【正文】 st iron is a kind of cast iron material with high strength, its application in a wide range supported by its mechanical properties, low cost, simple process, these merits prompted it outnumbered other cast iron materials expected the gray cast iron. Although ductile iron castings have been applied widely in all the major industrial areas , due to the bad performance of corrosion resistance and low hardness of nodular cast iron , it is confining its use in many of laser remelting on nodular cast iron can improve its surface hardness and corrosion resistance and enduring high temperature and consequently widen the range of application. The procession is promising.The powers of the laser beam used in this paper are 1500、2000 and 3000wat, with the scanning speed 6mm/s casted on the pearl ductile cast iron. Then using the VHX600K with supper depth of focus threedimensionally investigated the processed materials remelting layer and the heat affected zone. And HXD1000TM/LCD to measured the hardness of remelting layer’s section of pearl nodular cast iron. After discussion and analysis, conclusions are drawn below:There are a lot of dendritic crystals in the coating, the size of the coating microstructure is different, the power higher, the microstructure is smaller and in heat affected zone is a gradient region, the formation mechanism and the heat affected zone in the easy quenching steel are similar, it can be divided into the quenching zone, the partly quenching zone and the tempering the analysis of hardness of the phase, there es the conclusion that in after laser remelting, hardness of the coating is much higher than that of the matrix and under different power, with the increase of power, coating hardness bees exist of the graphite in the coating is caused by the high speed of condensation resulting the few graphite precipitation.Kye words: surface, modification, ductile cast iron, laser remelting, heat affected zone2球墨鑄鐵表面激光重熔工藝試驗1 緒論20世紀中葉，人們成功開發(fā)了球墨鑄鐵，由于球墨鑄鐵的強度和塑性與常規(guī)鋼材相當，具有良好的綜合力學性能，而且生產(chǎn)工藝簡便、耐磨性能優(yōu)良、成本低廉，因此作為工程材料在車輛、交通、橋梁、機械等行業(yè)中得到了廣泛的應用。目前，常用的表面改性技術有化學熱處理、堆焊、電鍍、化學鍍、熱噴涂和等離子噴涂、激光表面加工等。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間的區(qū)別在于兩者金相組織中石墨的形態(tài)不同。上世紀三十年代中期，位于德國的阿漢鑄造研究所成功研制出了如何在低碳高硅的鑄鐵中獲得球狀石墨的方法。K. D. Millis研究出的工藝是：先將鎳硬鑄鐵（）熔化，變?yōu)殍F水，再分別向鐵水中加入Zr、Ce、Bi、Cu+Pb、%Mg，最后澆注成激冷試塊。該論文指出，可以通過先在鐵水中加入鎂，之后用硅鐵作為孕育劑，對鐵水進行孕育處理。當前，我國也是球墨鑄鐵生產(chǎn)大國，從2004年起我國球墨鑄鐵的年產(chǎn)量就已超過500萬噸，位居世界第一。上世紀六十年代，我國的眾多科研人員在經(jīng)過了大量的試驗研究后，最終在1964年宣布成功研制了稀土鎂球墨鑄鐵，這一發(fā)明大大改善了我國的球墨鑄鐵質(zhì)量問題，也帶動了我國球墨鑄鐵的發(fā)展。 