Study on the Correlation between Process Parameters and Thermal Effects during Laser Polishing of Cr12MoV Die Steel

Cheng Jun; Peng Kangwei; Wang Jing; Zhai Xinqi; Gong Bingli

doi:10.20057/j.1003-8620.N260026

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Study on the Correlation between Process Parameters and Thermal Effects during Laser Polishing of Cr12MoV Die Steel

更新时间：2026-04-08

- Study on the Correlation between Process Parameters and Thermal Effects during Laser Polishing of Cr12MoV Die Steel
- Special Steel Pages: 1-7(2026)
- 作者机构：
  
  1.山东新华医疗器械股份有限公司，淄博 255000
  2.重庆工商大学机械工程学院，重庆 400067
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N260026
  CLC： TG176
- Received：10 February 2026，
  
  Revised：2026-02-28，
  
  Accepted：04 March 2026，
  
  Online First：07 April 2026，
- 稿件说明：
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程君,彭康威,王敬等.Cr12MoV 模具钢激光抛光过程中工艺参数与热效应的关联性分析[J].特殊钢,

Cheng Jun,Peng Kangwei,Wang Jing,et al.Study on the Correlation between Process Parameters and Thermal Effects during Laser Polishing of Cr12MoV Die Steel[J].Special Steel,
程君,彭康威,王敬等.Cr12MoV 模具钢激光抛光过程中工艺参数与热效应的关联性分析[J].特殊钢, DOI：.

Cheng Jun,Peng Kangwei,Wang Jing,et al.Study on the Correlation between Process Parameters and Thermal Effects during Laser Polishing of Cr12MoV Die Steel[J].Special Steel, DOI：.

摘要

激光抛光可以有效提高冷作模具钢Cr12MoV的表面质量。为了探索该钢种激光抛光表面质量的影响因素，利用正交实验法进行实验方案设计，采用不同激光抛光工艺参数对冷作模具钢Cr12MoV进行表面处理，通过对其抛光层组织及裂纹等几何形貌的表征，研究分析该模具钢激光抛光过程中表面裂纹的生成及扩散机理。利用SPSS软件评估激光抛光工艺参数对模具钢抛光部位的重熔区深度、抛光层深度、表面粗糙度和裂纹等表面质量的影响规律。研究发现：所有实验组次获取的模具钢抛光表面其表面粗糙度与原始表面均有所降低，最高可将模具钢的表面粗糙度降低至0.944 μm，较原始粗糙度降低88.8%。部分抛光功率较大组次获取的模具钢抛光表面出现了裂纹现象。激光抛光过程中，激光工艺参数直接影响模具钢的重熔区深度、抛光层深度、裂纹尺寸以及表面粗糙度等表面质量，其中，激光功率、扫描速度是模具钢的以上表面质量指标的显著影响因素，搭接率对以上表面质量指标的影响呈非显著关系。合理选择激光抛光工艺参数可以有效改善冷作模具钢Cr12MoV的表面质量。

Abstract

Laser polishing can effectively improve the surface quality of cold work die steel Cr12MoV. To explore the influencing factors of surface quality during laser polishing， an orthogonal experimental design was employed to formulate the experimental protocol. Cr12MoV die steel surfaces were treated using varying laser polishing parameters. Through characterization of the polished layer microstructure and geometric features such as cracks， the mechanisms underlying crack initiation and propagation during laser polishing of Cr12MoV die steel were examined. SPSS software was utilized to assess the influence patterns of laser polishing parameters on surface quality metrics of the polished regions， including remelted zone depth， polished layer depth， surface roughness， and crack formation. The results show that the surface roughness of all polished die steel specimens across experimental groups was reduced compared to the original surface， with the minimum value reaching 0.944 μm， decreased by 88.8% relative to the original surface. Crack formation was observed on the polished surfaces of die steel specimens in certain groups subjected to higher polishing power. During laser polishing of Cr12MoV die steel， laser process parameters directly effect surface quality indicators such as remelted zone depth， polished layer depth， crack dimensions， and surface roughness. Among these parameters， laser power and scanning speed are significant factors affecting the aforementioned surface quality metrics， whereas the influence of overlap rate is non-significant. Optimal selection of laser polishing process parameters can effectively enhance the surface quality of Cr12MoV die steel.

关键词

Keywords

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刘二举，徐杰，陈曦，等 . 激光抛光技术研究进展与发展趋势［J］. 中国激光， 2023 ， 50 （ 16 ）： 1602202 .

陈博文，孙树峰，王茜，等 . 材料表面激光抛光技术研究进展［J］. 中国表面工程， 2021 ， 34 （ 6 ）： 74 - 89 .

