模具钢的激光熔覆组织和性能
《激光熔覆TiC增强316L金属基涂层组织及磨损性能研究》
《激光熔覆TiC增强316L金属基涂层组织及磨损性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，金属基复合材料在各种工程应用中发挥着越来越重要的作用。
激光熔覆技术作为一种先进的表面处理技术，在金属基复合材料的制备中具有显著的优势。
本文将重点研究激光熔覆TiC增强316L金属基涂层的组织结构及其磨损性能，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 材料选择实验选用的基体材料为316L不锈钢，增强相为TiC（碳化钛）。
TiC具有高硬度、高耐磨性等优点，与316L不锈钢具有良好的相容性。
2. 激光熔覆工艺采用高能激光束对预置在316L不锈钢基体上的TiC粉末进行熔覆处理。
通过调整激光功率、扫描速度等参数，获得高质量的熔覆层。
3. 测试与表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对熔覆层的组织结构进行表征。
同时，采用磨损试验机对熔覆层的磨损性能进行测试。
三、实验结果与分析1. 熔覆层组织结构通过XRD和SEM测试，发现熔覆层中TiC颗粒均匀分布在316L不锈钢基体上，形成了良好的冶金结合。
熔覆层组织致密，无明显的气孔、裂纹等缺陷。
2. 磨损性能分析对熔覆层进行磨损试验，发现熔覆层的耐磨性能得到了显著提高。
与未处理的316L不锈钢相比，熔覆层的磨损率降低了约XX%。
这主要归因于TiC颗粒的加入和激光熔覆过程中产生的细晶强化效应。
四、讨论1. 组织结构对磨损性能的影响熔覆层中TiC颗粒的加入和均匀分布，以及激光熔覆过程中产生的细晶强化效应，使得熔覆层具有更高的硬度和耐磨性能。
此外，熔覆层与基体之间的良好冶金结合也提高了整体的耐磨性能。
2. 激光熔覆工艺的优化激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆层的质量和性能具有重要影响。
通过优化这些参数，可以进一步提高熔覆层的组织和性能。
此外，预置粉末的种类、粒度、含量等也是影响熔覆效果的重要因素。
五、结论本文研究了激光熔覆TiC增强316L金属基涂层的组织结构及磨损性能。
光纤激光熔凝工艺对45钢表面组织与性能的影响
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激光熔覆3Cr2W8V模具钢的干滑动摩擦磨损性能
基合金 、Ｆ 基合金 和 ５ ％Ｆ ｅ ０ ｅ基 ＋５ ％ＷＣ ０ ．在 与硬质合金对磨环 的干滑动摩擦磨损过程 中，测定 了摩 擦 系数 、磨损率随滑动距 离的变化 曲线 ，并与基材 的进行对比；借助 于扫描 电镜观察熔覆层 的微观组 织形貌 ，分析 了凝 固组织 的形成 过程 ．试验结 果表 明，三种激光涂层都不 同程度地 改善 了基材 的耐磨
作 为涂层 材料 ，其 粉末 与粒 子直 径为 ２ ｍ 一 ０ｇ ０ｇ ４ ｍ．试样 表 面用无 水 乙醇和 丙酮清 洗后 ， 调和 将
好 的浆 状合 金粉 体材 料涂 于试样 待激 光熔 覆表 面 ．干 燥后 预涂 层厚度 为 ２ｍｍ．在 ５ Ｗ Ｏ 横流 ｋ Ｃ
激光数控 加工机 上进 行激光熔 覆试验 ，激 光功 率 （ Ｐ）为 ２５ Ｗ 一 ．ｋ ，光斑直径 （ ．ｋ ３ Ｗ ５ Ｄ）为 ２ ｍｍ
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第２ ８卷第 ５ 期
Ｖ ｌ ８ Ｎｏ ５ ｏ ， ２
温 州 大 学 学 报 ・ 然 科 学 版 自
Ｊ ｕ ｎ ｆ ｅ ｚ ｏ ｉ ｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｃ ｅ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｈ ｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｌ Ｗ ｙ・ ｔ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｓ
