激光熔覆熔覆层硬度测试
激光熔覆层的微观检测
４ 结论
１２ 、５ ３３三 种合金材 料的 的熔 覆层 硬 度过 ）Ｏ ３ 、１ 渡较 为平滑 ， 未呈 现较显著 的硬度 突变 ， 其金相 图显
图 ３ ５￥与 ３ ４ ＃ １ ５熔覆层 的过渡带层 ×１０ ０
示金 相组织过 渡 也相 对 较为 平滑 ， 覆工 艺 效果 和 熔 熔覆 层质量较 理想 。
～猢 一
１ 激 光 熔 覆 工艺 的制定 与 实 施
１ １ 激光 加 工设备 ．
５ ｍ左 右 的间隔 ， ｍ 第二 层 一 次性 进行 ５ ｍ 长度 的 ０ｍ 熔覆 ， 不同的合金粉末之间间隔 ｌｍ 以示区别。 Ｏ ｍ， 熔覆 的最终试 件见图 １ 图 ２ 、 。
本次 试验所 使用 的激光熔覆设 备 为多功能 可移 动式激光 加工 中心 ， 由计算机 控制实 现孔 、 可 轴类 零 件 的激光熔 覆 和淬火加 工等 。其具 体参数 见表 １ 。 １２ 研 究基材 与合金粉 末 ． 针对 炼 厂设 备零 部 件 的主要 材 料特 点 ， 择 具 选 有 典型性 能 的三 种材料作 为本次激 光熔覆研 究 的基 础 材料 （ 母材 ） 分别 为 ４ ＃ 、 Ｇ １ ， ５ 钢 ３ ｒ３和 １ ｒ８ ｉＴ Ｃ． Ｎ ９ ｉ １ 不 锈钢 （ 以下分别 简称 ４ 、 、８ 。 ５ ３ ｌ ）
表 ３ 熔 覆试 样 的 腐蚀
合线 附近基 材硬 度值增 大 。
３ 熔 覆 层 的 金 相 显 微 分 析
３ １ 试件 的切 割与试 样 的磨 制 ．
试件 采用金 属火 花线 切割 机床 切割成 截面 为扇 形、 厚度 １ｒｍ的柱 体金 相试样 ， ｎ ０ 然后 进行 磨 制 与抛
３ ３ 激光 熔覆试 样 的金 相显微 分 析 ．
激光熔覆工艺流程详细介绍
激光熔覆工艺流程详细介绍激光熔覆工艺流程详细介绍激光熔覆工艺是一种现代先进的表面修复和涂敷技术，它利用激光束将高温能量输入到工件表面，使其熔化并与涂敷材料相结合，从而实现了对工件表面的修复和再涂覆。
在工业制造领域，激光熔覆工艺广泛应用于提高工件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，同时也可用于修复损坏的零件表面。
激光熔覆工艺流程可以大致分为以下几个步骤：1. 表面准备：在进行激光熔覆之前，首先需要对工件表面进行准备，确保其清洁、平整和无瑕疵。
通常采用砂轮磨削、喷砂或化学清洗等方法对表面进行处理。
2. 涂敷材料选择：根据工件的使用要求和表面修复或改性的目的，选择适合的涂敷材料。
涂敷材料通常是一种粉末或线材形式的合金材料或陶瓷材料。
3. 激光参数设置：根据涂敷材料的性质和所需的涂层特性，设置适当的激光参数。
激光功率、扫描速度和激光束直径等参数的选择将直接影响到涂层的质量和性能。
4. 激光熔覆过程：将激光束聚焦到工件表面的待涂覆区域，使其熔化并与涂敷材料相互作用。
熔化的工件表面将与涂敷材料中的元素相混合，形成新的涂层结构。
5. 涂层质量检测：在激光熔覆完成后，对涂层进行质量检测。
常用的检测方法包括金相显微镜观察、断口分析、硬度测试和粗糙度测量等。
6. 后处理和加工：根据涂层的用途和要求，进行必要的后处理和加工工艺。
常见的后处理方法包括热处理、喷砂、研磨和抛光等。
激光熔覆工艺具有许多优点，包括高能量密度、精密控制和局部加热等。
相比传统的涂敷和修复技术，它能够实现更高的涂敷效率和更好的涂层质量。
激光熔覆还可以实现多层涂覆和复杂几何形状的修复，提供了更多的设计自由度。
然而，激光熔覆工艺也存在一些挑 challenge。
涂敷材料的选择和参数设置需要详细的材料知识和工艺经验。
激光熔覆过程中的热效应可能会导致涂层和工件的应力积累，从而影响涂层的结构和性能stability。
