激光淬火是表面强化技术之一,它以激光作为热源,通过被扫描工件表面吸收的激光能量,使表面温度迅速升至奥氏体化温度区间,随后通过基体的迅速冷却使表面发生相变,从而实现淬火强化。激光淬火因其具有强化效果好、适用性强、可控程度高等优点,目前已成为材料表面强化技术中备受瞩目的加工技术,且在汽车制造、模具及重型机械等领域中均有加速推广应用的趋势。40Mn是一种优质碳素结构钢,常用来制造承受疲劳负荷的零件。为了提高40Mn冷冻机螺杆的耐磨性能,本文采用YLS-6000型光纤激光器对40Mn进行了激光淬火。主要研究了激光功率、扫描速度、光斑大小对淬火层表面硬度、宽度及深度的影响,在获得单道激光淬火最佳工艺参数的基础上,进行多道淬火,获得了表面良好、满足工艺要求的淬火层。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对淬火层的组织结构及相组成进行了分析,同时采用硬度计、摩擦磨损试验机对最佳工艺参数下淬火层的硬度、耐磨性进行了研究。试验结果表明功率较低时,最佳淬火工艺参数为:激光功率1500W,扫描速度5mm/s,光斑尺寸10×4mm2;功率较高时,最佳工艺参数为:激光功率为2500W,扫描速度为8mm/s,光斑尺寸为15×7mm2。多道搭接激光淬火时,最佳淬火工艺参数为:激光功率为2500W、扫描速度为8mm/s,光斑尺寸为15×7mm2,搭接量为3mm。激光淬火后获得的淬火层由表层至工件内部可分为完全淬火区、过渡区(不完全淬火区)和基体三部分。完全淬火区的显微组织主要为板条马氏体;过渡区的显微组织由马氏体及铁素体构成;基体的显微组织由珠光体与铁素体构成。在最佳激光淬火工艺参数条件下,有效淬火层深度约为1.3mm,硬度达到512HV(50HRC)以上,相对于基体硬度提高了2倍以上,同时耐磨性得到了显著提升,相比基体约提高了90倍。