赵昌龙，于子策，杜伟龙，等 . 表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析［J］. 制造技术与机床， 2025 （ 1 ）： 21 - 27 .

吴韬 . 激光熔覆CoCrFeNiMoNb/WC复合涂层及高温服役性能的研究［D］. 北京：北京科技大学， 2025 .

周浩，赵振宇，周后明，等 . S136D模具钢表面双激光抛光技术研究［J］. 表面技术， 2021 ， 50 （ 11 ）： 111 - 120 .

梁强，徐永航，杜彦斌，等 . 基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法［J］. 表面技术， 2024 ， 53 （ 16 ）： 169 - 181 .

周泳全，张卫，肖海兵，等 . 连续激光高速抛光冷作模具钢的表面粗糙度及性能［J］. 表面技术， 2020 ， 49 （ 2 ）： 347 - 353 .

Zhou J ， Liao C H ， Shen H ， et al . Surface and property characterization of laser polished Ti6Al4V ［J］. Surface and Coatings Technology ， 2019 ， 380 ： 125016 .

Kumstel J . Laser polishing of metallic freeform surfaces by using a dynamic laser beam preforming system ［J］. Journal of Laser Applications ， 2021 ， 33 （ 2 ）： 022020 .

Zhou Y Q ， Zhao Z Y ， Zhang W ， et al . Experiment study of rapid laser polishing of freeform steel surface by dual-beam ［J］. Coatings ， 2019 ， 9 （ 5 ）： 324 .

Liu Z Y ， Han Q Q ， Zhang Z H ， et al . Design of a novel crack-free precipitation-strengthened nickel-based superalloy and composites for laser powder bed fusion ［J］. Virtual and Physical Prototyping ， 2023 ， 18 ： e2224769 .

李道齐，王涛，杨紫璠，等 . 304不锈钢激光抛光的参数优化及抛光层性能分析［J］. 中国激光， 2023 ， 50 （ 4 ）： 0402021 .

陈滋鑫，周后明，徐采星 . 激光熔覆裂纹研究现状［J］. 激光与光电子学进展， 2021 ， 58 （ 7 ）： 0700006 .

Zhou Z W ， Zhao Z Y ， He J ， et al . Pulsed laser polishing of zirconia ceramic microcrack generation mechanism and size characterization study ［J］. Crystals ， 2024 ， 14 （ 9 ）： 810 .

Lin D Q ， Li Y ， Zhang H ， et al . In situ super-hindrance-triggered multilayer cracks for random lasing in π-functional nanopolymer films ［J］. Research ， 2023 ， 6 ： 0027 .

叶俊洋，李先芬，沈虎，等 . 激光熔覆Ni60合金涂层裂纹控制研究［J］. 焊管， 2023 ， 46 （ 12 ）： 28 - 33 .

王廷宣，章健，刘敬，等 . 激光熔覆层裂纹控制的研究进展［J］. 机械工程材料， 2023 ， 47 （ 8 ）： 1 - 7 .

张佳虹，孙荣禄 . 激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究［J］. 热加工工艺， 2015 ， 44 （ 4 ）： 141 - 144 .

Zhang Y L ， Fang Y J ， Kim M K ， et al . In-situ TiCxNy nanoparticle reinforced crack-free CoCrFeNi medium-entropy alloy matrix nanocomposites with high strength and ductility via laser powder bed fusion ［J］. Composites Part B： Engineering ， 2024 ， 273 ： 111237 .

Li Y H ， Zhang Z ， Guan Y C . Thermodynamics analysis and rapid solidification of laser polished Inconel 718 by selective laser melting ［J］. Applied Surface Science ， 2020 ， 511 ： 145423 .

Deng T T ， Xie F ， Li J J ， et al . Effect of overlapped adjacent tracks on surface morphology in plasma beam polishing of austenitic stainless steel ［J］. Applied Surface Science ， 2020 ， 512 ： 145739 .

Xu J ， Guo B ， Shan D B ， et al . Surface quality improvements of WC-Co micro-punch finished by ion beam irradiation for micro-punching process of metal foil ［J］. Surface and Coatings Technology ， 2013 ， 235 ： 803 - 810 .

Li L ， Miyamoto G ， Zhang Y J ， et al . Quantitative analysis of microstructure evolution， stress partitioning and thermodynamics in the dynamic transformation of Fe-14Ni alloy ［J］. Journal of Materials Science & Technology ， 2024 ， 184 ： 221 - 234 .

Ajeet Babu P K ， Karle U S ， Ambhore Y ， et al . Role of temperature and strain rate on evolution of microstructure， flow stress and constitutive equation in hot deformation of AZ80A Mg alloy ［J］. International Journal of Material Forming ， 2022 ， 15 （ 6 ）： 76 .

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