【正文】 分析 W情況下的顯微硬度， W情況下的顯微硬度。，去除誤差點(diǎn)后，計(jì)算出重熔層的平均硬度，最大硬度，和最小硬度。涂層中有大量的樹枝晶存在，且樹枝晶的生長方向垂直于重熔區(qū)的曲面并指向試塊表面，樹枝晶應(yīng)是樹枝狀的萊氏體組織。涂層中石墨的存在是由于凝固速度過快，少量石墨未能逸出。整個(gè)實(shí)驗(yàn)在本學(xué)校的實(shí)訓(xùn)樓3號(hào)樓進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)老師都是熱情積極的為我們提供實(shí)驗(yàn)器材和材料，并且無微不至的為我們解惑。36。感謝指導(dǎo)著我的老師與帶給我?guī)椭凸膭?lì)的同學(xué)們。從最初課題的選擇到具體實(shí)驗(yàn)的過程，從對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析到最后完成這一篇論文，劉老師都給予了我莫大的幫助以及支持。熱影響區(qū)中存在著滲碳體、鐵素體、牛眼狀石墨和珠光體等組織。 激光功率為1000 W時(shí)的球墨鑄鐵涂層深度曲線 激光功率為2500 W時(shí)的球墨鑄鐵涂層深度曲線 激光功率為2000 W時(shí)的球墨鑄鐵涂層深度曲線 不同激光功率下重熔層的硬度激光功率平均值（HV）最大值（HV）最小值（HV）1500 W2000 W2500 W4 結(jié)論本文用功率為1500 W、2000 W和2500 W的光纖激光束（光斑直徑為5mm5mm），以6mm/s的掃描速度輻照珠光體球墨鑄鐵表面，然后用VHX600K型超景深三維數(shù)碼顯微分析儀觀察了激光輻照后珠光體球墨鑄鐵表面重熔層及熱影響區(qū)的微觀組織，用HXD1000TM/LCD自動(dòng)轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯微硬度計(jì)測量了珠光體球墨鑄鐵表面激光重熔層橫截面的顯微硬度。從圖中可以看出，試樣的重熔層的硬度大于試樣基體的硬度，經(jīng)計(jì)算重熔層的硬度大約是基底硬度的四倍左右，對(duì)球墨鑄鐵的硬度有極大提升。通過研究，我認(rèn)為這與晶體的凝固理論有關(guān)。在激光重熔過程中，由于基體區(qū)并未受激光束的影響，因此它保持了原始的珠光體球墨鑄鐵的金相組織形貌。熱影響區(qū)的形成是由于受到激光重熔時(shí)熔池區(qū)的影響，通過熱傳導(dǎo)使熱影響區(qū)的溫度快速升高，隨后又快速熱卻形成的區(qū)域。 W時(shí)，放大1000倍下的熱影響區(qū)組織形貌，熱影響區(qū)位于熔池區(qū)和基體區(qū)之間，其金相組織與熔池區(qū)和基底都有一定的差別。重熔區(qū)基本無球墨，靠近熱影響區(qū)，石墨、鐵素體都逐漸消失。三張圖的觀察與比較，我們發(fā)現(xiàn)：在光斑直徑為、掃描速度、離焦量等工藝參數(shù)恒定，激光功率分別為1500 W、2000 W和2500 W時(shí)，通過對(duì)重熔層深度的測量，激光功率越高，溫度越高，基體組織熔化越多，熔池越大，珠光體球墨鑄鐵重熔層的深度越深。激光照射在金屬表面，使表面發(fā)生熔化，形成熔池，隨后快速冷凝，在金屬表面形成一層均質(zhì)的組織，這一區(qū)域通常稱為熔凝區(qū)，冷凝后表面組織發(fā)生改變，導(dǎo)致表面性能也發(fā)生變化。測定方式采用多位多點(diǎn)測試方法，取平均值作為測量結(jié)果。對(duì)不同區(qū)域的金相組織進(jìn)行分析比對(duì)。采用4%的硝酸酒精溶液對(duì)樣品表面進(jìn)行腐蝕，腐蝕的時(shí)間為10 s。因此有粗拋和細(xì)拋的區(qū)別。手要平穩(wěn)地拿好樣品，然后輕輕接觸砂紙，平穩(wěn)均勻地用力，力不能過大也不能過小，選擇好樣品放置方向，且不宜變換方向，當(dāng)然也可以做適當(dāng)調(diào)整。