激光熔覆设备的投资和运维成本较高，限制了其在某些领域的广泛应用。
激光熔凝后表面硬度和熔凝层深度的研究
激光熔凝后表面硬度和熔凝层深度的研究辜建容1王豫2（1． 东华大学 上海200051;2． 徽工业大学 安徽马鞍山243002）摘 要 本文用TJ-HL-T5000型横流CO2连续激光对45钢表面进行熔凝表面改性试验。
研究了45钢经过表面激光熔凝后的表面硬度变化和熔凝层的深度变化。
结果表明激光熔凝后表面硬度显著提高，最高硬度值可达到HV1097，在本试验中，最高硬度值出现在V=960mm/min 条件下；激光熔凝层的深度随激光束扫描速度的提高而减少，也受冷却条件的影响。
关键词 激光熔凝 表面硬度 熔凝层深度近年来，激光表面改性技术得到广泛应用，对激光熔凝技术的研究也较多，主要在高速钢[1、2]、工具钢[3]、轴承钢[4]的应用，而对碳素钢的研究却较少，本文主要研究激光熔凝后的45钢的组织和硬度。
1试验材料和方法试验材料是大小为30×10×10mm的45钢块状试样，其化学成分（wt-%）为：0.42～0.50%C，0.17～0.37%Si，0.50～0.80%Mn，P≦0.040%，S≦0.040%，其余为Fe，有退火态和经过常规840℃水淬+200℃回火处理的试样两种，进行表面黑化处理后，在最大输出功率为5KW的TJ-HL-T5000型CO2激光器上进行激光处理，所用工艺参数为功率2.5KW，光斑直径6mm，扫描速度360～2200mm/min，然后再做空气冷却和冰水冷却，研究表面激光熔凝后的表面硬度变化和熔凝层的深度变化。
2试验结果与分析2.1 激光熔凝层表面硬度将扫描速度为480，600，960，1200，1600，1840mm/min的6个速度的45钢退火态激光熔凝空冷、淬火态激光空冷和退火态激光熔凝冰水冷却后熔凝层的最高硬度值列于表4中，并做出其曲线图（图1）。
激光熔凝大大提高了试样表面硬度，且可高达HV1097，而且其平均硬度（HV800～900）大大高于普通淬火工艺的平均硬度（HV596～695）。
激光熔覆层组织观察及硬度测定实验目的
激光熔覆层组织观察及硬度测定实验目的激光熔覆层是一种特种材料表面加工技术，通常应用于提高材料表面性能。
然而，研究激光熔覆层的组织特征和硬度测定是十分必要的。
本文将就激光熔覆层的组织特征和硬度测定进行详细介绍。
一、激光熔覆层组织特征
激光熔覆层的组织结构是由光束的熔化作用形成的。
熔化后，来自塑性变形区域的金属流动使得形成的覆盖层具有精密晶粒和高致密度。
激光熔覆层的组织特征还取决于使用的熔化材料。
例如，采用合金化激光熔覆，可以在熔化后得到具有细小晶粒和均匀分布的强化相的合金层。
此外，采用纳米级陶瓷粉末的激光熔覆，可以形成具有高度定向晶体结构的纳米瓷涂层。
因此，通过控制熔覆条件和材料，可以实现具有多种特殊性质的激光熔覆层。
二、激光熔覆层硬度测定
硬度测定是评估激光熔覆层质量和性能的主要方法之一。
硬度能反映出材料的抗压缩、抗钝化、耐磨损、抗疲劳等基本性能。
一般来说，硬度测定可以通过拉伸试验、压缩试验、显微压痕、
针形压痕等多种方法进行。
其中，显微压痕法是目前应用更广泛的方法，可以在线进行硬度
测试，并且可以测量不同区域（如表面层与内部层）的硬度。
同时，硬度测定也可以和微观组织的分析相结合，对激光熔覆层
的结构性能进行研究。
总的来说，通过对激光熔覆层的组织以及硬度的测量，可以为材
料加工、裂纹防护、耐蚀、表面润滑等领域的材料设计提供重要参考。
激光熔覆耐磨性能测试讲解
摩擦磨损试验方法
1、取样：电火花线切割
2、制样：熔覆层磨削加工，研磨抛光，表面粗糙度＜0.5μm
图1 磨损试样尺寸
摩擦磨损试验
1、试样用夹具夹持，施加一定载荷F
