渗碳与激光相变强化复合处理16Cr3NiWMoVNbE钢的组织演化

摘要

目的增大16Cr3NiWMoVNbE钢经渗碳强化后的强化层深度,细化晶粒尺寸,提高表面力学性能,并减小工件热变形,缩短工艺周期。方法将渗碳与激光相变强化相结合,利用“短时”渗碳提高表面含碳量,再通过激光快速局部加热,为碳原子扩散提供理想通道,改善强化层深度。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜,分别评价材料的金相组织、高倍显微组织,并通过显微硬度计、纳米力学探针对激光相变强化处理后的硬化层截面硬度、纳米硬度、弹性模量进行测试,揭示渗碳和激光相变复合强化16Cr3NiWMoVNbE钢的组织演化和强韧化机理。结果随着激光能量输入量的增加,复合强化层的深度提高了约50%,显微硬度最大值为792HV,显微硬度提高了约30%,弹性模量、显微硬度呈先增加后降低的趋势,强化层显微组织板条逐渐减少,且尺寸不断粗化,残余奥氏体由薄膜状转变为块状,数量逐渐增加,碳化物聚集球化且数量减少。结论16Cr3NiWMoVNbE钢经渗碳和激光相变复合强化后,得到了塑韧性优异的复合强化层,为航空发动机关键传动部件表面强化提供了新思路和理论支撑。