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１ ６
温州大学学报 ・ 自然科学版（ｏ７第 ２ 卷第 ５ ２ｏ） ８ 期
Ｗ ， ．５ 余 Ｆ ； ０３ Ｖ， ｅ 试块 硬度 为 ４ ＲＣ ５ Ｃ． ８ Ｈ 一２ ＨＲ 分别 选择 Ｎｉ 、 ｅ基合 金和 ５ ％Ｎ 基 ＋５ ％ＷＣ 基 Ｆ ０ ｉ ０
性．其 中 ５ ％Ｆ ０ ｅ基 ＋５ ％ＷＣ复合涂层在一定 的滑动距 离条件下 的磨损率 比基材 的下降约 ９ ％，其次 ０ ０
是Ｆ ｅ基合金涂层 （ 下降约 ８ ％） ０ 、Ｎｉ 基合金 涂层 （ 下降约 ６ ％） ０ ．耐磨性 的改善与涂层组织 中形成 的
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能的报告，600字
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能的报告。
近年来，随着材料技术的发展，复合材料的应用受到了越来越多的关注。
纳米复合材料（NCM）作为一种复合材料，已经
在航空航天、医学、军事、机械制造等领域得到了广泛应用。
传统的熔覆方法无法发挥出纳米复合材料真正的性能。
因此，激光熔覆技术成为复合材料熔覆中的一种新方法。
本文旨在研究纳米复合材料激光熔覆层组织和抗磨性能的变化规律。
实验中使用的原料是金属钛和SiC碳化物，原料以圆锥型-气冷两组结构和不同激光能量密度进行试验熔覆。
实验分
析对激光熔覆层组织中FeTiO3与碳化物纳米晶体的关系进行
了深入研究，并评价了激光熔覆层抗磨性能及其影响因素，结果表明：激光熔覆层结构中存在大量FeTiO3纳米晶体，这些
纳米晶体能够很好地将 SiC 碳化物纳米晶体和金属相连接，
形成具有较高的强度的均匀的复合材料熔覆层；而且激光熔覆层的抗磨性能受到了激光能量密度、熔覆深度、温度和Scoop Rate等因素影响。
以上研究表明，激光熔覆技术是一种有效的复合材料熔覆方法，可以为提高纳米复合材料的强度和耐磨性提供了新思路。
但是，激光熔覆工艺的控制技术仍然面临许多挑战，需要进一步的研究才能促进其进一步的发展。
45钢表面激光熔覆Ni60CuMoW合金的组织与性能
第I 页第 I 页摘 要激光熔覆是利用高能量激光束熔化涂层材料和薄层基体，形成一个无气孔、无裂纹并能和基体形成良好冶金结合的表面涂层，它己成为现代表面技术体系中的极具发展前途和颇具特色的新技术之一，并在“21世纪的再制造工程”中有着广阔的应用前景。
本文用GS-TFL6000A 型横流式CO 2激光器在45钢基体表面进行了Ni60CuMoW 粉末的激光熔覆。
研究了激光功率、扫描速度等工艺参数对激光熔覆涂层组织结构与性能的影响，借助光学显微镜、X 射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀等仪器设备对不同功率和不同扫描速度下熔覆层的组织结构进行了观察和分析。
研究结果表明：在激光功率P =2.8~3.2kW 、扫描速度V =500~550mm/min 、送粉速度M =8.5g/min 的条件下，可得到熔覆层表面光滑致密、组织细小均匀、硬度高（大约是基体的2~3倍），且与基体实现了良好的冶金结合，耐腐蚀性好。
关键词：激光熔覆；Ni60CuMoW 合金；显微组织；显微硬度；耐蚀性能；第 II 页ABSTRACTLaser cladding is used to form a kind of surface coating, which has a good metallurgical bonding with the substrate, without gas holes and crack, by using a high energy laser beam to melt coating material and a thin layer base metal. It has been becoming one of new techniques that have infinite development future and characteristic very much in the modern surface technique system, and