专利名称：铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法
技术领域：
本发明属于材料表面热处理领域，更具体的说，是涉及一种使用高能量密度激光束对铬钼铜铸铁工件表面处理使其产生固态相变硬化的方法。
背景技术：
铬钼铜铸铁强度高、热疲劳性能好，已广泛应用于制作各型发动机的汽缸体、汽缸盖、汽缸套及机床构件等工件。铬钼铜铸铁虽然比普通灰铸铁有较好的耐磨性能，但在与硬度较高的材料配副时，便因难以承受强烈的摩擦磨损而很快失效，使用寿命达不到设计要求。为了提高工件的使用寿命，工件的表面硬度一般需要达到HV550，硬化层深度应为0.4mm以上，常规的热处理方法难于达到这一要求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可有效地大幅度提高铬钼铜铸铁工件表面硬度，且形成一种软、硬相间区，与高硬材料配副时，耐磨性良好，使用寿命长的激光固态相变硬化处理方法。
本发明通过下述技术方案实现一种铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法，包括下述步骤(1)将铬钼铜铸铁工件的待处理表面清理干净，去除油污；(2)将吸光涂料均匀的涂抹在铬钼铜铸铁工件待处理表面上；(3)将上述带有吸光材料的工件放在工作台上，激光束的离焦量为L；(4)工件旋转或激光束移动，选用1.0×103～1.2×104W/cm2的功率密度快速扫描加工表面，使其加热到熔点以下相变点温度以上，借助冷态工件自身使加热点快速冷却，产生相变硬化；(5)自然冷却到室温后，进行表面清理、检查。
上述激光束离焦量为10～25mm。
上述激光束的输出功率为700～1500W。
上述激光束的光斑直径为2～4mm。
上述激光扫描速度为0.5～3m/min。
采用本发明的方法处理的工件表面层组织细密、表面硬度高且分布均匀，耐磨性好。表面光洁无裂纹，工件的使用寿命长。而且变形小。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法包括下述步骤首先，将铬钼铜铸铁工件的待处理表面清理干净，去除油污。可以使用常规的表面清理方法，如使用丙酮擦洗等。
再将吸光涂料均匀的涂抹在铬钼铜铸铁工件待处理表面上。可以使用常规的吸光涂料，如TH-2型吸光涂料。
将上述带有吸光材料的工件放在工作台上，使激光束离焦量为L，L一般为10～25mm。
根据硬化层深及加工余量要求选择1.0×103～1.2×104W/cm2的功率密度，即确定激光束的输出功率P(W)、激光扫描速度V(m/min)、光斑直径d(mm)。激光束的输出功率可以为700～1500W，激光扫描速度为0.5～3m/min，光斑直径可以为2～4mm。功率密度＝4P/πdV。
在确定的激光功率、扫描速度的条件下，工件旋转或激光束移动快速扫描加工表面，使其加热到熔点以下相变点温度以上，产生相变硬化。待自然冷却到室温后，最后进行表面清理、检查。
实施例对φ125汽缸套激光固态相变硬化处理，其按如下步骤进行首先，将该汽缸套待处理表面用丙酮擦洗干净，彻底清除油污。使用TH-2型吸光涂料均匀的涂抹在汽缸套待处理表面上。将汽缸套放在旋转工作台上，选用焦距为350mm的聚焦透镜，离焦量L为20mm。光斑直径是2.5mm。汽缸套旋转，旋转速度是2r/min，激光头随之沿轴向往返移动，以P＝1150W、V＝1.6m/min的速度扫描加工表面，使其快速加热并快速冷却产生固态相变硬化。待工件自然冷却到室温后，进行表面清理、检查。经上述处理的汽缸套硬度可以达到HV550以上，硬化层深0.4mm～0.7mm。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将铬钼铜铸铁工件的待处理表面清理干净，去除油污；(2)将吸光涂料均匀的涂抹在铬钼铜铸铁工件待处理表面上；(3)将上述带有吸光材料的工件放在工作台上，激光束的离焦量为L；(4)工件旋转或激光束移动，选用1.0×103～1.2×104W/cm2的功率密度快速扫描加工表面，使其加热到熔点以下相变点温度以上，产生相变硬化；(5)自然冷却到室温后，进行表面清理、检查。
2.根据权利要求1所述的铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化的处理方法，其特征在于上述激光束离焦量为10～25mm。
3.根据权利要求1所述的铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化的处理方法，其特征在于上述激光束的输出功率为700～1500W。
4.根据权利要求1所述的铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化的处理方法，其特征在于上述激光束的光斑直径为2～4mm。
5.根据权利要求1所述的铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化的处理方法，其特征在于上述激光扫描速度为0.5～3m/min。
全文摘要
本发明公开了一种铬钼铜铸铁工件激光固态相变硬化处理方法，旨在提供一种提高铬钼铜铸铁工件表面硬度，形成一种软、硬相间区，与高硬材料配副时耐磨性好，使用寿命长的激光固态相变硬化处理方法。该方法包括下述步骤将铬钼铜铸铁工件待处理表面清理干净；将吸光涂料涂在铬钼铜铸铁工件待处理表面上；将上述工件放在工作台上，激光束的离焦量为L；工件旋转或激光束移动，选用1.0×10
文档编号C21D1/09GK1757764SQ20051001562
公开日2006年4月12日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者周志成, 王洪玉 申请人:天津修船技术研究所