清華大學(xué)聯(lián)合霍夫研究所和亞琛工業(yè)大學(xué)，通過(guò)添加材料的方式制造H11。模具鋼粗糙的表面經(jīng)過(guò)激光拋光。h11鋼多少錢(qián)一公斤？通過(guò)使用多步激光拋光方法，目前能夠獲得的更小光潔度是Ra 0.05微米..激光拋光過(guò)程中的高溫度梯度、短作用時(shí)間和多次回火循環(huán)導致細晶粒結構。每次和激光拋光都會(huì )造成表面邊界層中碳的脫碳。伴隨脫碳的CO2和O2的逸出與較少的馬氏體轉變、低硬度和低表面粗糙度密切相關(guān)。同時(shí)，激光拋光會(huì )使表面產(chǎn)生高達926MPa的殘余應力。這項成果發(fā)表在更近出版的《材料與設計》雜志上。
研究背景:
現在工具和模具的應用非常廣泛，它們被設計和制造成各種類(lèi)型以滿(mǎn)足工業(yè)應用，如航空航天、汽車(chē)、電子等。用于壓鑄模具，H系列熱加工模具鋼這是一種重要且廣泛使用的鋼種。如AISIH11熱作。模具鋼它是壓鑄模具中的理想鋼材，具有優(yōu)良的機械性能。這種鋼屬于Cr系列。模具鋼AISIH11鋼具有非常高的硬度?？箾_擊性和韌性使這種鋼非常適合高負荷下的熱金屬成型。那么h11鋼每公斤多少錢(qián)，H11模具鋼它廣泛用于工具和模具加工領(lǐng)域，并已成為許多工具和模具的標準材料，如擠壓模具。激光材料加工在這些模具的制造、修復和表面精加工中變得越來(lái)越重要。例如，Sames等人在文章中指出，激光增材制造， 如引入LPBF和DMD，將用于模具鋼它在該領(lǐng)域占有越來(lái)越大的比重。其實(shí)關(guān)于H11。模具鋼3D打印早在2003年就有報道。關(guān)于近年來(lái)的3D打印H11模具鋼的報告和應用。
然而，無(wú)論哪種3D打印技術(shù)，其表面粗糙度總是不盡如人意。激光選區熔化馬氏體時(shí)效硬化鋼的表面粗糙度小于Ra5μm，目前認為是比較低的水平。因此，經(jīng)常需要通過(guò)后續工藝來(lái)降低表面粗糙度。
可以降低金屬表面粗糙度的相對較新的技術(shù)是激光拋光(LP)。激光表面拋光技術(shù)本質(zhì)上其實(shí)是一種微焊接技術(shù)，通過(guò)熔化表面層的邊界，然后將熔化的層凝固成光滑的狀態(tài)來(lái)實(shí)現。激光表面拋光是一個(gè)分布在空間的熱過(guò)程，是由快速加熱和冷卻引起的極端溫度梯度。
Marrow等人預測，當使用脈沖激光拋光時(shí)，更大冷卻速率可以達到10exp(7)到10(9)K/S。激光拋光工藝是傳統工藝制造工具和模具的更后一道工序，在LPBF和LMD工藝的更后一道工序中使用這種工藝也很有意思。這種嘗試早在2007年就有過(guò)。用激光拋光作為3D打印制造的精加工工藝特別有意思，因為激光打印使用的激光源和激光拋光使用的激光源是一樣的，比如連續激光和圓盤(pán)激光。本質(zhì)上，這些光源也適用于激光拋光。此外，Rosa等人還試圖通過(guò)激光拋光來(lái)改善3D打印316L。不銹鋼產(chǎn)品的表面粗糙度。因此，LP工藝實(shí)際上是利用激光熔化表面粗糙區域形成熔池的過(guò)程， 然后熔池在局部空間重新熔化和凝固以獲得光滑的表面。所以這里的LP過(guò)程不涉及材料損耗的過(guò)程。
參數P3 (a)作用下激光表面拋光時(shí)得到的截面的SEM組織圖；EBSD部分(b)；偽彩色圖像處理技術(shù)獲取紋理方向
主要研究成果
研究團隊首先研究了多通道激光拋光對。模具鋼表面重熔層微觀(guān)結構的影響。采用了四組不同的參數組合。首先，退火模具鋼H11進(jìn)行了研究。然后利用連續激光和脈沖激光進(jìn)行多步重熔，顯著(zhù)降低了表面粗糙度。用表面粗糙度測試儀、XRD、EBSD、GDES和納米硬度計對重熔層進(jìn)行了表征。
激光表面拋光使晶粒細化，顯微硬度顯著(zhù)提高。低碳濃度與低表面硬度密切相關(guān)，更低表面硬度為366Hv。激光拋光后，表面更大殘余應力可達926MPa。一般來(lái)說(shuō)，高溫度梯度，尤其是碳擴散和遷移引起的脫碳，是激光拋光過(guò)程中粗糙度變化、微觀(guān)結構和性能變化的更關(guān)鍵驅動(dòng)力。
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