超高强度钢表面激光熔覆层的组织及力学性能

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1、超高强度钢表面激光熔覆层的组织及力学性能孙涛程宗辉张志强黄卫华阚艳曾晓利国营芜湖机械厂摘要:采用激光熔覆技术在30CrMnSiNi2A钢表面制备了熔覆层，借助金相显微镜、显微硬度计、纳米压痕仪和拉伸试验机等对熔覆层的微观组织与力学性能进行了分析。结果表明：熔覆层与基体结合较好，主要由熔覆区、界面结合区、热影响区和基体4个区域构成。熔覆层的显微硬度、纳米硬度及弹性模量分别较基体提高约9.2%、4.0%和6.5%,熔覆层与基体具有相近的耐磨性。熔覆层的抗拉强度、屈服强度及断后伸长率分别为基体的91.3%、92%和89%,能够满足30CrMnSiNi2

2、A钢构件的损伤修复与再制造。关键词：30CrMnSiW2A钢；激光熔覆层;微观组织;力学性能;作者简介：孙涛(1982—),男，工程师，硕士，主要从事特种加工技术研发,发表论文6篇，E-mail:suntao066@sina.com收稿日期:2017-03-18基金:国家自然科学基金(51301086)Microstruetureandmechanicalpropertiesoflasercladdingcoatingonsurfaceofultra-highstrengthsteelSunTaoChengZonghuiZhangZhiqiang

3、HuangWeihuaKanYanZengXiaoliState-ownedWuhuMachineryFactory;Abstract：Lasercladdingcoatingonsurfaceof30CrMnSiNi2Awaspreparedbylasercladding，andmicrostrueturcandmochanicalpropertiesofthecoatingwereanalyzedbyopticalmicroscope,micro-hardnesstester,nano-indentationtesterandtensilet

4、ester.Theresultsshowthatthecladdingcoatingiswellbondedtothesubstrate,whichmainlyconsistsoffourpartsofcladdingzone,bondingzone,heat-affectedzoneandsubstreitc.Themicrohardness,nemohardnessandclasticmodulusofthecladdingcoatingareincreasedby9.2%,4.0%and6.5%,respectively,reference

5、dtothoseofthesubstrate.Thelasercladdingcoatinghassimilarwearresistaneetothesubstrate.Thetensilestrength,yieldstrengthandelongationofthecladdingcoatingare91.3%,92%and89%ofthatofthesubstraterespcctivcly，whichcanmeetthercquircmcntsfordamagerepairandremanufacturingof30CrMnSiNi2As

6、teelparts.Keyword：30CrMnSiNi2Asteel;lasercladdingcoating;microstmctuire;mechanicalproperties;Received：2017-03-1830CrMnSiNi2A钢是一种综合性能优良的超高强度低碳合金钢，具有优异的强韧性、耐磨耐蚀、抗疲劳和抗擦伤性能，常用于承力结构件的制造，如飞机的起落架、高强度螺栓和机翼主梁等[1-3]。然而，因飞机服役条件苛刻，通常涉及高速、重载、高频振动及复杂的环境等工况，易造成30CrMnSiNi2A钢结构件的快速损伤而降低服役效率，甚

7、至影响飞机运行的安全可靠性。因而，利用先进的技术对30CrMnSiNi2A钢超高强零部件进行修复与再制造是保障飞机长寿命、高可靠性服役安全的重要途径之一[4-8]o激光熔覆技术是表面工程的主要技术手段之一。熔覆层的形成是一个复杂的物理、化学冶金过程，与传统的修复工艺相比，其具有结合强度高、附加变形小、覆层成分厚度可控和自动化程度高等优点，在机械装备及关键零部件的表面强化与修复方而具有重要的工程应用潜力卫二D1。然而，由于30CrMnSiNi2A钢结构件强度很高，且激光熔覆层因快冷成形而导致脆性偏高，难以抑制修复层的开裂倾向及保证修复层的可靠性曲。

8、因此，超高强低碳合金钢飞机结构件的修复仍是攸关飞机运行保障能力的核心技术难题之一11呈。本文以低碳超高强合金粉末为原料，利用激光熔覆技术