輥道輥用20鋼表面激光熔覆耐磨損涂層研究.pdf

1、激光熔覆是利用高能量激光束熔化涂層材料和薄層基體，形成一個與基體冶金結(jié)合的表面涂層。激光熔覆已成為現(xiàn)代表面技術(shù)體系中的極具發(fā)展前途和頗具特色的新技術(shù)之一，是工件修復和強化的有效途徑。通過選用合適的熔覆材料和激光熔覆修復工藝，在工件表面能夠得到具有良好的冶金結(jié)合、良好的表面質(zhì)量、耐磨耐蝕的涂層，從而大幅度提高工件的使用性能并獲得良好的經(jīng)濟效益。因而在航空航天、汽車、冶金、石油、化工等行業(yè)有著廣闊的應用前景。
　　20鋼具有良好的機械

2、性能、價格便宜，是常用的輥道輥等部件材料。但是，20鋼在作為輥道輥的材料時，容易出現(xiàn)裂紋、磨損等損傷，給生產(chǎn)和修復帶來很多困難。為了進一步提高20鋼的抗高溫磨損能力，利用激光熔覆技術(shù)，在20鋼表面采用脈沖Nd∶YAG激光器制備了Ni60熔覆層、Ni60+Y2O3熔覆層及Ni60熔覆-重熔層，研究了各種熔覆涂層的形貌特征、組織結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性及耐磨損性能;并考察了Y2O3對Ni60熔覆層組織性能的影響。
　　研究表明，Ni60熔覆層和

3、Ni60+Y2O3熔覆層表面質(zhì)量較好，熔覆層中有微小的裂紋、孔洞等缺陷，而添加重熔工藝后改善了熔覆層的表面質(zhì)量。物相分析表明Ni60熔覆層和Ni60熔覆-重熔層基體由(Fe，Ni)構(gòu)成;內(nèi)部含有Cr23C6、Fe3B、CrB等析出相。硬質(zhì)析出相使熔覆層硬度提高到806HV，約為20鋼基體(206HV)的4倍。Ni60+Y2O3熔覆層基體由(Fe，Ni)構(gòu)成;內(nèi)部含有Y2O3、Cr23C6、(Fe，Ni)、Fe3B、CrB等析出相。熔覆層

4、硬度約為20鋼基體(206HV)的4倍。熔覆-重熔層硬度可達1076HV，約為20鋼基體(206HV)的5倍。
　　Ni60熔覆層的高溫磨損失重率僅是20鋼基體的1/3。熔覆層與基體良好的冶金結(jié)合、(Fe，Ni)固溶體增強、鎳鉻合金本身的良好性能和硼化物、硼碳化物等析出相的強化作用是熔覆層耐磨能力提高的主要原因。Ni60+Y2O3熔覆層的高溫磨損失重率僅是20鋼基體的約1/4。Ni60+Y2O3熔覆層耐磨能力提高的主要原因是熔覆層

5、與基體良好的冶金結(jié)合、(Fe，Ni)固溶體增強、鎳鉻合金本身的良好性能和硼化物、硼碳化物和Y2O3顆粒等析出相的強化作用。Ni60熔覆-重熔層的高溫磨損失重率僅約為20鋼基體的1/4。熔覆-重熔層耐磨能力提高的主要原因是熔覆-重熔層與基體良好的冶金結(jié)合、硼化物、硼碳化物等析出相的強化作用和激光重熔工藝使得熔覆-重熔層表面的微裂紋大大減少。
　　高溫磨損后各熔覆涂層的宏觀形貌都出現(xiàn)塑性變形劃痕。在三種涂層中，Ni60+Y2O3熔覆層