細(xì)磨需要使用多種型號(hào)的砂紙，金相砂紙的磨料主要為氧化鋁，一般采用水作為潤滑劑進(jìn)行機(jī)械濕磨。 鑲嵌由于本實(shí)驗(yàn)使用的樣品較小，為了之后的磨制、拋光及各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟能更加方便等，首先對(duì)三個(gè)樣品分別進(jìn)行鑲嵌。激光重熔前先清洗待加工樣品（去污劑浸泡，鋼絲刷擦拭，自來水沖洗，無水乙醇浸泡超聲波清洗），烘干后用砂紙打磨樣品，去除待加工樣品表面的銹化層，烘干備用。光纖激光器的輸出波段范圍可從最低為400毫米，最高可達(dá)3400毫米，可用于光纖通訊，光譜研究與測量、存儲(chǔ)及工業(yè)加工等方面。其中的光纖是摻雜了稀土元素的增益光纖，長度從數(shù)十米到數(shù)百米不等。其工作原理就是將電極絲按照預(yù)定的編程路線，經(jīng)過電火花放點(diǎn)完成切割，其中脈沖電源接工件，另一極接電極絲。 實(shí)驗(yàn)過程 線切割第一臺(tái)線切割機(jī)是前蘇聯(lián)發(fā)明的，然后我國迅速地將其運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中。例如白口鑄鐵具有較高的硬度和耐磨性，但由于它的脆性大，使其在應(yīng)用上具有極大的限制，而球墨鑄鐵具有足夠的韌度、良好的鑄造成型性，再經(jīng)過激光重熔后又能獲得高硬度與高耐磨性的表層，這一技術(shù)大大拓寬了球墨鑄鐵鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域[36]。具體的工藝操作為：采用一個(gè)與凸輪相適應(yīng)的聚焦線，只要在經(jīng)過一道激光掃描就可以完成工藝操作。在汽車領(lǐng)域，生產(chǎn)汽車時(shí)需要制造大量的鑄鐵凸輪軸。 （1） 涂層的開裂傾向激光重熔技術(shù)在使用時(shí)會(huì)涉及到物理、化學(xué)和冶金等方面的知識(shí)，這種技術(shù)對(duì)于裂紋有很強(qiáng)的敏感性，當(dāng)前已經(jīng)有許多的科學(xué)家對(duì)該方面進(jìn)行了研究。之后進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，還要考慮工藝的難易程度，生產(chǎn)成本，最終選擇出最理想的工藝參數(shù)[30]。（3）光斑尺寸光斑尺寸主要影響重熔層帶寬，當(dāng)其余工藝參數(shù)恒定時(shí)，光斑尺寸越大，功率密度越低，重熔層越淺。（2）掃描速度掃描速度主要影響激光束對(duì)工件表面的輻照時(shí)間。（1）激光功率激光功率是指激光器輸出激光的平均功率。 激光重熔工藝參數(shù)的選擇激光重熔工藝的效果與工藝參數(shù)息息相關(guān)，激光重熔工藝參數(shù)的選擇也將直接影響到材料表面的性能。⑸相對(duì)于激光熔覆技術(shù)，激光重熔技術(shù)不需要在材料表面添加其他金屬粉末，重熔層既能于基體材料會(huì)形成天然的冶金結(jié)合。 激光重熔物理模型⑴相比于表面堆焊，激光重熔由于不需要將焊材轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匾簯B(tài)的形式，再將其遷移到電弧熔池中，因此對(duì)熔池的保護(hù)要求更低，速度也更快。它的工作原理是將具有較高能量密度的激光束直接照射在材料表面，使材料表面吸收大量的輻射能，并將其轉(zhuǎn)換為熱能，在極短的時(shí)間內(nèi)使一定厚度的表層快速熔化并形成熔池，在移開激光束后，又在基體材料的熱傳導(dǎo)能力，進(jìn)行快速冷卻快速冷卻，使熔池溫度極速降低并快速凝固，獲得具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的組織，以達(dá)到材料表面改性的效果。