激光表面淬火对材料疲劳性能的影响研究.pdf

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1、图书分类号：：学校代码妾地學逾遍士！遞论文题激光表面淬火对材料疲劳性能的影响研究硕士生姓名李光辉第一导师姓名林元华（教授）第二导师姓名韩勇（高级工程师）专业学位类型专业硕士工程领域名称材料工程研究方向金属疲劳二〇一五年五月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存

2、和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：年月曰和年月曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

3、明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名、年月摘要井下工具的疲劳给油田生产带来严重的经济损失，如何提高其疲劳性能是一项亟待解决的问题。激光表面淬火是近年来新兴的一项表面处理技术，无论是其理论研究发展或实际生产应用，都已经较为成熟。激光表面淬火使金属表面迅速加热至相变点以上，金属组织奧氏体化，而后随着材料的自身冷却，奥氏体迅速转变为马氏体。在这整个过程中，材料心部组织不变，因此得到了心部韧性好而表面硬度较高的组织。国内外生产己经将激光表面淬火用于航天、汽车、冶金、磨具、机械生产等各行业，一些石油工具也用激光淬火来优化其性能。激光淬火技术应用广泛，然而影响激光淬火质量的工艺参

4、数有多个，若想要得到预期的强化效果，应对各种工艺参数的影响规律进行具体的研究。本文研究了激光淬火对某井下工具用钢的疲劳性能的影响规律。激光淬火处理的工艺参数主要包括激光功率尸、扫描速度和光斑大小等。本文根据实际调研情况，具体研宄了激光功率和扫描速度对材料疲劳性能的影响。文中采用激光器对旋转弯曲疲劳试样进行激光淬火处理，而后在旋转弯曲疲劳试验机上进行疲劳实验；按照数理统计方法对疲劳实验结果进行分析，对比不同激光淬火工艺参数处理的试样与原始试样曲线的差异；利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行分析，对比不同工艺试样疲劳裂纹源区、扩展区和瞬断区的差异；利用金相显微镜和显微硬度

5、分析仪确定淬硬层组织及其厚度。实验发现，激光淬火功率对材料的疲劳性能的影响较大，淬火功率过低，材料表面达不到强化效果，功率太高，淬火层厚度太厚，反倒使得疲劳极限降低，因此在实际操作中要选择使淬硬层厚度在左右的功率；在同样功率下，不同扫描速度对激光淬火材料的疲劳性能影响较小，淬硬层厚度随着扫描速度的增加略有减小。关键词：激光淬火；模型；曲线；钻具疲劳；淬硬层AbstractTherearesevereeconomiclossescausedbythedownholetools'fatigueduringoilfield'sproduction,soitisimportan

6、ttoimprovethefatigueperformanceofdownholetools.Lasersurfacequenchingisasurfaceprocessingtechnologydevelopedrapidlyinrecentyears.Itisalreadymaturebothintheoreticalresearchandproductiveapplicationafterkindsofstudies.Lasersurfacequenchingheatsthemetalsurfaceabovethephasetransformationpointq

7、uickly，：；；；；目录绪论引言钻井工具的疲劳激光表面淬火激光淬火工艺的研究现状激光淬火工艺特点激光表面淬火工艺参数本课题主要内容和研究意义主要内容研宄意义第章应力疲劳寿命曲线及其数理统计方法应力疲劳寿命曲线正态分布统计数理模型及其线性归化疲劳方程及其线性拟合升降法预测疲劳极限本章小结：第章实验原理及实验方案实验原理激光与金属材料的相互作用激光表面淬火提高材料疲劳寿命的原理激光器实验方案原始试样条件工件的预处理实验方案本章小结第章激光淬火处理后的疲劳实验结果金属旋转弯曲疲劳实验方法实验方法和仪器设备旋转弯曲疲劳实验弯曲应力计算旋转弯曲