稀土對軋輥表面激光合金化組織與性能的影響.pdf

1、為了提高半鋼軋輥的使用性能，延長其使用壽命，本文從材料合金化原理出發(fā)，設計了一種軋輥表面激光合金化的專用粉末材料。采用額定功率為5kW的快速橫流CO2激光器對145CrNiMoTiRe半鋼軋輥進行激光表面合金化處理，利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計和磨損試驗機等分析手段，對激光合金化層的組織與性能進行研究。同時研究了激光合金化試樣經(jīng)熱循環(huán)處理后合金化層組織與殘余應力。
　　在最佳激光合金化的工藝參數(shù)條件下：

2、功率P=2.3kW，掃描速度V=5mm/s，焦距f=320mm，搭接率為d=30％，合金化層組織從表面到基體可分為合金化區(qū)、過渡區(qū)、熱影響區(qū)和基材四部分，合金化區(qū)上層為細小的等軸晶，中部主要為樹枝晶和柱狀晶混合組織，底部主要為樹枝晶組織。合金化層除了基體相α-Fe外，還有(Fe，Cr)7C3、MoC、WC、Fe2Ni等相以及具有尖晶石結構的Co2TiO4等。
　　在合金化粉末中摻雜CeO2可以明顯改善合金化層的組織和性能，但對合金

3、化層的相組成影響不大。當 CeO2添加量在0～2.0wt.%變化時，隨著 CeO2含量的增加，合金化層組織逐漸變細，當 CeO2含量在2.0wt.%時,合金化層組織最細，然而當CeO2含量大于2.0wt.%時，合金化層組織隨著CeO2含量的增加而變粗大。CeO2添加量為2.0wt.%時，合金化層的顯微硬度最高達到HV1108，是基材的2倍左右，比未添加CeO2的合金化層的硬度高出近300。CeO2的添加能提高耐磨性和抗高溫氧化性，當 C

4、eO2添加量為2.0wt.%時合金化層具有最高的耐磨性以及抗高溫氧化性，耐磨性是基材的4倍，未摻雜CeO2的3倍；抗高溫氧化性是基材的3倍，未摻雜CeO2的2倍。
　　熱循環(huán)試驗表明：隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加，組織的氧化程度加大，并且存在著裂紋，未摻雜CeO2的組織率先出現(xiàn)裂紋，當摻雜的CeO2量在2.0wt.%時，組織沒有出現(xiàn)裂紋，或是在有限次數(shù)內(nèi)，它出現(xiàn)裂紋的時間最晚。試樣中存在著以熱應力為主的殘余應力，殘余應力的變化趨勢是先降低