[发明专利]一种铁路钢轨激光强化合金化方法

权利要求书

1.一种铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对出厂的钢轨进行检测，要求钢轨符合钢轨使用标准；

(2)清洁钢轨表面：对钢轨表面锈迹进行清理，除锈除污；

(3)喷涂合金化涂料：用喷枪将调配好的合金化涂料，均匀地喷涂在钢轨试件需要强化的表面，然后用自然风或者风扇吹干，该合金化涂料各组分的质量分数为合金粉末30-50％、酒精20-40％以及粘结剂15-30％，其中所述合金粉末各组分的质量分数为：Ni10％-20％、Cr10-25％、WC10-30％、Ti5-20％以及C10-20％；

(4)利用激光功率3000W-10000W的高功率半导体激光器对喷涂后的钢轨试件表面进行连续扫描或点状间歇扫描，使钢轨试件表面产生微熔池，涂料中的合金化元素渗入钢轨试件表层，使激光强化后的钢轨试件表面获得一层0.2-1mm深的合金强化层，硬度达到HRC45-HRC64，合金强化层之下是钢轨钢的珠光体组织，硬度在HRC30-HRC40。

2.根据权利要求1所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中步骤(3)所述合金化涂料在钢轨试件表面喷涂的涂层厚度均匀，并达到0.05-0.5mm。

3.根据权利要求1所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中步骤(4)中，采用点状间歇扫描方式时，激光光斑使用圆光斑、椭圆形光斑或方形光斑，其中圆光斑直径2mm-10mm，椭圆形光斑长轴、短轴尺寸在2mm-10mm,方光斑长宽尺寸为2mm-10mm，分布式地在钢轨试件表面进行打点，光斑与光斑之间有0.1mm-1mm的间隙，且均匀分布。

4.根据权利要求3所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中激光束在每个点的停留时间为0.1-0.4s，激光控制方式为电子开关光闸。

5.根据权利要求3所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中激光辐射点的面积占钢轨试件强化预期面积的70％以上。

6.根据权利要求1所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中在步骤(4)中，采用连续激光扫描方式时，激光光斑使用直径1mm-6mm的圆形光斑，激光器对钢轨试件强化区域进行全面积地多道搭接扫描，扫描速度为0.5m/min-10m/min。

7.根据权利要求6所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中所述搭接扫描的搭接率为30％-50％。

8.根据权利要求1所述的铁路钢轨激光强化合金化方法，其特征在于，其中在步骤(4)中，采用连续激光扫描方式时，采用宽带光斑，利用特制变焦聚镜，实现矩形光斑的输出，同时调节矩形光斑的长宽尺寸，长度1-3mm，宽度5-30mm，扫描速度为0.5m/min-10m/min，实现一道扫描完成强化区域的全面积合金化。