[发明专利]基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法

权利要求书

1.基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在钢轨的上方设置激光器和感应加热组件，且感应加热组件位于激光器发射的激光束扫描方向的前方；

2)对钢轨表面加热时，激光器和感应加热组件同向同速运动，通过感应加热组件对钢轨表面进行预热，激光器对预热的钢轨表面加热至奥氏体化温度；

3)钢轨表面冷却至马氏体相变温度以下后，即形成界面硬度梯度分布的功能梯度强化层。

2.如权利要求1所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述感应加热组件设置在激光器扫描方向前方10～50mm处。

3.如权利要求1所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述感应加热组件包括中频感应电源和感应线圈，所述感应线圈形状与钢轨轨头踏面外轮廓相同，且平行于钢轨上表面，感应线圈与钢轨上表面间距5～10mm，感应线圈沿钢轨长度方向的长度为50～400mm。

4.如权利要求3所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述感应线圈由空心铜管绕成盘旋状，且其内部通有冷却水，外部安装有导磁体。

5.如权利要求1所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述感应加热组件对钢轨预热的加热深度为3～10mm，加热温度为100～500℃。

6.如权利要求5所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述感应加热组件对钢轨预热的加热深度大于激光的加热深度。

7.如权利要求5所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述功能梯度强化层通过感应加热组件预热控制钢轨冷却后淬火层横断面沿其层深方向依次形成全马氏体区和半马氏体区，全马氏体区的硬度在650～900HV之间，半马氏体区硬度在350～600HV之间。

8.如权利要求1所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述激光器的扫描速度为4～20mm/s，激光器的功率为600～12000W，激光器发射的激光束光斑宽度为10～50mm。

9.如权利要求8所述的基于激光-感应热源的钢轨表面功能梯度强化层制备方法，其特征在于：所述激光器为半导体直接输出激光器、半导体光纤传输激光器或光纤激光器。