2、磨轮以一定速度V旋转，（磨轮材料为W18Cr4V高速钢，63HRC）
图2 磨损试样及磨轮装配示意图
摩擦系数测量
磨损试验过程中，摩擦系数由试验机上直接读取摩擦力矩，并且用
M f (N r)
作业思考题
1、耐磨性能的测试方法有哪几种？
2、磨擦系数与耐磨性能是怎样的对应关系？
激光熔覆熔覆层耐磨性能测试
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆耐磨性能测试方 法
耐磨性测试方法
激光熔覆是在基体表面获得一层耐磨、耐蚀、耐热等特性的涂层，从 而达到表面改性或修复的目的，因此耐磨性能是重点的性能指标之一。 耐磨性的测定方法 1、失重法（磨擦磨损试验） 用磨损前后失重量的大小衡量耐磨性能，失重量越小，越耐磨。（注 意称量前试样的清洗和干燥，高精度的称量天秤） 2、尺寸变化测定法 用测微卡尺或螺旋测微仪，可精确测出零件某个部位磨损尺寸 (长度、 厚度或直径)的变化量。 3、表面形貌测定法 利用触针式表面形貌测量仪（轮廓仪、台阶仪）可以测出磨损前后表 面粗糙度的变化。
熔覆层磨削加工研磨抛光表面粗糙度05m摩擦磨损试验磨损试样及磨轮装配示意图1试样用夹具夹持施加一定载荷f2磨轮以一定速度v旋转磨轮材料为w18cr4v高速钢63hrc摩擦系数测量磨损试验过程中摩擦系数由试验机上直接读取摩擦力矩并且用记录仪记录运行轨迹
激光熔覆耐磨性能测试
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
记录仪记录运行轨迹。然后利用测量的摩擦力距通过公式计算出摩擦 系数。
激光熔覆Mo-Ni-Si复合涂层组织及性能
第31卷第2期2251年03月黑龙江科技大学学报Jonrnai of Heilongjianf University of Sciecco&TechnolopyVoO31No.6Mac,2021激光熔覆Mo-Nt-Si复合涂层组织及性能王永东1张宇鹏2，宫书林2，汤明日2(1.黑龙江科技大学教务处，哈尔滨174025；2.黑龙江科技大学材料科学与工程学院，哈尔滨174025)摘要：为提高Q235钢的耐磨性能，采用激光熔覆技术在其表面制备Mo-Nt-Si复合涂层。
利用XRD、SEM、显微硬度仪、磨损试验机等分析测试手段，研究了复合涂层的物相组成、宏观形貌、显微组织及耐磨性能。
结果表明：涂层成分不同，裂纹出现的倾向性不同；随着S质量分数的减少，裂纹倾向性随之减小；涂层组织呈枝晶状态分布，枝晶间距越来越细小，连贯性也越来越好。
成分为44Mo-40Ni-22Si复合涂层的显微硬度和耐磨性最佳。
关键词：Mo-Ni-Si涂层；激光熔覆；显微形貌；耐磨性；显微硬度doi：10.3969/j.22$0.0665-7262.2021.02.006中图分类号:TG14.4文章编号：2095-7262(2021)06-0132-05文献标志码：AMicrestrecture and performanee of loser claddingMo-Ni-Sn composite coati ngWag Yongdonj,ZUang Yupeng1,Gong SUulin2,Tang Mingri2(1.Academic Affairs Office,HeUoo/iana University of Sciecco&Techcology,Harbiv154022,Chma；2.Schooi oO Materiai Sciecco&Enaineeriny,Heilooajiana University of Sciecco&Techcology,Harbiv10026,China)Abstrocr：T his pdpec aims to