激光表面改性方法很多，不同的激光表面改性技術(shù)，對(duì)于材料表面的改性結(jié)果也不同，針對(duì)材料表面性能要求的不同，可以選擇不同的激光表面改性技術(shù)。 激光重熔技術(shù)上世紀(jì)60年代，激光表面改性技術(shù)作為一種高新技術(shù)出現(xiàn)，并很快投入應(yīng)用。因?yàn)榛w材料的良好的導(dǎo)熱性能，從而產(chǎn)生極高的冷卻速度，使熔覆層快速凝固結(jié)晶。（2）激光相變硬化激光相變硬化基本原理使通過高能激光束照射到材料表面，表層材料會(huì)受到激光輻射的作用，將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，溫度快速升高，達(dá)到到奧氏體相變點(diǎn)溫度以上、但不超過熔點(diǎn)的溫度，當(dāng)激光束移開后，由于材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)快，材料的表面迅速冷卻，這樣就可以使表層材料以超過馬氏體相變臨界速度，將其迅速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下，從而獲得淬硬層的技術(shù)，完成相變硬化。與灰鑄鐵中石墨為層片狀不同，球墨鑄鐵中的石墨是分散開的，氧在高溫下易發(fā)生擴(kuò)散，而分散開的石墨會(huì)阻止這一過程，因此球墨鑄鐵的抗氧化性將優(yōu)于灰鑄鐵[1819]。從化學(xué)成分上說，球墨鑄鐵的抗氧化性于影響氧化性的合金元素息息相關(guān)，因?yàn)椴煌暮辖鹪貨Q定了次氧化層的成分與結(jié)構(gòu)。石墨本身就是一種良好的潤滑劑，受到摩擦?xí)r，石墨會(huì)從基體上滑落，減小摩擦力，起到了良好的潤滑作用，因此大大減輕了材料的磨損。它的吸震性、耐磨性不但都優(yōu)于碳鋼，甚至還優(yōu)于一些合金鋼。這些組織以條塊狀、魚骨狀等各種形態(tài)存在。球墨鑄鐵中的鐵素體可分為不同的兩種形態(tài)，環(huán)狀鐵素體和塊或網(wǎng)狀鐵素體。顯然，當(dāng)石墨為球形時(shí)，應(yīng)力集中效應(yīng)最弱，對(duì)基體的割裂作用也最不明顯，因此球墨鑄鐵的機(jī)械性能與灰鑄鐵相比有很大的優(yōu)勢。這些組織因素可以分為三方面：⑴石墨球的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布；⑵基體組織如鐵素體、珠光體、馬氏體和貝氏體等的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布；⑶滲碳體與磷共晶的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布。雖然在強(qiáng)度上低于珠光體球墨鑄鐵，延伸率上低于鐵素體球墨鑄鐵，但混合基體球墨鑄鐵有較好的強(qiáng)度和初性的配和，能克服鐵素體球墨鑄鐵硬度不足，珠光體球墨鑄鐵延伸率太低的缺點(diǎn)。（2）鐵素體球墨鑄鐵：基體組織中以鐵素體為主，珠光體含量一般在10%以內(nèi)，的球墨鑄鐵被稱為鐵素體球墨鑄鐵。鐵素體球墨鑄鐵的產(chǎn)量約占國內(nèi)球墨鑄鐵總產(chǎn)量的59%，混合基體球墨鑄鐵約占總產(chǎn)量的19%，珠光體球墨鑄鐵產(chǎn)量約占總量的16%，等溫淬火球墨鑄鐵占約6%。經(jīng)過數(shù)十年的不斷研究，我國通過對(duì)球墨鑄鐵的鑄造、熱處理工藝、基礎(chǔ)冶金學(xué)、動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能及其影響因素、使用性能及應(yīng)用范圍等做了大量工作，并取得卓越的成績，使我國球墨鑄鐵在生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域飛速發(fā)展。