球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來,我國汽車業(yè)發(fā)展十分迅速,球墨鑄鐵由于具有良好的工藝性能和使用性能,作為汽車覆蓋件模具的常用材料。然而目前球墨鑄鐵模具的使用壽命不高,對球墨鑄鐵進(jìn)行表面強(qiáng)化十分重要。本文圍繞球墨鑄鐵QT600—3的激光相變硬化展開了數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究。
　　 本文首先建立了球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化溫度場的三維模型,采用商業(yè)軟件ProCAST計(jì)算了表面淬火時(shí)的溫度場。根據(jù)溫度場預(yù)測了硬化層深度和寬度。在激光功率為800W～1000

2、W,激光掃描速度在2mm/s～2.667mm/s,光斑直徑在4mm～5mm時(shí),硬化層深度在0.2mm～0.64mm之間,硬化層寬度在2mm～3.7mm之間。激光功率的增大、掃描速度的減少都會(huì)使硬化層深度和硬化層寬度得到增加。通過數(shù)值模擬,揭示了采用較低的激光功率和掃描速度,大的光斑直徑時(shí),可有效的提升球墨鑄鐵CO2激光相變硬化層深度。
　　 采用固體激光,對珠光體型球墨鑄鐵QT600-3進(jìn)行了激光相變硬化試驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果。

3、試驗(yàn)后的表面宏觀硬度一般在50HRC以上,近表層的顯微硬度在600HV～920HV之間。獲得了金相組織的變化,獲取了試驗(yàn)后的硬化層深度和寬度。探明了硬化層深度與工藝參數(shù)之間的線性回歸關(guān)系。通過對試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的對比分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬可以對球墨鑄鐵QT600-3激光相變硬化的工藝設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　 為提升使用CO2激光時(shí)的球墨鑄鐵相變硬化層深度,進(jìn)一步對珠光體型球墨鑄鐵QT600-3開展激光相變硬化試驗(yàn)研究,驗(yàn)證

4、數(shù)值模擬結(jié)果。試驗(yàn)的工藝參數(shù)范圍為:激光功率為630W～800w,激光掃描速度在1mm/s～2mm/s,光斑直徑取為8mm。試驗(yàn)后的表面宏觀硬度一般在48HRC～60HRC之間,近表層的顯微硬度在600HV～913HV之間。硬化層組織主要為針狀馬氏體、殘余奧氏體等。分別探討了宏觀硬度、硬化層深度與功率和速度之間的基本關(guān)系。試驗(yàn)得到的硬化層深度在0.53mm～0.95mm之間,結(jié)果表明,采用較低的激光功率和掃描速度,大光斑直徑的工藝參數(shù)時(shí)

5、,可有效提升球墨鑄鐵CO2激光相變硬化層深度,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬的預(yù)測相吻合。探明了硬化層深度與工藝參數(shù)之間較好的線性回歸關(guān)系。試驗(yàn)對優(yōu)化球墨鑄鐵汽車覆蓋件模具的激光相變硬化工藝具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。為更好的分析和理解球墨鑄鐵的激光相變硬化過程,文中補(bǔ)充45鋼和混合基體型球墨鑄鐵的激光相變硬化試驗(yàn)結(jié)果,并將其與珠光體型球墨鑄鐵激光相變硬化后的組織變化進(jìn)行比較,石墨球?qū)η蚰T鐵的激光相變過程影響較大,珠光體含量增高有助于激光相變硬化過程的實(shí)