improve the wcc resistanco of Q635steeC The improvemect is a-chieveC by pmpdbiif the Mo-Ni-Ci composite coatinf by lasco claCdinf technology;anf investigainf the ppase composition,macro-mopjhology,microstuicturo anf wcu resistanco of the composite coatinf usinf XRD,SEM,micro-Carbness testec and weac UsUc.The resnlts show that the crach tenfenco vvues with coatinf compositions,shugeshna that the decreash Si contect leaCs to the decreasea crach;the micro-stuicturo of the coatinf is distriVuteC as decnutc,mecninf that the smallcc decnutc spacinf gives the bettec cohemcco.The44Mo-44Ni-26Si composite coatinf boasts the best microharbness anf wecc resistanco2 Ker words：Mo-Ni-Ci coatinf；laser claCdinf；micromoo^holoay;aCrasion resistanco;microharb-ness收稿日期：2226-16-14第一作者简介：王永东(1572-),男，黑龙江省兰西人，教授，博士，研究方向：材料表面改性及连接技术,E-mait：*************第2期王永东，等:激光熔覆Mo_Ni-Si复合涂层组织及性能1850引言磨损是材料的主要失效形式之一，严重影响着产品的性能和使用寿命。
激光熔覆熔覆层硬度测试讲解
2、从熔覆层到基体，为什么硬度是先硬度升高再下降?
硬度测试
熔覆层 基材
图6 压痕金相图
图5 维氏硬度计
图7 熔覆层硬度
小 结
1、硬度是重要性能指标之一，是必检项目 2、一般采用维氏显微硬度法测试，再根据需要换算成 洛氏硬度 3、测试方法是从熔覆层往基体方向，每间隔一定间距 测试，分别检测熔覆层、过渡区、热影响区、基体硬 度
作业思考题
1、为什么激光熔覆试样需要用维氏显微硬度来测量？
布氏硬度：铸铁﹑有色金属及合金等
压 入 硬 度
洛氏硬度：碳素钢、合金钢、硬质合金等黑色金属
维氏硬度（显微）：测定材料表面处理后的渗层（熔覆层）
硬度概念及测试方法
1、硬度是固体材料 (熔覆层 )抗拒永久形变的特性，是材料弹性、塑性、强 度和韧性等力学性能的综合指标，而且硬度与耐磨性能有一定的对应关系。 是激光熔覆后必检项目之一。
激光熔覆熔覆层硬度测试
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光熔覆熔覆层硬度测试
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆熔覆层硬度测试 方法
硬度概念及测试方法
1、硬度是固体材料 (熔覆层 )抗拒永久形变的特性，是材料弹性、塑性、强
度和韧性等力学性能的综合指标，此外，硬度与耐磨性能有一定的对应关系。 是激光熔覆后必检项目之一。
布氏硬度：铸铁﹑有色金属及合金等
压 入 硬 度
换 算
洛氏硬度：碳素钢、合金钢、硬质合金等黑色金属
换 算
800H后的渗层（熔覆层）
