Q235鋼表面激光熔覆316L涂層及316L-Al2O3復(fù)合涂層研究.pdf

1、Q235鋼是最常見的低碳結(jié)構(gòu)鋼，它具有含碳量低，強(qiáng)度、韌性較好、焊接性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)中。如材質(zhì)為Q235鋼的中厚板主要應(yīng)用于建筑工程、大型鐵路橋梁的鋼板中。在工礦條件中，對(duì)其承截能力、承受的動(dòng)載荷、震動(dòng)、沖擊、耐磨性和耐腐蝕性的要求都很高，在實(shí)際工作環(huán)境中，鋼板由于受到介質(zhì)的腐蝕、載荷的沖擊等，其表面會(huì)發(fā)生磨損腐蝕現(xiàn)象。所以對(duì)其表面進(jìn)行修復(fù)很有必要，本課題主要研究利用激光熔覆技術(shù)，在Q235鋼表面激光熔覆316

2、L涂層和316L/Al2O3復(fù)合涂層。
　　本文探究了在單因素試驗(yàn)下，不同激光工藝參數(shù)對(duì)單道316L涂層宏觀形貌及幾何截面尺寸的影響；并利用正交試驗(yàn)激光熔覆單道316L涂層，得出最佳工藝參數(shù)；研究了不同掃描間距對(duì)316L熔覆層成型質(zhì)量的影響，分析了不同掃描速度和不同激光電流下，316L熔覆層的界面結(jié)合形態(tài)；利用金相顯微鏡和掃描電鏡對(duì)不同熔覆層的微觀組織進(jìn)行了分析；利用XRD對(duì)316 L粉末和不同熔覆層的物相進(jìn)行了分析；測(cè)試了不同熔

3、覆層的硬度、耐磨性和耐腐蝕性能；最后分析了熔覆層中產(chǎn)生缺陷的原因，并對(duì)減少熔覆層中的球化、裂紋、氣孔及夾雜等缺陷提出了相應(yīng)的措施。結(jié)果表明：
　　（1）單道熔覆層的寬度，高度和深度都是隨著激光電流、脈沖寬度和激光頻率的增大逐漸增大，而隨著掃描速度的增大都逐漸減小。在粉末涂層厚度為0.5mm時(shí)，通過正交試驗(yàn)得出最佳的激光熔覆的工藝參數(shù)，即在激光電流為160A，掃描速度為110mm/min，激光脈寬為4.0ms，脈沖頻率為10Hz等工

4、藝參數(shù)下，熔覆層表面無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，且與基體達(dá)到了良好的冶金結(jié)合。
　　（2）316L涂層和316L/Al2O3復(fù)合涂層從熔覆層底部到上部的組織都是由平面晶向柱狀晶，胞狀晶最后到樹枝晶及等軸晶過渡。含量為6％Al2O3復(fù)合涂層的組織細(xì)小，熔覆層中Al2O3粉末含量超過6%時(shí)，熔覆層表面成型質(zhì)量也下降，且熔覆層組織中會(huì)出現(xiàn)部分未溶解的白色的Al2O3顆粒，熔覆層中會(huì)出現(xiàn)大量的孔洞，致使熔覆層質(zhì)量變差。物相分析為：316L粉

5、末的物相是由奧氏體相組成，而316L涂層和316L/Al2O3復(fù)合涂層中新增加了鐵素體相。
　?。?）316L不銹鋼熔覆層的硬度約為230-270HV，平均摩擦系數(shù)為最低為0.3608，磨損損失量為0.00875g；316L+6%Al2O3熔覆層的硬度值最大為568HV，平均摩擦系數(shù)最低為0.1246，磨損損失量為0.00007g；而基體的硬度僅為110-140HV之間，基體的平均摩擦系數(shù)最低為0.4231，磨損損失量為0.012

6、26 g?？芍?，316 L涂層的硬度及耐磨性相比于基體略有提高，而316L/6%Al2O3涂層的硬度及耐磨性較基體的顯著提高，這是因?yàn)槿鄹矊又械腁l2O3硬質(zhì)顆粒有效阻礙了磨損。從磨損機(jī)制來看，基體Q235鋼和316L涂層的磨損形式為磨料磨損和黏著磨損的復(fù)合，而316L/Al2O3復(fù)合涂層的磨損形式主要為磨料磨損。
　?。?）電化學(xué)腐蝕及鹽霧試驗(yàn)測(cè)量表明，316L涂層的腐蝕電位為-346 mv比基體的腐蝕電位-432mv高，316