45鋼激光碳硼合金化工藝優化及最優工藝下合金化層的組織與性能

李海濤，程景甜，樊帥奇，徐金富

(1.寧波工程學院材料與化學工程學院，寧波 315211；2.長安大學材料科學與工程學院，西安 710061)

0 引 言

工程上常采用氣體滲碳、滲氮、硼化等方法進行表面改性來提高材料的表面硬度和耐磨性[1-2]，但這類方法操作周期長，工藝難以準確控制，工序復雜，成本高，且制備得到的滲碳層和氮化層較薄、硼化層脆性大易脫落，限制了其應用[3-5]。

激光合金化法作為一種新型表面處理方法，具有工序簡單、操作周期短、無需淬回火工序、基體熱變形小等優點，近年來得到快速發展[6-7]。目前，激光合金化法常采用鉻、鉬、鈦等金屬元素和硼、碳等非金屬元素對工件表面進行改性。KOTARSKA[8]通過激光合金化法在EN-GJS 350-22 球墨鑄鐵表面進行鈦合金化處理，發現表面合金化層的硬度和抗沖蝕性能較基體有所提高。張秀香等[9]通過激光合金化法在45鋼表面制備了硼合金化層，其表面硬度可達1 300 HV，但表面存在脆性大、易開裂等缺點。作者[10]在前期研究中通過激光合金化法在45鋼表面制備了碳合金化層，發現其表面硬度可達620 HV，與硼合金化層相比，碳合金化層硬度較低但韌性較好。目前，通過激光合金化法對鋼材進行表面改性的相關研究均主要采用一種合金化元素，關于二元合金化層的研究鮮有報道。為此，作者在前期研究的基礎上，經試驗分析與可行性探討，通過激光合金化法在45鋼表面制備出碳硼二元合金化層，以期改善單一碳合金化造成的硬度不足，以及單一硼合金化造成的脆性大、合金化層較薄等問題[9-10]；……