[发明专利]对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法

权利要求书

1.对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将配比的抛丸机叶片的原料成分投入中频感应电阻炉中熔炼，升温至1535～1555℃，将熔炼的铁水浇筑到预先用砂子制成的抛丸机叶片模具中进行铸造；

2)铁水冷却成型后得到抛丸机叶片，将抛丸机叶片从砂型模具内取出，去除表面残留的砂子和浇冒口，清理抛丸机叶片上的飞边和毛刺；

3)根据抛丸机叶片不同区域性能要求和控制冷却条件，选择激光加工参数；

4)在激光相变硬化装置上将抛丸机叶片预热到120℃后，对抛丸机叶片按照扫描路径进行相变强化，步骤如下：

41)对抛丸机叶片进行黑化处理；

42)利用加热器对抛丸机叶片预热到120℃；

43)启动光纤激光器，光纤激光器输出的光束进入宽带扫描转镜，宽带扫描转镜将激光转成宽带激光，即线形光斑，通过激光头聚焦于工作台上的工件表面；

44)根据抛丸机叶片划分不同区域冷却速度的要求计算结果，设置激光器加工的功率、扫描速度，光斑尺寸以及扫描路径；

所述抛丸机叶片不同区域性能要求，抛丸机叶片工作过程中，受到弹丸持续的冲击产生循环应力，弹丸在抛丸机叶片上发生滚动摩擦和滑动摩擦，根据抛丸机叶片使用的性能要求，叶片表面划分为冲击区和滑动、磨损区，冲击区弹丸入射角为20°，滑动、磨损区弹丸入射角为0°，滑动、磨损区的磨损高于冲击区，造成基体材料变形和碳化物扩展断裂失效，弹丸在冲击区与抛丸机叶片发生冲击磨料磨损，在滑动、磨损区由于离心力的作用半径大，发生大的滑动摩擦，滑动、磨损区需具有高的冲击韧性和耐磨性，冲击区需具有比滑动、磨损区小的冲击韧性和耐磨性；

所述抛丸机叶片不同区域控制冷却条件，根据材料的过冷奥氏体等温冷却转变曲线即TTT曲线，或者过冷奥氏体连续冷却转变曲线即CCT曲线，得到获得组织达到一温度的最长冷却时间或最小冷却速率，根据抛丸机叶片弹出弹丸的一端位置为起点，设定一距离范围内预期的组织；抛丸机叶片表面和心部的冷却速度不同，抛丸机叶片沿截面从表面到中心划分为表层区域、亚表层区域和心部，表层区域通过控制冷却速度获得预期的组织进而满足力学性能要求，亚表层区域和心部通过缓速冷却，避免冷却速度区域已经转变的马氏体或贝氏体组织因温度回升过高而发生过回火，影响抛丸机叶片的使用性能。

2.根据权利要求1所述的对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法，其特征在于：抛丸机叶片的成分及质量百分比为：C：2.8～3.2％，Cr：4～5％，Si：0.4～0.8％，Mn：0.5～1.2％，P≤0.035％，S≤0.035％，Re≤0.05％，余量为Fe和通常炼钢中存在的化学元素。

3.根据权利要求1所述的对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法，其特征在于：将熔炼的铁水温度降至100～1420℃时，浇筑到预先用砂子制成的抛丸机叶片模具中进行铸造。

4.根据权利要求1所述的对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法，其特征在于：激光相变硬化装置包含用于运载抛丸机叶片的工作台以及用于对其预热的加热器，光纤激光器输出光路上依次布置宽带扫描转镜和激光头，宽带扫描转镜将激光转成宽带激光，即线性光斑，通过激光头聚焦于工作台上的抛丸机叶片表面。

5.根据权利要求1所述的对抛丸机叶片表面激光相变硬化的方法，其特征在于：激光器加工的功率为2.5KW、扫描速度5mm/s，光斑尺寸10mm×4mm，选择无搭接的扫描路径。