鐵素體球墨鑄鐵金相組織圖 珠光體球墨鑄鐵金相組織 混合基體球墨鑄鐵的金相組織。多應用在柴油機曲軸、連桿等部件的制造中[13]。（3）混合基體型球墨鑄鐵：以珠光體和鐵素體的混合組織作為基體的球墨鑄鐵。 球墨鑄鐵的基體組織[14]球墨鑄鐵的性能與其組織緊密相關。因為石墨的強度、塑形和韌性基本為零，對于鑄鐵的力學性能來說，石墨相當于基體組織中的孔隙，因而石墨對基體具有一定的割裂作用。若想獲得單一的球墨鑄鐵鑄態(tài)組織，并獲得組織單一的鑄件，可以通過控制工藝條件，比如加入某些合金組織、熱處理等方式，以達到改變各組織間含量比的目[15]。在不同的過冷度下，鐵水連續(xù)地分別進行亞穩(wěn)定和穩(wěn)定共晶反應形成滲碳體與石墨和珠光體共存的組織。球墨鑄鐵的強度與普通的灰鑄鐵相比更加優(yōu)秀。由于金相組織中含有較多的球狀石墨，使它的耐磨性優(yōu)于同樣基體的灰鑄鐵、碳鋼以及低合金鋼。球墨鑄鐵具備良好的抗氧化性，而球墨鑄鐵抗氧化性的優(yōu)良主要體現(xiàn)在兩個方面，一是化學成分，二是石墨形態(tài)。石墨形態(tài)對鑄鐵抗氧化性有一定的影響，而且不同形態(tài)的石墨，導致發(fā)生氧化時的過程也不同。例如對球墨鑄鐵表面進行激光熔凝處理，可以在球墨鑄鐵表面得到一層具有高硬度，高耐磨性的涂層，同時使球墨鑄鐵保持原有的韌性[20]。由于只在基體表面熔覆很薄的一層涂層，就能達到在低成本鋼板上制成高性能表面的目的，從而代替了用貴重、稀有金屬材料制作的高級合金，降低了能源和資源消耗。目前添加的納米顆粒主要是納米碳化物、納米氮化物、納米氧化物、納米金屬、納米合金等[25]。激光表明改性主要以高能激光束為熱源，利用激光具有的高亮度、高方向性和高單色性的特點，作用在金屬或非金屬材料上，金屬表層和所吸收的激光的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽共牧蠝囟壬?、表面熔化或汽化，以實現(xiàn)各種加工[27]。激光重熔過程是熔化、結(jié)晶的過程，其結(jié)晶過程依從于快速熔凝的基本理論，主要是界面穩(wěn)定性理論和成份過冷理論及絕對穩(wěn)定性理論。激光重熔技術與其他技術相比擁有鮮明的技術特點[29]。⑷相對于表面滲氮，滲碳，滲硼等化學熱處理技術，激光重熔技術不需要將基底加熱到高溫并長時間保溫，生產(chǎn)工藝上更為簡單，而且速度更快。⑺對材料表面性能的優(yōu)化效果顯著，可制備擁有特殊組織性能的涂層，增強材料表面的硬度，耐磨性，抗腐蝕性等。下面主要對激光表面重熔過程中的激光器輸出功率、掃描速度、光斑尺寸大小等工藝參數(shù)的選擇和確定等進行簡單的分析和介紹。當其余工藝參數(shù)恒定時，隨著激光功率的增大，獲得的重熔層的厚度也越大；在重熔層深度一定的情況，激光功率越高，重熔區(qū)的面積也就越大。而且采用掃描速度越低，獲得的表面形貌越好。當試驗之前要選擇合適的激光重熔工藝參數(shù)時，首先要研究與分析被處理工件的性能、組織、所需材料的應用領域、質(zhì)量要求等，計算出重熔層的深度，寬度以及各種機械性能，并以此決定重熔時的工藝參數(shù)。由于激光重熔技術在目前的實驗條件并不算特別成熟，而且對該技術的影響因素較多，所以激光重熔技術在近年來的發(fā)展雖然很快，但各種殘留的問題也限制了重熔技術的進一步發(fā)展和應用，對此，經(jīng)過研究與探討，對激光重熔技術今后的發(fā)展方向總結(jié)出了以下兩個方面。 激光重熔技術工業(yè)應用實例由于大功率CO2激光器的出現(xiàn)，使得激光技術在表面處理方面上擁有了廣大前景，涉及了多項領域，包括冶金、機械、汽車、航天、石油等重要行業(yè)，既能對社會發(fā)展產(chǎn)生促進作用，又能帶動經(jīng)濟發(fā)展。工業(yè)上可以通過激光重熔表面改性技術來提高鑄鐵表面的耐磨性。而激光重熔工藝處理可以改善球墨鑄鐵的表面性能，激光重熔可以在球墨鑄鐵表面獲得高硬度、高耐磨性和高溫性能的改性層，因此對這類工件進行激光重熔處理，獲得具有所需性能的球墨鑄鐵材料，便具有重要的實際意義。 球墨鑄鐵金相組織 實驗儀器本文實驗所用的儀器中恒溫干燥箱、研磨罐和超聲波清洗機是在激光重熔前使用的儀器，YLS5000型光纖激光器進行激光重熔，DK7763型電火花數(shù)控線切割機床對試樣進行線切割，鑲嵌機、金相試樣預磨機和拋光機是在線切割之后使用的，HXD1000TM/LCD自動轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯微硬度計和VHX600K超景深三維數(shù)碼顯微分析儀的作用是最后對試樣進行性能測試和分析。這些過程的實現(xiàn)都是在NC控制和監(jiān)測下完成的。 激光重熔本次實驗用的激光器是光纖激光器，這是一種以光纖作為工作介質(zhì)的激光器。光纖激光器也分為多種類型，有染料光纖激光器、稀土元素摻雜光纖激光器、和非線性光纖激光器等。（2） 擁有積木式的現(xiàn)代光纖激光概念（3） 光纖激光器的成本與等效的傳統(tǒng)激光器相比更低，性價比更高。 激光重熔工藝參數(shù)試樣編號激光功率掃描速度光斑大小11500 W6 mm/s5 mm5 mm22000 W6 mm/s5 mm5 mm32500 W6 mm/s5 mm5 mm YLS5000型光纖激光器激光重熔之后，再次進行線切割，將直徑50 mm，高度10 mm的珠光體基底球墨鑄鐵重熔樣品，用電火花線切割機沿熔道方向切割為合適的尺寸。（2）細磨：經(jīng)過粗磨的樣品，細磨時非常必要的一個階段，在經(jīng)過細磨之后，樣品表面更加光滑，從而有利于后續(xù)的拋光。首先在預磨機上，鋪好相應型號的砂紙，然后打開自來水做為潤滑劑，同時水也作