bigger application foreground in "remanufacturing engineering in the 21th century".In this paper, we have carried out laser cladding experiments of Ni60CuMoW powders on the surface of 45steel substrate by a GS-TFL6000A cross current type of CO 2 laser apparatus. And the best parameters were found through optimizing it. The structures of cladding tissues were analyzed formed by deferent power and deferent scanning velocities. the microstructure ，hardness ，of laser cladding specimens were studied by using optical microscope , XRD, micro-hardness tester and the electrochemical corrosion.The results showed that under the cladding parameters of laser power of 2.8~3.2kW ，scan velocity of 500~550 mm/s, powder feed rate of 8.5g/min ，We cladding coatings with good surface quality, fine microstructure ，high micro-hardness （its hardness is improved 2-3 times ）, good metallurgically and good corrosion resistance.KeyWords: laser cladding; alloy of Ni60CuMoW ； microstructure; micro-hardness;corrosion resistance第 III 页 目 录摘 要 ............................................................................................................ I ABSTRACT (II)第1章 绪 论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 激光加工技术特点与发展 (1)1.2.1 激光加工技术特点 (2)1.2.2 激光加工技术种类 (2)1.2.3 金属材料的激光表面改性 (3)1.3 激光熔覆技术简介 (4)1.3.1 激光熔覆技术特点及应用 (5)1.3.2 激光熔覆工艺 (7)1.3.3 熔覆材料的添加方式 (9)1.3.4 激光熔覆材料的选择 (10)1.3.5 激光熔覆层的质量控制 (13)1.3.6 激光熔覆技术的发展现状 (15)1.4 研究的主要内容 (16)第2章 实验材料与方案 (17)2.1 实验材料 (17)2.1.1 基体材料 (17)2.1.2 实验保护气体 (18)2.1.3 熔覆材料 (18)2.2 实验设备 (19)2.3 激光熔覆工艺方案 (20)第 IV 页2.4 熔覆层组织与性能测试分析 (21)2.4.1 熔覆层的组织结构 (21)2.4.2 熔覆层显微硬度分析 (22)2.4.3 熔覆层的腐蚀性能测试 (23)第3章 实验结果与分析 (24)3.1 熔覆层的宏观形貌和微观组织 (24)3.1.1 熔覆层的宏观形貌 (24)3.1.2 熔覆层的微观组织 (26)3.1.3 X 射线衍射分析熔覆层的物相组成 (32)3.2 熔覆层显微硬度测试 (32)3.3 电化学腐蚀 (35)3.3.1 工艺参数对熔覆层耐腐蚀性的影响 (37)3.3.2 熔覆层的耐腐蚀性能 (39)3.4 本章小结 (39)第4章 结论与展望 (41)4.1 结 论 (41)4.2 展望 (42)总结和体会 (43)致 谢 (44)参考文献 (45)附录A 英语原文 (47)附录B 中文翻译 (57)第 1 页第1章 绪 论1.1 研究背景和意义45钢是应用最为广泛的一种结构钢，综合性能较好，可用于众多领域。
Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni基、Co基合金的组织与性能]
![Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni基、Co基合金的组织与性能]](https://img.taocdn.com/s3/m/4350336448d7c1c708a14533.png)
!"#$%&’模具钢激光熔覆()基*!&基合金的组织与性能代大桥+梁工英+田晓青,西安交通大学材料科学与工程学院+陕西西安+-.//012摘要3利用456的横流789激光器在7:.9;<=钢表面分别熔覆>?@A A B@C和D B C/合金粉末+并利用E射线衍射*光学显微镜分析了合金熔覆层的金相组织和相组成F测量了合金熔覆层的显微硬度+并用;G9//环G块磨损试验机研究了其磨损性能H结果表明+激光处理层存在熔覆区*结合区和基体热影响区三个区域H由于基材为淬火组织+故在热影响区中存在二次淬火区和回火区+最高硬度存在于二次淬火区H>?@A A B@C合金熔覆层由枝晶7<基固溶体及7:9I7C*7:-7I和7<7J 碳化物*67等相组成F D B C/合金熔覆层由D B基固溶体及D B7:K@相*L G K@基固溶体*7:9I7C*7:-7I型碳化物和7:9M硼化物等相所组成H D B C/合金熔覆层比>?@A A B@C合金熔覆层具有更高的硬度+D B C/熔覆层的耐磨性要比>?B A A B?@C熔覆层好H关键词37:.9;<=模具钢F>?@A A B@C合金F D B C/合金F激光熔覆中图分类号3N O.4C P11文献标识码3Q文章编号3.//.G I R.0,9//02/R G//01G/I%)S"&T U"V S U V"W X Y Z["&\W"U)W T&]^X T W"!_X Z Z)Y‘()a X__&b X Y Z!&a X__&b&YU c W d V"]X S W&]!"#$%&’%&V_Zd U W W_e f g e h G i j h k+l g f m nn k o p G q j o p+r g f ms j h k G i j o p,t u v w x w y w z{|}~w z!x~"#$x z u$z~u%&u’x u z z!x u’+(x)~u*x~{w{u’+u x,z!v x w-+(x)~u-.//01+./x u~2 01T U"X S U3>?@A A B@C2A A<34<56@:276D B C/2A A<34<56@:5@:@8A266@6:@94@8?B:@A3<7?;@9<:=28@<=7:.9;<=><<A6 9?@@A<9B7?2456789A29@:P 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A29@:8A266B7?激光表面改性技术是近年来发展起来的新型表面强化技术+它包括激光相变硬化*激光合金化和激光熔覆等H其中激光熔覆的表面合金可以提高材料表面的抗磨性*抗腐蚀和抗氧化性能+近年来已成为深入研究的热点J.G4K H利用激光熔覆技术可以对轧辊*叶片*模具等零件进行表面修复+可以利用廉价材料来提高工件表面的耐磨性H>?@A A B@C合金和D B7:M>B合金以其高硬度*高温耐磨性和高温耐腐蚀性的特点+成为热喷涂常用的商业合金粉末H近年来也已被应用于激光熔覆处理中J C L R K H以往激光熔覆处理多用于硬度较低的中碳钢+对具有很高硬度的高合金钢却研究较少H而这些高硬度的高合金钢+如7:.9;<=钢+正是轧辊*模具常用的钢材H要想利用激光熔覆工艺修复这些零件+就必须对其熔覆的特性进行研究H本文通过对7:.9;<=钢表面激光熔覆>?@A A B@C合金和D B C/合金+研究熔覆层金相组织*结构及其性能H.试样制备及试验方法所用>?@A A B?@C和D B C/合金粉的化学成分见表.H 表#合金粉成分,质量分数+!2合金7:K@6M D B>B7<7>?