脉冲波(PW)模式处理能使碳化物球团部分溶解，实现更优的微观结构细化。PW模式可获得比CW模式高25-30%的峰值硬度，同时保持心部硬度不变。滑动磨损测试表明：激光处理层在润滑与非润滑条件下的耐磨性较未处理试样分别提升五倍和三倍。本研究重点考察了脉冲波(PW)模式对预整体淬火52100轴承钢表面硬化的影响，详细分析了硬化层深度、硬度、微观结构及摩擦学性能。结果表明：PW处理模式在硬度和滑动磨损摩擦学性能方面均有显著提升，从而有效延长了轴承使用寿命。
关键词： 球化碳化物、马氏体、激光表面硬化、轴承钢、脉冲波、连续波
更新于2025-09-11 14:15:04