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Effekte des Laserumschmelzens auf das Gefüge und die Härte von Grauguss mit Lamellen- und mit Kugelgraphit

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Published/Copyright: May 9, 2013
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Kurzfassung

Im vorliegenden Bericht werden die Effekte des Laserstrahlumschmelzens auf das Gefüge und die Härte von Grauguss mit Lamellen- und mit Kugelgraphit dargestellt. Zum Umschmelzen der Randschicht dient ein cw CO2-Laser mit einer nominellen Strahlleistung von 4,5 KW. Die Strahlformung erfolgt mit einem Strahlintegrator, der auf der Probenoberfläche einen quadratischen Brennfleck mit einer Kantenlänge von 9 mm erzeugt. Aus den hergestellten Laserspuren werden für die metallographischen Untersuchungen und Härtemessungen Querproben entnommen. Infolge des Selbstabschreckens der aufgeschmolzenen Randschicht durch den kalten Grundwerkstoff erfolgen die Erstarrung der Schmelze und die Phasenumwandlungen im festen Zustand unter Ungleichgewichtsbedingungen. Folglich bilden sich in der feinkörnigen Umschmelzzone metastabile Phasen mit erhöhter Härte: Zementit, Restaustenit, Martensit. An die Umschmelzzone schließt sich die Wärmeeinflusszone an, deren Gefüge durch die erreichte Spitzentemperatur und die beschleunigte Abkühlung bestimmt ist. Durch das Laserstrahlumschmelzen ergibt sich eine beträchtliche Aufhärtung der Randschicht, die man auf die Kornfeinung des Gefüges und die harten, metastabilen Phasen in der laserbehandelten Randschicht zurückführen kann.

Abstract

The present report depicts the impacts of laser beam remelting on the microstructure and hardness of grey cast iron containing lamellar and globular graphites. The surface layer is remelted by means of a cw CO2 laser the nominal beam power of which is 4.5 kW. The beam is formed by a beam integrator which generates a square focal cross-over point 9 mm in edge length on the sample surface. Transverse specimens are sampled from the laser trace produced for use in the metallographic examinations and hardness measurements. Since the molten surface layer quenches itself because of the cold base material, the melt will solidify, and phases will be transformed, into a solid state under non-equilibrium conditions. The result is that meta-stable phases of an increased hardness will form within the fine-grained remelted zone: cementite, residual austenite, martensite. The remelted zone is joined by the heat-affected zone the microstructure of which is governed by the peak temperature reached, and an accelerated cool-down. The effect of laser beam remelting is that hardness increases significantly in the surface layer, which can be attributed to a grain refining process in the microstructure and the existence of the hard, metastable phases within the laser-beam treated surface layer.


Translation: J. Fritsche


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Erhalten: 2005-9-1
Angenommen: 2006-3-14
Online erschienen: 2013-05-09
Erschienen im Druck: 2006-08-01

© 2006, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 2.4.2026 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/147.100309/html
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