第十三届全国青年表面工程学术会议

257 / 2021-04-19 10:32:20

激光冲击梯度结构增强低温渗碳机理研究

激光冲击；梯度结构；低温渗碳；扩散；高密度位错；晶粒细化

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为提高AISI9310钢耐磨损性能，提出激光冲击与低温渗碳复合处理工艺，研究激光冲击形成梯度结构对低温渗碳的影响规律和机理。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪、电子背散射衍射(EBSD)等方法表征得到激光冲击在AISI9310钢表层形成梯度结构特征，对比研究经过激光冲击处理前后AISI9310钢低温渗碳层微观组织和性能。结果表明：激光冲击AISI9310钢将产生塑性变形，使得基体晶格畸变增大，晶粒尺寸和位错密度从表层到基体呈梯度变化，α′-Fe的衍射峰向右移动，晶粒微观应变增大(图2)。激光冲击提高了AISI9310钢低温渗碳层厚度，激光功率密度为6.57GW/cm²时3次冲击将使渗碳层厚度从16μm提升到26μm(图1)，渗层硬度从293.8HV_0.05提升到306.9HV_0.05，增大冲击次数为5次，渗层硬度和厚度提升幅度均有降低；激光冲击使AISI9310钢铁素体晶粒发生择优取向，低温气体渗碳，3次冲击+低温渗碳和5次冲击+渗低温碳的最大织构密度分别是3.53Mud、3.90Mud和3.43Mud(图3)。激光冲击形成的高密度位错(图4)和晶粒细化(图3)为C元素的扩散提供了通道，是增强渗碳的主要原因。