h13钢表面激光熔覆改性研究

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1、天津工业大学硕士学位论文H13钢表面激光熔覆改性研究姓名：刘录录申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：孙荣禄20080101摘要为了提高H13钢表面的耐磨性能，本文进行了NiCrBSi、NiCrBSi+Ti、NiCrBSi+Ti+C、NiCrBSi+TiC等多种材料的激光熔覆试验。通过对不同材料熔覆层的宏观质量的对比分析，优选了熔覆材料并优化了激光熔覆工艺参数；利用XRD、SEM等手段对熔覆层的微观组织进行了表征；利用HXD．1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度；利用M．200型磨损试

2、验机测试了熔覆层的摩擦磨损性能。试验结果表明，熔覆材料与激光熔覆工艺参数是影响激光熔覆层宏观质量的主要因素，在优化工艺参数下，可以获得外观光滑，均匀连续的NiCrBSi和NiCrBSi+Ti+C激光熔覆层。微观组织分析表明，激光熔覆层存在三个不同的区域，由表及里依次是熔覆层，熔覆层与基底的结合区及基底热影响区。NiCrBSi熔覆层由Y．Ni，Cr7Cs，CrB等物相组成；NiCrBSi+Ti熔覆层由Y．Ni、Cr、Ni与Ti金属间化合物等相组成；NiCrBSi+Ti+C熔覆层由Y．Ni，Cr7C3、原位合

3、成的TiC等相组成；NiCrBSi+TiC熔覆层由Y．Ni、Cr7C3、未溶TiC和溶解并重新析出的TiC等相组成。激光熔覆层的硬度由熔覆层到热影响区不断下降。NiCrBSi+Ti+C合金熔覆层的最高硬度值为HV850，比H13钢提高了约3倍，NiCrBSi熔覆层的最大硬度为HV700，比H13钢提高了约2倍。，摩擦磨损试验结果表明，NiCrBSi激光熔覆层的磨损体积约为H13钢合金的1／10，NiCrBSi+Ti+C激光熔覆层的磨损体积约为H3钢合金的1／15，在磨损条件越苛刻的情况下NiCrBSi+T

4、i+C激光熔覆层的优良耐磨性能越突出。NiCrBSi激光熔覆层的磨损为氧化磨损和磨粒磨损。NiCrBSi+Ti+C激光熔覆层的磨损主要为熔覆层自身TiC颗粒剥落后而产生的磨粒磨损。NiCrBSi+Ti+C激光熔覆层的高硬度和高耐磨性能是由于涂层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化机制。关键词：H13钢；激光熔覆；复合涂层；微观组织；显微硬度；耐磨性能AbstractInordertoimprovethewearresistanceofH13steel，thelasercladdingsofH13s

5、teelsubstratewithNiCrBSi，NiCrBSi+Ti，NiCrBSi埘+CandNiCrBSi+TiCwereperformed．Themacroscopicqualitiesofallkindsofthecoatingswereanalysedandcompared，andtheprocessparametersoflasercladdingandthematerialsofcoatingswereoptimized．Themicrostructureofthelasercoating

6、swascharacterizedbyXRDandSEM．ThemicrohardnessofthecoatingswasexaminedandcontrastedusingHXD·-1000microhardnesstester．ThewearpropertieswereexaminedusingM--200weartestmachine．Theresultsshowthatthecladmaterialsandtheprocessparametersaretheimportantfactorstoin

7、fluentthequalityoflasercladding．Intheconditionofoptimizedprocessparameters，wecanobtainthesmoothandcontinuouslasercladdingsofNiCrBSiandNiCrBSi+Ti+C．Themiscrostructureanalysesshowthatthreeregionswithdifferentmicrostructuresexistinthesurfaceofcoatings：thecla

8、dlayer,thebindingzoneofthecladlayerwiththesubstrate，andtheheat-affectedzoneinthesubstrate．ThecladlayerofNiCrBSicoatingsonH13alloysubstrateconsistsofthephasesofY—Ni，Cr7C3andCrB．ThecladlayerofNiCrBSi+TicoatingsonH13al