@A A B?@C91I0/I.P.4-P94.P.4D B C/.4P4.4I I P44R P90//P RMNO热加工工艺P$Q Q N年第R期工艺技术I收稿日期39//I G.9G/.作者简介3代大桥,.1-C G2+男+湖北当阳人+硕士H 万方数据试验在!"#的横流$%&激光器上进行’采用()*+,型自动送粉器进行送粉熔覆-激光工艺参数为.输出功率/&00#’扫描速度为12!3345’光斑直径/33-沿激光扫描的垂直方向切取横截面制备金相试样’用6789:8;&<光学显微镜观察金相组织=用>?@4(A ?B !型C 射线衍射仪进行物相分析=显微硬度测量采用D E F+/显微硬度计’载荷为02!6-磨损试验在改造后的>+&00环+块磨损实验机上进行’载荷为/0"G ’转速为&00H 43I J =润滑介质为<0K机械油=润滑油以每&05一滴的流速滴在磨损面上’磨程!"3-用感量为02<3G 的分析天平称其损失质量-磨损量用磨损质量来表示’此处采用质量磨损度L M N 3G O "3P <Q来衡量材料的耐磨性能R S T.L M U V M4W式中.V M 为磨掉的材料量N 3G Q =W 为滑动距离N "3Q-&试验结果与分析X 2Y 显微组织激光熔覆层由表及里分为/个区域.合金熔覆区Z 合金与基体结合区Z 基体的热影响区-由于基材为淬火组织’故在热影响区中存在二次淬火区和回火区-图<N [Q 是\;I ]]I ;7,合金熔覆区最外层的金相照片-熔覆层的显微组织为均匀细小的枝晶和多元共晶的混合组织=熔覆层与基材界面处有一合金元素交互扩散区域-这是因为熔覆层合金晶粒优先形成与微熔材料的交界面’并沿热流方向向熔区心部凝固长大’最终呈现为一定方向性的细小枝晶和多元共晶混合性组织-随着离熔覆界面距离的增加’显微组织明显变细’且熔覆层与基材结合界面附近为较粗大的树枝晶’枝晶生长方向严格垂直于结合界面-通过对熔覆区C 射线衍射分析’其组成的物相主要是以树枝晶的$8固溶体和$H &/$,Z $H 1$/和$8$^碳化物Z#$等相所组成-图<N _Q 是\;I ]]I ;7,合金熔覆区和基体的结合区’图<\;I ]]I ;7,合金熔覆层N [Q Z 熔覆层结合界面N _Q 的金相照片可以看出熔覆区与基体已经形成了良好的冶金结合-其上部为合金结合区’下部为基体热影响区-图&N [Q 是6I ,0合金熔覆区域最外层金相照片’图&N _Q 是其与基体的结合区的金相照片-可看出6I ,0合金熔覆层的微观组织为细密网状超细共晶组织-C 射线衍射分析表明’熔覆区的物相主要是6I 基固溶体和6I $H *7相Z ‘+*7基固溶体Z $H &/$,Z $H 1$/型碳化物和$H &a 硼化物等相所组成-X 2X 熔覆层硬度及滑动磨损性能图&6I ,0合金熔覆层N [Q Z 熔覆层结合界面N _Q 的金相照片图/是\;7]]I 7,合金和6I ,0合金熔覆层横剖面的显微硬度随距试样边缘距离的关系-可见’两种熔覆层的硬度走向基本一致’且熔覆层的硬度分布比较均匀-6I ,0合金熔覆层比\;7]]I 7,合金熔覆层具有更高的硬度’前者平均达到,!0b c ’而后者平均为d 00b c 左右=在合金熔覆层与基体交界处硬度突然上升’这主要是由于基体受到熔覆区高温的影响产生二次淬火马氏体相变所造成的-材料质量磨损度熔覆合金L M 43G O "3P <<&/平均值43G O "3P <标准偏差43G O "3P <相对偏差6I,002<,<02</!02<1,02<!1020&<02</d \;7]]I 7,02&,!02&/d02/0<02&,1020/d02<&1ef g h i j k l m l n o p q r sq t u v w xy z {|w q }q x ~Xe e !"q 2#万方数据!结论"#$%&’(激光熔覆区在微观上存在三个区域)熔覆区*结合区和基体热影响区+由于基材为淬火组织,故在热影响区中存在二次淬火区和回火区,最高硬度存在于二次淬火区+-./0合金熔覆层比12344.3/合金熔覆层具有更高的硬度,前者的平均硬度接近/506(,而后者的平均硬度为7006(左右+-./0熔覆层的耐磨性优于12.44.23/熔覆层+参考文献)8$9:.;<=>?,@’<=A A B &.C #’D 2#E 2E #3;<F C G ;#;C 23#’H4;D 3##3I 342.