1、lCS 25. 220. 20 A 29 Ge 中华人民共和国国家标准GB/T 18683._.2002 钢铁件激光表面淳火Laser surface hardening of iron and steel parts 2002-03-10发布2002-08-01实施中华人民共租国发布国家质量监督检验检瘟总局229 G B /T 18683-2002 前-EE 丰标准的附录B)句规范性附录，附录A为资料性附量自本标准由中国机械工业联合会提出。丰标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技本委员会归口。丰怀准负责起草单位g武汉材料保护研究所。丰标准参加起草丰位z华中科技大学、沈阳大陆激光成套设备有限公司
2、。本标准主要起草人:潘邻、吴于健、温泼听、陶锡麟、陶曾毅、陶兴启、段新华。G B /T 18683- 2002 钢铁件激光表面淳火。引言激光在西梓业是一项金属材料及零件表面快速强化的技术，可以提高表面硬度、强度、耐磨性，同时又使心部仍保梓较好的综合力学性能。由于该五艺过程在局部快速加热及自碎业条件下完成可极大地减少被摔1-;Ie激Jt器产生的红光或其他装置产生的可见光进行对准。5.2 工件的表面预处理为增强工件对激光辐射能量的吸收.在激光表面摔火前需在其表面形成一层对激先有较高吸收能力的覆层，一般来月I磷化处理或涂覆古有各种吸光物质的涂料。覆层的选择应满足下列要求a)能提高工件对激光能量的吸收
3、率，b)具有良好的热传导性能，处理前与工件附着性好，具有良好的化学稳定性，c)对激光表面榨火层的成分、组织结构无影响sd)覆层材料应不属诱发被处理材料表面裂纹;e)涂覆工艺简便，覆层均匀，f)有良好的防锈作用，对工件表面不腐蚀3g)处理后容易清洗、去除或无需清洗即可装配使用h)易于存放、无毒害、无污染、无剌激。无论预处理采用磷化还是喷刷涂料，均要求表面覆层均匀，厚薄控制适当，且全部覆盖需激光硬化部位。5.3 工艺规范的制定5.3. 工艺制定原则工件的材质、顿处理是件、技术要求(硬度、相变硬化区县热影响区深度、处理前后的企相组织等)句应造奇激光表面洋业的工艺特点.5.3.2 工艺参鼓及楠互关罩激
4、光表面津火主要工艺参数包括激光器输出功率P、作用于工件表面的光斑面积3、扫描速度等。激克摔火硬化层深度H与主要工艺参数的关旱如下Iloc主SV 5.3.3 当激光表面洋火丽积较宽时，需采用扫描带搭接方式处理。搭接革数宜取为王川2J%，Jtt胃公式如下GB/T 18683-2002 搭接系数=茹苦在叫有条件时可采用宽光束摔虫，以减少搭接次数。5. 3. 4 工艺参敬的确定a)根据被加工工件的材料特性、形状及尺寸、表面质量、设备条件、激光光束性质、预处理方法等具体条件确定工艺垂数(激光功率、扫描速度、光斑尺寸等。b)根据工件自身特点，事考已有实验数据确定工艺参数范围，通过验证后确定王艺垂数。叶在确
5、定工艺参数的过程中要充分考虑表面预处理及保护气体的影响。5.4 操作记录操作记录应包括E工件名称、材质、原始状态、技本要求、工件形状及处理部位、激光设备型号及电器参数、工作气体成分及流量、预处理方法、工艺参数和处理效果等.该记录应有有关人员签名，并保存一定期限。6 质量要求及检测检验人员应按技术要求、工艺文件、取样方式及数量进行检验。6.1 外观6.1.1 用肉眼或低倍放大镜观察，激光表西洋业表面不得有裂纹、伤痕、蚀坑及其他影响使用的缺陷。6.1.2 用于触摸禅虫表面的扫描带可有微凸感觉。6.1.3 激光表面摔火作为最后工序的工件，表面不得有熔化现象。撒光表面拌火后需进行磨削加工的工件，其激光
