武漢武鋼華工激光大型裝備有限公司　莫衡陽 熊大輝 蔡菲菲 王喜 王愛華

　　一、研究目的

　　采用3kW半導體激光設備，通過添加亞微米B^₄C陶瓷相進行激光合金化，提高45鋼的表面硬度和耐磨性，具有廣泛的工程意義。

　　二、研究方法

　　試驗設備采用武鋼華工激光公司生產的3KW半導體激光器機器人表面處理及再制造系統， 激光熔覆工藝為：激光功率2KW，掃描速度30mm/s，光斑大小3mm，搭接率為50%，陶瓷層的預置厚度100微米。

　　利用XJL-03型顯微鏡進行熔覆層組織分析，采用HVS-1000A維氏硬度計測定熔覆層的顯微硬度，測量時載荷0.2kg，加載時間為10s，熔覆層不同深度部位測量5點值進行平均，繪制成橫斷面硬度分布圖。

　　三、試驗結果

　　圖1為激光合金化層的橫斷面形貌，強化區由合金化區、淬火區和熱影響區組成。典型金相組織如圖2所示，組織特征為細密枝晶上分布著亞微米的陶瓷相。

圖1 激光合金化層橫斷面形貌

圖2 合金化層從表面到基材組織變化

　　圖3為合金化層橫向硬度分布，由圖中可以看出，合金化層內的硬度達到HV^_0.2 1100，層深約為200微米，由合金化層到基體，組織由全馬氏體過渡到半馬氏體，最后到基體，硬度也呈逐漸下降的趨勢。

圖3 合金化層橫向硬度分布

　　四、結論

　　采用高功率半導體激光器進行激光合金化時，激光與亞微米B₄C相具有極高的耦合作用效率，合金化效率高，合金化層均勻，硬度提升到HV_0.2 1100，為45鋼耐磨性的提升提供了途徑。