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球墨铸铁材料因其优良的性能而被广泛应用。为提高球墨铸铁工件的使用寿命，对球墨铸铁进行表面强化处理十分重要。本文研究用激光表面淬火工艺对球墨铸铁材料进行表面强化处理，得出了一些有益的结论。结合有限元分析软件ANSYS，对球墨铸铁QT600-3激光表面淬火的温度场进行有限元模拟，预测了相变硬化层的深度，并与在相同工艺参数下试验获得的实际硬化层进行对比。结果表明，在选择合适的关键工艺参数的条件下，采用功率密度均匀分布的圆形光斑激光束对球墨铸铁进行表面淬火的数值模拟结果与试验能够较好的吻合。采用半导体激光器对球墨铸铁QT600-3进行了激光表面淬火工艺试验，重点研究了球墨铸铁QT600-3在不同激光表面淬火工艺参数下的微观组织、显微硬度和硬化层深度等。试验结果表明，球墨铸铁QT600-3试样相变硬化层含有大量分布较均匀的针状马氏体组织，表面硬度可达61HRC，约为基体硬度的2-3倍。硬化层的深度随着激光功率的增大而增大，随着扫描速度的增加而减小，随着激光光斑直径的增大而减小。对半导体激光表面淬火试样进行摩擦磨损试验，并和普通淬火试样进行对比。结果发现，激光表面淬火处理试样的磨损量为普通淬火工艺处理试样磨损量的6%-18%。通过摩擦系数和表面磨损形貌的分析，半导体激光相变硬化层在磨损试验中主要受到磨粒磨损，相比普通淬火工艺，有更好的耐磨性。