6、表面摔火熔化层深度不得超过后序加工余量。6.2 表面粗槌度的检测按GB/T1031和GB/T3505评定激光表面摔火工件的表面粗糙度，激光表面悴业作为最后工序的工件，经激光表面F事业后表面粗糙度等级降低不得越过一个级别。6.3 硬座检测6. 3. 1 表面硬度表面硬度测量应采用9.8N-98N负荷的维氏硬度计(GB/T4340.1)测量或小负荷维氏硬度计(GB!T 4340. 1)测量;当硬化层深度在0.2mm以下时，硬度it负荷不超过49N1J 采用其他硬度法测量所得数值仅供参考。6.3.2硬度分布应用显微硬度法(GB/T4342及GB/T9790)测量激光表面淳火后硬化层的硬度分布。显微硬
7、度试样制备按6.4进行圄测量中bD载荷时应平衡均勾、不得有冲击和震动.测量时所得压痕应为轮廓清晰的菱形，以保证检验结果的j准确性。6.4 盘相检测6.4.1 取样所选取的生相试样必须具有典型性.要充分考虑到试样切取部位和被检测面的取向，若要观察激克表面摔火硬化层的深度、硬化区的盟微组织及晶粒度，应取垂直于试样表面的横截面作为观察面。某些不能直接取样的工件，可用具有与工件相同材料、相同原始状态、相同预处理方法及相同激光表面摔火是件的试样代替，但试样厚度不得小于lOmmo用切割机取样时要不断喷水冷却，避免因受热和外力作用引起金相组织发生较大变化。6. 4.2 制样l)对骨髓等基体存在不均匀坦担的材
8、料，激光表团摔火后的表面硬度可用负荷不大于1.96N的显微硬度法测量:;1 GB/T 18683-2002 根据工件的形状和尺寸，选择不同的方法制作金栩试梓(镶嵌或夹板夹持)，井根据平同材料果用iIt当的化学侵蚀剂屉示其金相组织。当采用砂轮切割机取样时，切口断面应先磨削去除不少于0.5mm厚度的表层，然后制备金柑磨面。试样在制备过程中不得改变原有的盘相组织及硬度，应尽可能减少硬化层表面的磨削髦，不得使边缘形成圆角。6, 4, 3 显微组织激光表面降大后，在材料的硬化区中应具在和常规碎此处理相似的组织结构和组成相，但组织更加细小、掠散-6, 5 硬化层深度的测量激光表面禅大硬化层深度分为总硬化层
9、深度和高效硬化层深度。采用的测量方法有显微硬度测量法(见附录B)及显微组织测量法。应根据图纸要求在指定部位或指定试样表面按下述方法进行硬化层深度测量。6, 5, 1 里搬砸度测量法a)测量原理根据垂直于试样表面的横截面上的硬度分布确定硬化层深度。即以硬度值为纵坐标，测量点至表面距离为横坐标，绘制硬度随距离变化的曲线.根据曲线上硬度极限出现的坐标值以及开始达到基体硬度的点的坐标值，确定有效硬化层深度和总硬化层深度，b)测量面的制备按6.4进行。c)测量方法见附录Bo6.5.2 显微组组测量法a)测量原理根据零件激光表面瘁火后所引起工件表面至心部显微组织的变化，测定激光表面摔火后硬化层深度。b)测
10、量面的制备按6.4进行。-般用2%4%硝酸酒精溶液或其他适当的侵蚀剂匪示试样的显徽组织(侵蚀剂与普通摔火时相同)。c)测量方法(如图1所示在试样的横截面止，从表面垂直测至月牙形热影响区顶端的距离()为激光表面碎火层总硬化层深度s从表面垂直测至月牙形底部方向的热影响区1/2处的距离(8)为激光表面摔火层有效硬化层深度。区化区碰响-E变影丁1jlii相楠阳、-HH一月4民均.叫咱-圈1激光表面漳火硬化层示意图6.6 硬化层宽度的测量6.6.1 显微硬度测量法a)测量原理根据被处理表面硬度分布确定硬化层宽度。即在被处理表面区域中与激光扫描直向垂直的方向上，以硬度值为纵坐标，基体至测量点的距离为横坐标