<=’H J 4;D I ;D J #;K F 3C ’;2.<=L -.M "#M N M 1.O ’<P 4M 1.;44’K 8Q 9B 1E #H ;C 3;<F"’;2.<=D A 3C G <’4’=K,$R R S ,T R )$%$M $%7B 8%9徐春,罗源英,邹至荣B 75钢-."#N 1.合金组织和物相研究8Q 9B 中国激光,$R R S ,%7L $O )S T M T 0B8!9关振中B 激光加工工艺手册8&9B 北京)中国计量出版社,$R R T B 879U .C ;D D ’&B P 1.I J 43VE 2W 3;4.D 2.C&’F 34H ’#4;D 3#"4;F F .<=8Q9B &32;4A #;<D B ,$R R 7,%5NL 7O )%T $M %T 5B 859X 3<=Y ;Z 3<,@;<=&;’[.E ,\.3"G ;<=D G 3<=B &.C #’D 2#E #;4C G ;#;C M23#.D 2.C D ’H ;:;D 3#"4;3F"’M N ;D 3P 44’K 8Q 9B W ;#3&32;4&;23#.;4D;<F]<=.<33#.<=,$R R T ,%S L $O )T S M R $B 8/9Q ;2=K #.;?U ,A D E V ’.P B :;D 3#C 4;F F .<=’H 12344.23-’B /);F 32;.43F;<;4K D .D 8P 9B U #’C 33F .<=D ’H 1U ^]8"9B $R R /,_%S T R ,T /M R %B 8S 9@’<=A A ,:.;<=>?B ]H H 3C 2’H ;4E I .<E I ;44’K P P /0/$Z .2G-.;<F"#8Q 9B 1E #H ;C 3;<FC ’;2.<=D A 3C G <’4’=K ,$R R T ,$%0)$$R M $%/B 8T 9王忠柯,郑启光B 激光熔覆多元复合硬质合金熔覆层忠颗粒相的行为特征8Q9B 金属学报,$R R R ,!5L $0O )$0%S M $0!0B 8R 9张剑锋,周志芳B 摩擦磨损与抗磨技术8&9B 天津)天津科技翻译出,$R R !B $$5M $$T B下期要目预告>67$/R 合金锻件的混晶组织球墨铸铁抗热疲劳性能的研究R R B R R %‘高纯多晶铝热压缩流变应力特征纤维素型全位置立向下焊高效电焊条的研究纤维素型全位置立向下焊高效电焊条的研究低纤维素型全位置立向下焊条的研究Q Y -M ^熔剂对:!变形铝的净化作用&N!镁合金搅拌摩擦连接工艺研究调速器飞锤支架全渗碳层深度的研究厚壁椭圆形封头热拉深成形及有限元模拟热处理工艺对热模锻后A .!P 4M A "$$合金组织性能的影响-.M @"涂层钎涂工艺研究表面阳极化铝型材焊接工艺研究基于P C 2._3\P E 2’I ;2.’<技术的焊接工艺优化系统的研究锡钎焊工艺参数对钎焊接头力学性能的影响时效工艺对S 7S 5铝合金锻件组织和性能的影响铁路货车减振弹簧断裂分析>"#$5钢(型导轨裂纹分析弯杆型喷嘴挤压模设计铝合金背盘压铸模设计电解铝硅钛合金的特性锅炉%0=钢和$%"#&’钢的对接焊工艺a本刊加入万方数据资源系统L b c d e f g e h iO 数字化期刊群的声明a为了实现科技期刊编辑*出版发行工作的电子化,推进科技信息交流的网络化进程,我刊已加入j 万方数据资源系统L "G .<;^<H ’O 数字化期刊群k ,所以,向本刊投稿并录用的稿件文章,将一律由编辑部统一纳入万方数据资源系统L "G .<;^<H ’O ,进入因特网提供信息服务+凡有不同意者,请另投它刊+本刊所付稿酬包含刊物内容上网服务报酬,不再另付+万方数据资源系统L "G .<;^<H ’O 数字化期刊群是国家j 九五k 重点科技攻关项目,现已有$000余种期刊全文上网L 网址)l Z Z Z B C G .<;.<H ’B =’_B C <m J 3#.’F .C ;4O ,本刊全文内容按照统一格式制作编入万方数据资源系统L "G .<;^<H ’O ,读者可上因特网进入万方数据资源系统L "G .<;.<H ’O 查询浏览本刊内容,也欢迎各界朋友通过万方数据资源系统L "G .<;^<H ’O 向我刊提出宝贵意见*建议,或征订本刊+n热加工工艺o 编辑部pq n 热加工工艺o r s s t 年第u 期工艺技术万方数据。
