激光熔覆制備高速鋼涂層的工藝優(yōu)化與組織性能研究.pdf

1、冶金軋輥是使金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機(jī)效率和軋材質(zhì)量的重要大型消耗性部件。因此，提高軋輥耐磨性、延長軋輥的使用壽命對降低輥耗至關(guān)重要。近年來，高速鋼因其紅硬性和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)被用于制造新一代復(fù)合軋輥。
　　激光熔覆技作為一種新興的表面處理技術(shù)，最大優(yōu)點(diǎn)是可以制備致密的冶金結(jié)合涂層，從而改善基體的性能。本文旨在利用激光熔覆技術(shù)在軋輥表面制備具有冶金結(jié)合、組織致密和耐磨性能優(yōu)良的高速鋼涂層，提供一種制備復(fù)合軋輥或修復(fù)軋輥的新途

2、徑。
　　本文以球墨鑄鐵軋輥?zhàn)鳛檠芯繉ο?，探索利用YAG固體脈沖激光器和CO2激光器在其表面制備高速鋼涂層的可行性。通過激光工藝參數(shù)的優(yōu)化，制備出具有良好冶金結(jié)合的涂層。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、附帶能譜儀(EDAX)的掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射儀(XRD)顯微硬度計(jì)以及高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等測試分析設(shè)備，對所制備涂層的微觀組織、成分、相組成、硬度、磨損和高溫氧化性能進(jìn)行了研究。
　　采用Nd∶YAG脈沖激光器對預(yù)置了高速

3、鋼粉末的球墨鑄鐵基體進(jìn)行激光熔覆處理。單道實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化后的高速鋼激光熔覆工藝參數(shù)為:脈沖電流240A、掃描速度3.0mm/s、離焦量13mm、預(yù)置涂層厚度0.5mm、激光脈沖頻率15Hz、脈寬3.0ms。多道搭接實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的熔覆層組織致密，與基體形成了冶金結(jié)合，部分區(qū)域存在裂紋，主要強(qiáng)化相為WC1-x和V4C3。熔覆層平均硬度可達(dá)600HV，是基體(300HV)的2倍。
　　采用大功率CO2激光器對預(yù)置了高速鋼粉末的球墨鑄

4、鐵基體進(jìn)行激光熔覆處理。單道實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化后的T15高速鋼激光熔覆工藝參數(shù)為:功率1800W、掃描速度6.0mm/s、離焦量340mm、預(yù)置涂層厚度1mm。多道搭接實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的熔覆層組織致密，無氣孔、裂紋等缺陷。在界面處有明顯白亮帶生成，這說明熔覆層與基體已達(dá)到冶金結(jié)合。此時(shí)得到的激光熔覆層最高硬度可達(dá)750HV，是基體的2.5倍;500℃高溫磨損30分鐘質(zhì)量損失率約為球墨鑄鐵基體的40％，具有優(yōu)異的抗高溫氧化性能。YT熔覆層抗高