摘要：目的通过模拟计算得出45钢激光淬火温度场的瞬变规律和微观组织相变规律,得出马氏体的形成与转变程度,测出淬火相变硬化的层深与层宽。方法基于COMSOL Multiphysics建立碟片激光器对45钢激光淬火过程的热力耦合模型,利用JMatpro计算45钢激光淬火过程中的物性参数变化,对模型物性参数进行修改,并以4000W碟片激光器对45钢进行激光淬火试验,通过Axioskop2扫描电子显微镜、Zeiss-∑IGMA HD场发射电子显微镜、HXS-1000A显微硬度仪分析45钢淬火组织和相变硬化规律。结果相同功率下,碟片激光器与传统激光器相比,激光淬火相变硬化层及热影响区明显增大,相变界限清晰,淬火影响区呈高斯分布,完全相变区组织转变效果较好,热影响过渡区沿高斯弧线近似等距分布。激光淬火层由表及里依次为完全淬火相变区、不完全淬火区和芯部基体,完全淬火区形成致密细小的针状马氏体和少量残余奥氏体,淬硬层呈高斯分布,深达1084.589μm,最大宽度9761.989μm,硬度达到799HV,不完全淬火区厚度为361.533μm。结论试验结果与模拟计算结果吻合,COMSOL可实现对激光淬火过程的有效模拟。

关键词：碟片激光器 激光淬火 相变 微观组织 数值模拟 

单位：辽宁科技大学机械工程与自动化学院; 辽宁鞍山114051; 中国能建东电一公司锅炉项目部; 沈阳110179