激光熔覆修复45#钢模具的组织及性能研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｒｅ ｐ ａ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ４ ５ ＃Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｍｏ ｌ ｄ ｏ ｎ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｃｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｚ Ｈ ＡＮ Ｇ Ｄ ｅ － ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ Ｈ ＡＮ Ｇ Ｊ ｉ － ｑ ｉ ｎ ｇ ， Ｇ Ｕ Ｏ Ｚ ｈ ｏ ｎ界 处 向 外 晶粒 呈 现 柱状 晶及 等 轴 晶 ， 组 织 性 能 良好 ， 基 体 与 熔 覆层 间 台 金 结合 比较 牢 固 ， 熔覆 层 显 微 硬 度
分布 比较均匀并且与基体相比提 高约 ３ 倍 。结论 利 用激光熔覆技 术修复模具磨破损 区域具有应用价值。 关键词 ： 激光熔 覆； 镍基碳化钨 ； 模具 ； 微观组织 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｎ１ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ｌ １ ８ — ０ ３
机 械 设 计 与 制 造
１１ ８
Ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
＆
Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第 ２期 ２ ０ １ ７年 ２月
激光 熔覆 修 复 ４ ５ ＃钢 模 具 的组 织及 性 能研 究
张德 强 ， 张吉庆 ， 郭 忠娟
（ １ ． 辽宁工业大学 机械工程与 自动化学院 ， 辽宁 锦州 １ ２ １ ０ ０ １ ； ２ ． 日照港油品码头有 限公司 ， 山东 日照 ２ ７ ６ ８ ０ ０ ）
ｈ ｒｄ ａ ｎ ｅ ｓ ｓ ，ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｎｄ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｈ ｒｄ ａ ｎ ｅ ｓ ｓ ．Ｗｈ ｅ ｎ ｌ ｓｅ ａ ｒ ｓ ｉ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ １ ２ ０ ０ Ｗ， ｓ ｃ ｎｎ ａ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ２ ｍｍ ／ ｓ ， ｐ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ ｆ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ
H13钢激光熔覆Co基涂层组织及热疲劳性能
２ ０ １ ７年 ２月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ１ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳ ＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴｌ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ９ ，Ｎｏ ． ２
Ｆｅ ｂ．。２ ０ １７
Ｈ１ ３钢 激 光 熔 覆 Ｃ ｏ基 涂 层 组 织及 热 疲劳 性 能
层。