11、，绘制硬度随距离变化的曲线，根据曲线上硬度极限点的坐标值以及开始达到基体硬度点的坐标值，确定有效硬化层宽度和总硬化层宽度nb)测量面的制备按6.4进行。c)测量方法见附录Bo:?,l., 口8/T18683 2002 6.6.2 显微组织测量法a)测量原理根据激光表面博火处理后工件相变硬化区、热影响区及慕体组织之间的差异，测定硬化层宽度。b)测量面的制备投6.4进行。c)测量方法(如图1所示)在与激光扫描方向相垂直的横截面上，月牙形热影响区的最宽处为总硬化层宽度(H)，热影响区两端1/2处之间的距离为有效硬化层宽度(Hl)o6.7 仲裁方法在有争议的情况下.以显微硬度测量法作为测定硬化层深度租
12、宽度的仲裁方法。7 安圭防护操作人员为防止激趾辐射或散射，需使用个人防护用品。根据激光曝光周期、波长及输出功率(辐射功率)或输出能量(辐射能量等选择合适的防护眼镜、防护于套及防护胀。真他安全防护按GB10320、GB7247、GB10435规定执行。GB!T 18683一2002附录A(资料性附录iIt光裴面谆央工件的常用材质铜种类型碳素结构锢120、30、35、40、45、50、町、60铜种牌号合盘结构啊116Mn、2町rMnT_40Cr、5OCr，35CrMo，4ZCrMo、40CrMnMo、50CrNl轴承钢i GCr6、旺坤、GCr15、GCr9SiMn，GCr15日Mn弹簧铜16川M
13、n，叫n，5由2Mn，5OCrVA、mMnA、5四MnVB碳章工具铜1T7、T8、T8Mn，T9、TlO、Tll、Tl2、Tl3合金工具铜I 9S1Cr、CrWMn，5CrNiMo，3Cr2W8V、1创CrV，iJCr5MoVlSi，CrI2MoV旦旦一些部Wl叙:r4V、W9Cr4V2，W6Cr5Mo4V2 , Wl 2Cr4V 4Mo 2Cr13、3Cr13，4Cr13，3Cr13Mo、lCr17N12、9Cr8，ZCr13Ni2、例:r18MoVQT400-17、QT450-10.QT500-7.QT6阳3.QT700-2、QT缸)0-2、QT9(川2HT200、HT250、HT30C、
14、HT350KTH300-06、KTH350-10、KTZ450-06.KTZ550-04、KTZ650-02、KTZ70Q-02RuTz50、RuT300、RuT340、RuT380、RuT420由z在相同的世光表面博火工艺参盘下，原始坦织为洋火.，时可靠得最大的硬化居再度.其硬度也鞭高与世火在时破化层串度最哉，硬度也较低.因此应根据材料的具体要求选择适当的预先热处理，附景B(规范性附录)砸化层深度与宽度的显做硬座测量方法显微硬度法检测硬化层深度时、硬度压痕应在以硬化层横截面的月牙形底部与表团垂线为中心的指定宽度为Q.5rnm的范围内垂直于试样表面的一条或多条平行线上进行(见图Il)。屋靠近表
15、面的队痕中心与试样表面的距离应近似于压痕对角线长的2倍，从表面到各逐次压痕中心之间的距离增加最每次不得超过0.1mm(例如d2-dlO.1mm).且两相邻压痕之间的距离应不少于压痕对角线长度的Z.5倍，由绘制的硬度深度曲线确定硬化层深度，即从工件表面到硬度值等于硬度极限的测量占的距离为有效硬化层深度，从工件表面到硬度值等于基体艘度开始点的距离为总硬化层深度也在每一位置处，需至少测量三点硬度，以硬度的平均值作为该点的硬度值。在检测硬化层宽度时，也应遵从上述原则。除有关各方有特殊协议外，硬度试验的载荷一般应为0.98N-l. 9f o G8/T 18683 2002 l. 5mm圄8.1激光襄面漳火硬化层深度与宽应显微硬度测量示意图1h
