實(shí)驗(yàn)所采用的CGJ-Ⅲ型激光熱處理寬帶掃描轉(zhuǎn)鏡,是利用光學(xué)轉(zhuǎn)鏡反射使光速快速擺動(dòng),把點(diǎn)光源拉寬成線熱源。有文獻(xiàn)對(duì)線形光源在金屬材料表面產(chǎn)生的溫度場(chǎng)進(jìn)行的數(shù)值模擬顯示,激光光斑前沿材料表面有一預(yù)熱區(qū),由于熱傳導(dǎo)激光光斑的后沿溫度分布形成一個(gè)“尾巴”。對(duì)于功率密度呈高斯分布的熱源,其能量主要集中在光斑中心。
能量密度分布的上述差異,決定了在輸出功率相同的條件下線形光源的掃描速度應(yīng)比圓形光源慢。因而經(jīng)線形光源處理的樣品內(nèi)部碳元素?cái)U(kuò)散比較充分,垂直于掃描方向的淬火層組織分布比較均勻,硬度沿硬化層深分布也比較均勻,波動(dòng)幅度較少。但線形光源前沿預(yù)熱區(qū)的存在增加了材料表面對(duì)激光的吸收率,使得沿掃描方向溫度變化較大,晶粒易于粗化,這可通過(guò)連續(xù)改變掃描速度加以修正。此外,由于線形光斑后沿“尾巴”的存在,冷卻速度較慢,增加了淬火層中的殘余奧氏體含量。前期對(duì)40Cr鋼進(jìn)行線形光源和圓形光源激光淬火實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。值得留意的是,激光淬火層中殘余奧氏體可以在經(jīng)受塑性變形后轉(zhuǎn)變成馬氏體,有利于被處理材料耐磨性的進(jìn)步。
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