维氏硬度测试原理
HV=0.102×F/S=0.1891F/d2
图1
取样、制样
检测面
图3 镶嵌试样
图2 横截面取样
图4 机械夹持试样
铁基粉末激光熔覆轧辊的裂纹和显微硬度分析
激光 功率高 ，加热速 度极快 ，使金属基 体与合金
图 ２ 熔 覆 层 裂 纹 的 放大 图 ４ ０Ｘ ０
粉 末材料 瞬时熔化 ，元素 来不及氧 化烧损 ，随后激光 束 快速移 动使金属 自冷 ，同时熔池 与基体 金属问有元 素 的扩散 ，使得硬 度分布具 有一定 的梯度 。 激光 熔 覆 Ｆ ２ ０粉 末 五 道 三 层 ，功 率 ３ ５ ｋ ｅ５ ． Ｗ、 光 斑 直 径 ４ｍ ｌ ｎ、扫 描 速 度 ５ ０ｒ ／ ｉ，得 到 的 从 ０ ｍ ｒｎ ａ ａ 熔覆 层顶 部到基 体 材 料 的显 微 硬度 变 化 曲线 见 图 ４ 。 显微 硬度 测量方法是 从熔覆层 的顶部 开始 ，在 同一水
覆存在 贯 穿 了整 个 熔 覆 层 的 粗大 宏 观 裂 纹 （ 图 １ ， 见 ） 该裂纹 呈现 较 深 的 氧化 色 ， 形 曲折 （ 图 ２ 。分 析 外 见 ） 产生这 种裂 纹 的原 因如下 ：
・
１ ０・ ０
机 械 工 程 与 自 动 化
２ １ 年 第 ３期 ０１
（ ） 与选用 的基 体 材 料 的 形 状 和熔 覆 层 厚 度 有 １
（ ） 材 料 的 原 始 状 态 和 原 始 组 织 对 激 光 熔 覆 处 ３
关 。如果基 体材 料形 状复杂 、厚度 不均 ，就会在较 薄 的 型 腔 区 域 产 生 裂 纹 。本 实 验 所 选 的 基 体 材 料 为
１ ２ｍｍ的 正 三 棱 柱 ，与 产 生 裂 纹 的 关 系 较 小 。 实 验 中
２２ ． 显微 硬 度 分 析
本 次实 验对 显微 硬 度 的测 试采 用 Ｈ Ｓ一１０ Ｖ ０ ０数 显 显微 硬度 计 ，力 施 加 方法 为 自动加 卸 试 验力 ２ Ｎ，
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压
换 算
入
硬
洛氏硬度：碳素钢、合金钢、硬质合金等黑色金属
度
换 算
800HV=64HRC
维氏硬度（显微）：测定材料表面处理后的渗层（熔覆层）
维氏硬度测试原理
HV=0.102×F/S=0.
图3 镶嵌试样 图4 机械夹持试样
布氏硬度：铸铁﹑有色金属及合金等
压
入
硬
洛氏硬度：碳素钢、合金钢、硬质合金等黑色金属
度
维氏硬度（显微）：测定材料表面处理后的渗层（熔覆层）
硬度概念及测试方法
1、硬度是固体材料(熔覆层)抗拒永久形变的特性，是材料弹性、塑性、强 度和韧性等力学性能的综合指标，而且硬度与耐磨性能有一定的对应关系。 是激光熔覆后必检项目之一。
硬度测试
图5 维氏硬度计
熔覆层 基材
图6 压痕金相图
图7 熔覆层硬度
小结
1、硬度是重要性能指标之一，是必检项目 2、一般采用维氏显微硬度法测试，再根据需要换算成 洛氏硬度 3、测试方法是从熔覆层往基体方向，每间隔一定间距 测试，分别检测熔覆层、过渡区、热影响区、基体硬 度
作业思考题
1、为什么激光熔覆试样需要用维氏显微硬度来测量？ 2、从熔覆层到基体，为什么硬度是先硬度升高再下降?
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激光熔覆熔覆层硬度测试
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆熔覆层硬度测试 方法
硬度概念及测试方法
1、硬度是固体材料(熔覆层)抗拒永久形变的特性，是材料弹性、塑性、强 度和韧性等力学性能的综合指标，此外，硬度与耐磨性能有一定的对应关系。 是激光熔覆后必检项目之一。