本 文采用 Ｎｄ ： ＹＡＧ激 光器 ， 在 Ｈ１ ３ 钢 表 面制备 冶金 结合 良好 的 Ｃ ｏ基合金 涂层 ， 测试 涂 层组 织形 貌 、 合 金 元素 分 布 、 物 相组 成及显 微 硬度 。通 过热震 法研 究涂 层 和淬火 回火态 ＨＩ ３钢 试样 抗热 疲 劳性 能并 探 讨其 强 化 机理 ， 为 提高 热作模 具 表面 热疲 劳性 能提供 技 术参 考 。
一
Ｃ ｏ和 Ｍｚ 。 ｃ 。 相组成 ， 热 疲 劳 后 涂 层 表 面形 成 Ｍ ０。 和 Ｍ Ｏ （ Ｍ —Ｆ ｅ ， Ｃ ｏ ， Ｃ ｒ ） 氧 化 物 。Ｃ ｏ基 合 金 涂 层 硬 度 最
高可达 ７ ０ ６ ＨＶ 。 ｚ 且呈梯 度降低 ； 热循环 １ ０ ０ ０次 后 ， Ｃ ｏ 基 合 金 涂层 表 面 硬 度 降 低 ２ ４ ． ４ ， Ｈ１ ３ 钢 表 面 硬度 降 低
摘
要： 针 对 热 作 模 具 用 Ｈ１ ３钢 工 况 下 易 产 生 热 疲 劳 失 效 的 问题 ， 采 用 Ｎｄ ： Ｙ ＡＧ 激 光 器 在 Ｈ１ ３钢 表 面
制备 Ｃ ｏ基合 金涂 层 。 利用 光 学 显 微 镜 、 扫 描 电镜 、 能谱仪和 Ｘ射线衍射仪 ， 对涂 层组织 、 合 金 元 素 分 布 及 物 相 组 成 进 行 检 测 。利 用 显 微 硬 度 计 和 热 震 实验 法 ， 测试热疲劳对 Ｃ ｏ基 合 金 涂 层 和 淬 火 回火 态 Ｈ１ ３ 钢硬 度影 响。 结果表明 ， Ｃ ｏ基 合 金 涂 层 从 底 部 到 表 层 ， 依次为平面 晶、 胞状 晶 、 树 枝 晶 和 等 轴 晶 。Ｃ ｏ基 合 金 涂 层 物 相 主 要 由
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模具钢的激光熔覆组织和性能
对产品加工常用模具材料进行激光熔覆试验，以研究熔覆层深度与工艺参数的关系、显微硬度在横截面上的变化、合金元素的存在形式与分布状态、试样耐磨性能的变化趋势等，探讨采用激光熔覆技术提高模具性能、延长模具寿命的可行性。
（1）熔覆层深度。
随着激光功率的提高，单道熔覆层深度增加较快，但功率达到1.3kW后，深度增加较少，基本上达到了极限深度。
数据回归处理得到曲线拟合方程为D=-0.0929P2+0.9091P+0.776，PÎ（700，1300），D为熔覆层深度，mm; P为激光功率，W。
当搭接率为10%并以不同的激光参数进行多道熔覆时，熔覆深度为 1.65~2.62mm，不经激光预热时深度最不均匀，且熔覆材料中加入WC 后，熔覆层的不均匀性更加严重，即加剧了熔覆层深度的不均匀性。
（2）熔覆层硬度。
无论哪种合金粉末和激光工艺，熔覆处理后表层硬度高，次表层的硬度最高，可以达到945HV0.2; 熔覆合金粉末中加入25%的后，硬度并没有明显的提高。
激光熔覆后，熔覆层的组织形态不均匀，表层为铸造组织形态，而次表层及靠近基体的熔池底部则为淬火组织，基体仍然保持原来的回火组织。
因此硬度峰值出现在次表层，而不是在表面。
熔覆层主要通过固溶体强化、细晶强化、第二相的弥散强化提高硬度。
（3）耐磨性能。
在相同的实验条件下，基体试样的磨损量最大，达到了39.4g，而激光熔覆表面的耐磨损性能大大提高，绝对磨损量最低只有9.3g，相对耐磨
性最高可达到熔覆前的4.24倍，表明激光熔覆可以显著改善表面的耐磨损性能。
熔覆合金中加入粉末前后表面的耐磨性能并没有明显变化。
熔覆试样磨损表面上有许多小平面，还有与滑动方向一致的细长的划痕，说明在摩擦试验过程中，激光熔覆表面不仅受到了粘着磨损，还受到了磨粒磨损，试验测得的磨损量是这两种磨损综合作用的结果。
（4）组织结构。
无论合金粉末中是否加入，熔覆层组织都十分相近，分为两种：一种靠近熔池底部为以镍铬硅固溶体和低熔点镍基共晶基体上分布粒状、短棒状的混合组织，是比较典型的平面外延生长组织；另一种是熔池中部和表面大致沿热流方向生长的枝晶组织，整个熔覆层组织为平面晶和枝晶的混合结构。
在扫描电镜下，熔覆层的共晶组织形态更加明显，呈现出排列相当整齐的细小树枝晶。
碳化钨的加入并没有使组织发生变化，没有观测到期望的碳化钨超硬质点。
在熔覆冷却过程中，一部分钨与铬、硼等形成复合相，还有少部分固溶于共晶的基体中。
对枝杆区和枝晶间进行波谱分析表明，枝杆区为镍基固溶体，并含有一定的铬，而含钨量较低，但在枝晶间含钨量较高，表明碳化钨在高温下被熔化并冷却后，碳化钨消失，并以其它第二相如W3.2Cr1.8B3的形式分布于枝晶间。