2.2 残留奥氏体分布
图5为采用VIDAS型图象分析仪测定的激光强化试样冷处理前后不同微区残留奥氏体含量。由图5可知，在渗碳激光强化复合处理条件下，硬化表层形成了大量的残留奥氏体，且其含量沿硬化区层深方向逐渐减少。在激光快速加热过程中，材料表面直接与激光束相互作用，因而表面温度最高，作用时间最长，致使渗碳表层中的碳化物溶解得较为充分，所形成的奥氏体具有较高的含碳量。此外，由于18Cr2Ni4W钢是一种合金元素含量比较高的渗碳钢，大量镍和铬元素的存在，导致材料马氏体相变点降低，在这些因素的综合作用下，促使表层形成大量的残留奥氏体组织。随着距表面距离的增加，由于加热温度降低，作用时间缩短，以及钢中碳含量的减少，致使在高温下所形成的奥氏体碳浓度降低，从而减少了残留奥氏体含量。对渗碳激光强化复合处理后的试样直接进行冷处理，大量的残留奥氏体将转变成马氏体，残留奥氏体含量明显降低。值得注意的是，在激光硬化层中含有少量的残留奥氏体，有助于提高材料韧性和塑性，同时，在经受塑性变形时，残留奥氏体可以转变成马氏体，有利于被处理材料耐磨性的提高［1］。 模具网 ugproe.com
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图5 残留奥氏体沿硬化层深分布曲线
Fig．5 Residual austenite distribution
curve along depth of hardened zone 模具网 ugproe.com
2.3 显微硬度分布
图6是不同扫描速度下，显微硬度沿激光硬化区层深的分布曲线。由图6可见，在不同扫描速度下，距表面0.1～0.5mm范围内硬度值发生不同程度的降低，出现软化现象。材料的性能是由其成分、组织和结构所决定的，在渗碳激光强化复合处理条件下，虽然表面层具有很高的含碳量，但由于该区域内大量残留奥氏体的存在，使材料的表面层的硬度降低。此外，晶粒大小也是影响材料硬度的一个重要因素，通过对复合处理后材料晶粒度的测量发现，晶粒由表及里逐渐变细，造成这种现象的原因归因于激光加热时所产生的温度场分布。靠近表面处晶粒比较粗大，促成表面硬度的降低；在亚表层，由于具有相对较高含碳量和较少的残留奥氏体，加之该区域具有较大过热度，冷却速度快，组织细小，因此具有较高的硬度值；在过渡层和高温回火区，由于其组织分别是由马氏体和α基体上分布回火析出的碳化物及回火索氏体组成，因此，硬度在该区域发生陡降，至高温回火区降到最低值。冷处理后，由于大量的残留奥氏体转变成马氏体，表面硬度提高了30％。由图6也可见，扫描速度对硬化层硬度有影响，随着激光扫描速度增加，硬化层硬度有所提高。这主要是由于随着扫描速度增加，降低了高温下所形成奥氏体的含碳量，促使残留奥氏体含量减少以及晶粒细化和缺陷密度的提高，从而导致硬度升高。
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图6 不同激光扫描速度下显微硬度沿硬化层深分布曲线
Fig．6 Microhardness distribution curve along depth
ofhardened zone at different scanning speed
3 结论
（1） 18Cr2Ni4W钢经渗碳激光强化复合处理后，其硬化区可分为3层：第一层为完全淬硬区，其表面是由针状马氏体、渗碳体和残留奥氏体组成，亚表面是由针状和板条两种形态马氏体及残留奥氏体组成；第二层为过渡层，是由马氏体和α基体上分布回火析出的碳化物组成；第三层为高温回火区，由回火索氏体组成。
（2） 经复合处理后，表面硬化层形成大量的残留奥氏体组织，且其含量沿硬化层深方向逐渐减少。经冷处理，残留奥氏体含量明显减少。
（3） 经复合处理后，由于表面层大量残留奥氏体的存在，表面出现软化现象。增加激光淬火扫描速度，淬硬层显微硬度增加。 中国模具视频网
