不锈钢表面激光熔覆研究

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1、第29卷第4期应用激光Vo1．29，NO．42009年8月APPLIEDLAsERAugust2009不锈钢表面激光熔覆研究*李伟翔，张光钧(上海T程技术大学材料工程学院，上海201620；上海工程技术大学激光工业技术研究所，上海201620)提要在不锈钢表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层，得到消除了宏观裂纹和孔洞的熔覆层，熔覆层和基体呈冶金结合。其显微组织主要由Fe—Ni合金、WC及FeC所组成，由于WC颗粒的存在使显微硬度相对基体有显著提高。关键词激光熔覆；直接堆粉；显微组织；显微硬度ResearchofLaserCladdingCoatin

2、gsontheSurfaceofStainlessSteelLiWeixiang“．ZhangGuangjun’(ShanghaiUniversityofEngineeringScience，CollegeofmaterialEngineering，Shanghai201620，China；LaserIndustrialTechnologyResearchInstitute，Shanghai201620，China)AbstractCrackandporousfreecoatingswerefabricatedatstainlesssteelbyprep

3、lacepowderofNi—basednano-wc／Cocompos—itecoatingsdirectly．ThelayerandthesubstratemadeametallurgicalbondingandthemicrostructuresofthecompositelayersidentifiedasmainlyFe—Nialloy，WCcarbides，andFe2C．MicrohardnessofthelayerswasimprovednotablethanthatofthesubstancecausedbytheretainofWC．

4、Keywordslasercladding；directpreplacepowder；microstructure；microhardnessO引言1实验材料及过程高速发展的中国工业对材料的使用提出了越选用牌号为1Cr18Ni9的不锈钢作为基体，样来越高的要求，需要材料能够适应各种条件苛刻品尺寸为qD40×13mm。试验前将待处理表面去油的使用环境。这些材料的表面可能会受到不同程清洗。粉材选用粉301加(NF)nano—WC。粉301度的磨损或腐蚀作用，所以需要采用各种表面处的粒度为150目，其成分如表1所示。(NF)nano～理手段来强化材料的表面性能

5、，延长材料的使用WC是由平均粒度50～500nm的WC颗粒和Co粘寿命[。结组成的造粒组装的纳米结构材料，造粒粉末粒度激光表面处理技术是现在研究比较多、应用比为5～45m，其中WC／Co质量比为88：12l_3]。直较广泛的表面处理手段之一，应用该技术可以显著接将粉301和(NF)nano-WC堆置于基体上，粉末地提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性能_2J。厚度控制在0．7mm左右。其中的激光熔覆是利用激光的高能量密度，以其作表1粉301成分Table1ChemicalcompositionofPowder301为热源在基材的表面熔覆一层材料，在基材表

6、面形成与基材实现冶金结合且相对基材性能有较大提高的合金熔覆层的表面改性方法。本研究探索直接将合金粉末预置于基材表面后进行激光扫描处理的熔覆方法。该方法相对同步或本研究采用HL一5000型CO。多模激光器进热喷涂预置涂层熔覆，具有操作方便、工艺简单等优行扫描，经过一系列参数实验后，获得制备质量较点，且能克服对较小工件或熔覆处理面积较小时不好的熔覆层参数：功率为1800W，扫描速度为易操作的弊端。3mm／s。基金项目：上海市重点学科建设资助项目(项目编号：J51402)；上海工程技术大学研究生创新项目(项目编号：2008~s07)收稿日期：2009—05—2

7、5激光熔覆处理之后，沿垂直于激光扫描带方向对试样切割、镶嵌、打磨和抛光，最后用硝酸盐酸体积比为1：3的王水腐蚀-2700。使用S扫描电镜SEM观察熔覆层的显微组织；并用EDS进行熔覆层的成分测试；用XRD(CuK，radiation)对熔覆层表面扫描一1000显微硬度计测，分析相组成；用HX试试样的显微硬度，载荷为lOOg，加载时间为15s。2实验结果与分析图3样品熔覆层和基体交界面2．1熔覆层组织形貌Fig．3Interfacezoneofthesample通过调整参数能够得到无宏观气孔及裂纹的熔对熔覆层与基体交界处用3000g力加载并保荷覆层，如图1

8、所示，其厚度在350~m到450~m之20s时间后，观察显微压痕附近的变形行为，