激光重熔对50crmov钢放电强化表面组织与性能的影响

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1、激光重熔对50CrMoV钢放电强化表面组织与性能的影响乔桂英　肖福仁摘　要：用透射电镜和X-射线衍射研究了激光重熔对50CrMoV钢脉冲放电强化层组织与性能的影响，结果表明：激光重熔可使放电表面强化层的硬度进一步提高。硬度提高的原因是激光超细化组织及高密度位错和一定量的碳化物所致。关键词：激光重熔　放电强化　组织　硬度EffectofLaserCladdingonMicrostructureandPropertyofPulseDischargeEnhancedSurfaceLayerofSteel50CrMoVQiaoGuiyingandXiaoFuren(Mat

2、erialandChemistryInstitute,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004)Abstract：Theeffectoflasercladdingonmicrostructureandpropertyofpulsedischargeenhancedsurfacelayerofsteel50CrMoVhasbeenstudiedbymeansoftransmissionelectronmicroscopeandx-raydiffractionmethod.Theresultsshowedthatthehardnessof

3、pulsedischargeenhancedlayerwasimprovedbylasercladdingtoformnanometercrystalmicrostructure,higherdensitydislocationanddefinitecarbides.MaterialIndex：LaserCladding,DischargeEnhancing,Microstructure,Hardness▲　　放电强化作为一种表面强化的手段得到一定的作用［1，2］，然而放电强化层较薄，强化层的均匀性和致密性较差，因此影响了其强化的效果。随大功率激光器的出现，激光表

4、面处理在工业生产取得广泛的应用［3］。近年来，有关激光熔覆WC/Co(Ni)和TiC/Ni(Co)合金的研究较多［4，5］，广泛采用的是人工或机械涂刷粉末的方法。本工作采用脉冲放电的方法，在50CrMoV钢表面预涂一层硬质合金硬化层，研究激光重熔对脉冲放电强化层的影响，以进一步提高脉冲放电表面强化性能。1　试验材料及方法　　基体材料选用50CrMoV钢。在基体材料表面采用脉冲放电的方法形成20μm左右厚的预涂层，然后进行激光处理。脉冲放电试验在自行研制的晶体脉冲电源加管旋转电极强化试验机上进行，采用YG8合金为电极材料，工作条件为：占空比为9:1；电压为180V;

5、强化时间为8min/cm2；介质为空气。激光处理在2kW连续CO2激光器上进行。束斑直径D=5mm;功率P=600～1500W;扫描速度v=10～25mm/s；N2保护。　　在D/MAX-rB型X射线衍射仪上进行物相分析。在H-800型透射电子显微镜上对硬化层表面微观组织进行分析。试样经单面机械减薄至0.04mm后，采用电解双喷减薄。电解液为10%高氯酸酒精溶液，抛光条件为电压50V，电流90mA。2　试验结果与分析2.1　放电强化层的组织与性能　　50CrMoV钢经放电强化后的表面硬度与层深的关系如图1所示。经放电强化后的表面硬度可达HV0.11300以上，硬化

6、层与基体之间无过渡层。放电强化层的金相组织如图2所示。可见在基体表面形成了约35μm的白亮层，白亮层与基体的界面清晰，无明显的扩散层，这与硬度测试结果相一致。XRD分析结果表明，表面白亮层的相组成为大量M6C、W2C及少量WC碳化物，由于大量碳化物存在使表面硬度高达HV0.11300以上。图1　放电强化层的硬度Fig.1　Hardnessofpulsedischargeenhancedlayer图2　放电强化层的组织Fig.2　Microstructureofpulsedischargeenhancedlayer2.2　激光处理对放电强化层硬度的影响　　图3给出了

7、激光处理工艺参数对脉冲放电涂层表面硬度的影响。可见随工艺条件的不同，在P=1200W、V=18mm/s时，表面硬度达到极大值。这与激光能量输入大小对表面合金化的程度及显微组织的影响有关。图3　激光处理与强化层硬度的关系Fig.3　Relationbetweenlasercladdingandhardnessofenhancedlayer2.3　激光处理对放电强化层组织的影响　　放电涂层经激光重熔后，横截面呈月牙形，月牙的厚度随激光功率等参数不同而不同。与放电强化层相比，硬化层深明显增大，且与基体之间存在较宽的扩散冶金结合层。金相分析结果表明，硬化层表面组织为隐晶马

8、氏体+碳化