激光熔覆低温相变金属的组织与性能

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1、分类号：TG4UDC：620学号：15451482358密级：公开温州大学硕士学位论文激光熔覆低温相变金属的组织与性能作者姓名：徐淑文培养类型：学术型专业名称：制造业信息化技术研究方向：激光制造技术与装备指导教师：陈希章教授完成日期：2018年5月温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

2、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权温州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：年月日年月日

3、激光熔覆低温相变金属的组织与性能摘要激光熔覆是一种先进的材料表面处理技术。熔覆过程中的快冷快热易使熔覆层中产生残余拉应力，进而增大熔覆层的应力腐蚀开裂，降低熔覆层的使用性能。低温相变（LTT）合金粉末通过控制碳含量，并添加其他合金元素降低马氏体相变点（Ms），形成高合金马氏体相。利用低温下马氏体相变体积膨胀来抵消冷却过程中的热收缩，达到改善残余应力的作用。熔覆成形后无需进行去应力的后续处理，提高生产效率。激光熔覆具有较强的工艺性，选取适合的工艺参数组合是获得良好熔覆层的基础。本文首先分析合金元素在钢中的作用。在保证熔覆层

4、综合力学性能的前提下，以Cr-Ni两种降低马氏体相变温度的元素为主加元素，另外添加Mn、Mo、Cu、V等微量元素，最终确定具有相同合金系统不同元素含量的两种合金粉末LTT1和LTT2。应用热膨胀仪对设计合金熔覆层相变温度进行检测，并计算了熔覆层马氏体相变产生的综合体积膨胀率。通过控制单一因素变量法及正交实验法对激光熔覆工艺参数进行研究。分析所选的各因素对熔覆层宏观质量及稀释率的影响情况，最终确定一组具有良好成形效果的熔覆工艺参数。应用选取的工艺参数进行激光熔覆实验并对熔覆层进行回火处理，对比回火前后熔覆层的组织与性能变化

5、情况。I通过3D激光共聚焦显微镜、扫描电镜和XRD等检测手段，对熔覆层微观组织进行观察与分析。分析发现，LTT合金粉末熔覆层组织由板条状马氏体和分布于马氏体板条间的残余奥氏体组成。回火处理后熔覆层晶粒细化，马氏体板条边界变模糊。从熔覆层到基材部分存在元素过渡情况，熔覆层与基材形成牢固的冶金结合。回火后熔合区元素过渡未见明显变化。对熔覆层组织不同区域进行点扫描，发现不同区域元素含量变化不大，分布均匀。通过XRD检测技术，测得熔覆层内均含有残余奥氏体组织，LTT2熔覆层残奥含量稍高。回火后熔覆层残余奥氏体含量有所降低。对熔覆

6、层显微硬度和耐磨性能进检测发现，熔覆层显微硬度和耐磨性能与基材相比均有提高。LTT1熔覆层显微硬度最大为448.7HV，与基材相比提高了2.3倍。回火后LTT1熔覆层显微硬度略有下降。LTT2熔覆层含较多V元素，在回火中产生二次硬化作用，使回火后LTT2熔覆层的显微硬度与耐磨性能提高。通过X射线衍射技术，测量单道与多道搭接熔覆层残余应力情况。测量发现LTT合金熔覆层表面产生不同程度的压缩残余应力，说明低温相变材料明显改善了熔覆层的残余应力情况。LTT1熔覆层的残余压应力值大于LTT2，搭接熔覆层压应力值大于单道熔覆层。熔

7、覆层最大残余压应力值达496.69MPa，出现在LTT1搭接熔覆层表面。关键词：激光熔覆，低温相变，微观组织，显微硬度，残余应力，耐磨性能IIMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFLOWTEMPERATURETRANSFORMATIONMETALBYLASERCLADDINGABSTRACTLasercladdingisanadvancedmaterialsurfacetreatmenttechnology.Therapidcoolingandrapidheatinginthecladdingproc

8、esscancauseresidualtensilestressinthecladdinglayer,therebyincreasingthestresscorrosioncrackingandreducingtheuseperformance.Thelowtemperaturephasetransformation