激光束能量分布对激光表面相变硬化过程的影响；二极管激光器与Nd:YAG激光器

摘要： 本研究采用1600W高功率二极管激光器（HPDL）和700W Nd:YAG激光器对AISI 4130钢进行激光表面相变硬化（LSTH）。研究了激光束形状（HPDL的平顶分布与Nd:YAG激光器的高斯分布）对硬化区几何尺寸（深度、宽度及硬化轮廓入射角）、显微硬度（与基体钢的显微硬度偏差MHD）及硬化层中心铁素体百分比的影响。通过场发射扫描电镜和光学显微镜评估激光硬化区的微观结构。结果表明：HPDL产生的最高硬度更大且几何尺寸优于Nd:YAG激光器；其显微硬度偏差和铁素体微量相含量也高于Nd:YAG激光硬化层，这与更高的激光吸收率相关。数据显示HPDL硬化区硬度约698 HV0.1（深度1.02mm），Nd:YAG激光器为698 HV0.1（深度0.98mm）。与炉式淬火热处理（FHT）相比，二极管激光和Nd:YAG激光硬化的硬度分别是FHT的1.38倍和1.22倍。