在1948年初，王遵明教授就進(jìn)行了球墨鑄鐵的研究，并在1950成功開發(fā)了現(xiàn)代球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝之一的銅鎂合金沖入法[11]。他們將鎳鎂合金加入到鐵液中的這一研究成果，在那時(shí)是一項(xiàng)技術(shù)上的重大突破，也正是由于這一重大進(jìn)展，使大規(guī)模生產(chǎn)球墨鑄鐵成為了可能[9]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加了Mg的試塊不僅促進(jìn)了碳化物的形成，更增加了鎳硬鑄鐵的韌性。在石墨片細(xì)化研究這一領(lǐng)域，獲得專利權(quán)的米漢認(rèn)為，若想得到符合性能要求的鑄鐵，活性元素必須添加，且添加量一定要充足。球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，使其避免了灰鑄鐵中片狀石墨的存在，消除了片狀石墨尖銳端部的應(yīng)力集中效應(yīng)，石墨對(duì)金屬基體的切口作用顯著降低[5]。球墨鑄鐵中石墨主要以球狀存在，而灰鑄鐵中石墨的形態(tài)主要為層片狀[3]。激光表面加工技術(shù)有激光相變硬化、激光熔覆、激光沖擊硬化、激光合金化、激光重熔等。相對(duì)于幾乎沒有塑韌性的灰鑄鐵，球墨鑄鐵與鋼相當(dāng)?shù)乃茼g性，使其具有強(qiáng)烈的市場競爭力和巨大的應(yīng)用潛力。熱影響區(qū)是一個(gè)漸變的區(qū)域，形成機(jī)理與易淬火鋼中的熱影響區(qū)類似，可分為淬火區(qū)，部分淬火區(qū)和回火區(qū)。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 球墨鑄鐵表面激光重熔工藝試驗(yàn)球墨鑄鐵表面激光重熔工藝試驗(yàn)畢業(yè)論文目 錄摘 要 1ABSTRACT 21 緒論 1 球墨鑄鐵 1 球墨鑄鐵的發(fā)展 2 球墨鑄鐵的分類 4 球墨鑄鐵的基體組織 6 球墨鑄鐵的機(jī)械性能 8 球墨鑄鐵表面改性 10 激光重熔技術(shù) 11 激光重熔的特點(diǎn) 12 激光重熔工藝參數(shù)的選擇 14 激光重熔技術(shù)工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 15 實(shí)驗(yàn)的目的和意義 152 實(shí)驗(yàn)材料及方法 16 實(shí)驗(yàn)材料 16 實(shí)驗(yàn)儀器 17 實(shí)驗(yàn)過程 17 線切割 17 激光重熔 17 鑲嵌 19 預(yù)磨與拋光 19 腐蝕 20 宏觀形貌與顯微組織分析 20 顯微硬度測試 203 結(jié)果與分析 21 激光重熔顯微組織金相分析 21 28參考文獻(xiàn) 32致 謝 352摘 要球墨鑄鐵是一種高強(qiáng)度的鑄鐵材料，由于其應(yīng)用廣泛的機(jī)械性能、成本低廉、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為產(chǎn)量僅次于灰鑄鐵的鑄鐵材料。經(jīng)過討論分析，得到如下結(jié)論：涂層中有大量的樹枝晶存在，不同激光功率下涂層組織的細(xì)化程度不同，功率越大，組織越細(xì)小，越均勻。關(guān)鍵詞：表面改性，球墨鑄鐵，激光重熔，熱影響區(qū)Processing experiment of laser remelting on Ductile cast ironABSTRACTDuctile ca