灰鑄鐵和球墨鑄鐵等離子束與激光束表面強化研究.pdf

1、灰鑄鐵和球墨鑄鐵以其低廉的成本，優(yōu)異的鑄造性，良好的切削加工性、耐磨性、吸震性等優(yōu)良性能，在工業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用?；诣T鐵和球墨鑄鐵是由石墨相鑲嵌在鐵基體中組成，造成基體強度不連續(xù)。在腐蝕介質(zhì)中，石墨相與鐵基體之間形成電偶，造成留碳腐蝕。這些容易導致其早期失效，因此必須去除灰鑄鐵和球墨鑄鐵表面的石墨相。
　　目前對灰鑄鐵和球墨鑄鐵表面改性的手段有表面相變硬化、表面熔凝、表面合金化以及表面熔覆。表面相變硬化因不能去除石墨相，表面改性效

2、果受限。本文旨在利用等離子束和激光束對灰鑄鐵和球墨鑄鐵進行熔凝處理以及合金化處理去除鑄鐵表面的石墨相，達到強化的目的。熔凝和合金化處理獲得的改性層深不夠大，并且合金化的本質(zhì)是一種高稀釋率的熔覆，因此，討論了在灰鑄鐵和球墨鑄鐵表面激光熔覆Ni60+10％Co的效果。
　　石墨形狀影響改性層深。在相同的工藝參數(shù)下，灰鑄鐵表面的等離子束改性層深小于球墨鑄鐵表面的等離子束改性層深?；诣T鐵主要依靠片狀石墨導熱，使其導熱率較高，基體導走大部分

3、熱量，形成熔池的熱量少，熔深淺，快速冷卻后改性層深?。皇珵榍驙畹那蚰T鐵主要依靠鐵基體導熱，導熱率相對來說較低，可以吸收更多的熱量來形成熔池，增加熔深，使快速冷卻后的改性層深較大。
　　等離子束和激光束的快速加熱，基體的快速冷卻，導致在灰鑄鐵和球墨鑄鐵表面進行熔凝和合金化處理都可以去除其表面的石墨相，獲得組織均勻、晶粒細小的改性層，與基體冶金結(jié)合。細晶強化、固溶強化使熔凝層的硬度提高，硬質(zhì)相滲碳體、馬氏體與軟質(zhì)相奧氏體等的綜合作

4、用，使熔凝層既能抗磨料磨損，又能抗粘著磨損；熔凝層的奧氏體相，是一種很好的緩蝕劑。熔凝層細小的晶粒導致高比例晶界的存在，增加了電化學反應(yīng)的界面阻力，表現(xiàn)為阻抗環(huán)直徑遠大于基體的，還可以縮小枝晶間的電極電位，減緩腐蝕速率。合金化層不僅具有熔凝層的特征，并且合金化過程因為合金顆粒的熔入，生成多種碳化物，形核質(zhì)點增多，晶粒細化的效果更好，顯微組織更加致密，并且還有奧氏體的穩(wěn)定元素N i、Cr等。這些使合金化層的硬度、耐磨性和耐蝕性優(yōu)于熔凝層的

5、。
　　總體來說，激光束的改性效果是優(yōu)于等離子束的改性效果的。綜合考慮改性層性能及改性成本，灰鑄鐵更適合于激光束熔凝處理，球墨鑄鐵的等離子束合金化處理較佳。
　　灰鑄鐵和球墨鑄鐵表面的激光熔覆層顯微結(jié)構(gòu)是樹枝狀的共晶組織，兩種基體表面熔覆層的硬度在1050HV0.1左右。極化曲線上有明顯的鈍化區(qū)域，并且阻抗譜是單容抗環(huán)，容抗環(huán)的直徑遠大于基體容抗環(huán)的直徑，說明電化學反應(yīng)界面阻力大。熔覆層的耐蝕性因為其超細的晶粒尺寸、以及緩蝕