几种铁基激光熔覆涂层的组织结构与滑动磨损性能研究

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1、熔覆涂层与硬质合金钢组成的摩擦副的摩擦磨损特性进行了试验研究，得到了良好的耐磨涂层，并初步探究了其磨损机理。1．试验材料与试验方法1．1激光熔覆层的制备和组织观察本实验基体材料采用45钢，加工尺寸为12×16×10(mm)的试样块，12×16面的其中一面开有长×宽×高=12×10×2．5(mm)槽。表面磨平清洗后，经喷砂处理。熔覆材料中粉末和硬质颗粒粉末的化学成分和颗粒尺寸见表l。采用预置粉末法，将所需粉末按适当比例经混料机混合均匀，经干燥处理后，用丙酮一纤维素做粘结剂，在凹槽中预置合金粉末。利用TJ一5000型c0：激光器进行单道熔覆，经工艺试验优化后的工艺参数为：功率为1

2、．5Kw，光斑直径为2．5咖，扫描速度为300mm／min。之后搭接制大面积熔覆层，激光熔覆两次，第一次涂层高度在1．5mm左右，熔覆后喷砂并将熔覆表面磨平，第二次涂层高度略高于凹槽顶，再次进行熔覆。熔覆后的试样打磨截面，经金相抛光制成金相试样。用腐蚀剂(20％volHN03+30％volHF+50％volH：0的酸溶液)进行腐蚀。试样使用扫描电子显微镜分析激光作用表面层的微观结构。1．2涂层耐磨性能的测定利用HBRVU一187．5型布洛维光学硬度计测试激光熔覆层的硬度，测量三次取平均值。用M一200磨损试验机对试样进行滑动磨损试验，磨环材料为硬质合金，尺寸为中40mm×10

3、咖，硬度(HRA)84，加载500N，转速240r／min，磨损条件为油润滑磨损，润滑剂为长城4502合成压缩机油。实验时问30min。用读数光学显微镜测出各个熔覆试样的磨痕宽度，每间隔3um测一次，根据公式’5。{j厂———一矿：6『r2sin一1(』二)一兰，／r2一(兰)2]‘2r。2V、2。计算磨损量，对比评价熔覆试样的磨损程度和耐磨性。式中：V为磨损体积损失，r为对磨环半径，d为试样宽度，b为磨痕宽度。表1熔覆材料的化学成分和颗粒尺寸43171．813．5444～1052044～1052．试验结果与分析2．1熔覆层组织分析图1为Fe62，Fe33—37加入少量KFN

4、i60B并加入wc硬质颗粒增强的激光熔覆涂层，熔覆区域是明显的枝晶微观结构，呈两种组织成网状相间，故增大了开裂倾向。在组织中不能观察到明显的wc颗粒，但是硬质颗粒的熔解使熔覆层的硬度增加。这是因为硬质颗粒wc熔化，随后重新凝固并析出碳化物形成新晶核，阻止Q—Fe枝晶长大。硬质颗粒在重新凝固过程中析出的碳化物对熔覆层组织的枝晶起到细晶强化作用。图2为铸造wC、Co包WC和Cr。C。多种硬质相复合增强D507Mo和Fe62混合铁基合金激光熔覆涂层组织的微观形貌，表现为细小的晶粒。由于所含有的Mo具有去脆作用，综合硬质颗粒弥散分布的固溶强化作用，使熔覆涂层硬度很高同时表观质量也好，

5、裂纹少。Mo的去脆作用在二次熔覆中具有重要影响，保证了熔覆层的质量。图3为KF3ll，Fe62和Fe90l合理配比后加入co包wc和cr3c2复合增强的激光熔覆涂层的微观组织，其形貌为均匀的胞状晶。Co包WC在激光熔覆时发生熔解，熔解后的再次凝结形核可以促进二29S506la4ab1b506O．1¨M2N76OeFC5FKWD次相的形成，较多的碳化物颗粒起到了固溶愠化平

6、

7、细晶强化的作用．将树枝晶变为小且分布均匀的兆晶组织。图lFe62+Fe3337+KFNl60B+w涂圈2D507Mo+Fe62+c。乜虻+wc涂层图3Knll+Fe62+Fe901qE(c口包)十c“=橡层

8、髓57硒晒H53磁0图4三种基体擞光熔覆溶层硬度№较图5三种基体激光熔攫涂层磨损量＆较2．2熔覆层硬度以上三种铁基合金中加入不同硬质颗粒复台增强激光熔覆涂层．成分配比不同，硬度发生变化。图4为以上三种激光熔覆涂层的硬度比较。由图4可以发现以D507Mo为基体粉末，铸造wc、co包wc和cn巴多种硬质相复台增强的激光熔覆涂层硬度略岛于其他两种再己比。其主要原因为未熔解的硬质颗粒起到了钉扎晶界的强化作用，也可能与熔覆过程硬质相的熔化再析出有关。’。D507Mo的硬度高于KF3ll，低于Fe62，加入硬质相后，cr元素和wc重新凝固后产生多种碳化物增强相，并且弥散分布于熔覆涂层中．

9、使得涂层硬度得到很大提高。同时D507Mo巾Mo元素的去脆作用减少了裂纹出现的可能性，涂层袁观质量良好。2．3熔疆层磨损性能和机制对E逑三种激光熔覆涂层耐磨性能的测定和比较。图j为三种涂屎磨损实验后磨损罱的比照表格。结果表明实验条件下三种激光熔覆涂层的耐磨性能均高于单纯基体台金涂层。以D507Mo为基体粉末，铸造wc、co包wc和cr正z多种硬质相复合增强的激光熔覆涂层测得的磨损量是小。b硬质相增强D507Mo刚6橡螟府损形貌存扫描也镜F的魁片2％蝴Ⅱ一ⅧⅡ～椰n¨儿一!lj”lli”llj卫一#；；Ⅱ