序言

　　随着激光技术的发展，激光表面强化逐渐成一种主要的表面处理技术。传统激光表面处理多采用 CO2，YAG 等激光器，在强化工艺方面进行了大量研究。由于光纤激光具有光电转换效率高、光束质量好、生产效率高等特点，在激光表面强化领域具有非常好的应用前景。

　　激光熔凝是一种重要的激光表面强化工艺方法。受激光光斑尺寸的限制，工件难以一次整体进行熔凝，通常需要进行多道搭接处理。激光功率和搭接扫描间距等工艺参数对激光熔凝硬化层的组织和性能会产生影响。而目前相关研究采用 CO2 激光居多，光纤激光熔凝处理的数据较少。 因此文中研究选择45 钢作为试验基材，结合微观组织、硬度和摩擦磨损试验等分析，研究光纤激光功率和扫描间距对45 钢熔凝处理的影响规律，为光纤激光的熔凝强化处理提供参考。

　　1 实验方法

　　试验所用基体材料为45 钢，基体组织为铁素体+珠光体，显微硬度约为 220 HV0.2， 化学成分如表1所示。试样尺寸为100mm×60mm×10mm。激光器为 YLS-2000 光纤激光器。光学分析采用奥林巴斯 BX51 显微镜，显微硬度分析采用 HVS-1000Z维氏硬度计，摩擦磨损试验采用 SＲV 摩擦磨损试验机，磨损试样采用 Smatouius 电子天平进行称重，其测量精度可达到0．01 mg。

　　首先选择激光扫描间距为 1．5 mm，在 45 钢试块上进行多道熔凝试验，工艺参数如表2 所示；熔凝处理前采用丙酮将表面的油污清洗干净，然后对激光熔凝层进行金相和显微硬度分析，金相试样制备先机械磨抛后，采用4%的硝酸酒精液进行腐蚀；显微硬度加载载荷为1．96 N，保压时间15 s。 并对每组工艺参数试样进行摩擦磨损试验，磨损试验采用线接触干摩擦方式，上试样为圆柱形的 GGr15 标准试样，表面硬度为62．5 HＲC，下试样为试验试样，试样尺寸为 φ24 mm ×7．88 mm 磨损试验参数如表3 所示。

　　在此基础上进一步分析扫描间距变化对熔凝层性能的影响规律，试验选定激光功率为 1．4 kW 搭接扫描间距根据分析结果确定。熔凝结束后的组织、硬度、耐磨试验分析方法同上，此处不再赘述。

　　2 实验结果及讨论

　　2.1 不同激光功率熔凝实验

　　图1 所示为4 种激光功率参数的熔凝处理横截面，可以观察到后道处理对前道熔凝层具有热影响作用。由于选用激光热源为高斯热源，单道熔凝区呈碗状分布，后道熔凝对前道熔凝层存在热影响作用。另一方面，随着激光功率的增加，熔凝层深度不断增加，4 种激光功率参数的熔凝层深度均超过了1．0 mm。