Cr12MoV模具鋼表面激光熔覆層組織及性能研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)在表面處理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。通過(guò)選擇熔覆合金，可提高部件的表面硬度、耐磨性或耐腐蝕性，改善表面機(jī)械加工性能，還可修復(fù)因磨損而失效的零件，延長(zhǎng)其使用壽命。冷沖壓模具由于其特殊的工作環(huán)境（高壓力、高摩擦，大面積等），容易發(fā)生磨損失效。為了提高冷沖壓模具的使用壽命，節(jié)約資源，增大生產(chǎn)效益，本課題采用激光熔覆技術(shù)對(duì)失效冷沖壓模具進(jìn)行了修復(fù)研究。
　　本課題采用不同的合金粉末（鐵基、鎳基、鈷基及添加碳化鎢復(fù)合粉末）對(duì)Cr1

2、2MoV冷沖壓模具鋼進(jìn)行激光熔覆修復(fù)。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、顯微硬度計(jì)和MM-200磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)熔覆層的顯微組織、元素分布、顯微硬度以及耐磨性能進(jìn)行了研究。重點(diǎn)分析了鈷基加碳化鎢增強(qiáng)相復(fù)合粉末熔覆層的組織性能。
　　采用激光熔覆工藝，鐵基、鎳基及鈷基等合金粉末均能實(shí)現(xiàn)Cr12MoV冷沖壓模具的熔覆:熔覆層組織致密，性能優(yōu)異，無(wú)氣孔、裂紋等缺陷，與基材冶金結(jié)合強(qiáng)。鐵基和鈷基合金粉末熔覆層主要

3、由網(wǎng)狀的共晶組織和其所包圍的固溶體組成;鎳基合金粉末熔覆層主要由細(xì)小的枝晶組織和羽毛狀的長(zhǎng)條組織組成。Cr12MoV模具鋼表面受激光傳熱影響，根據(jù)顯微組織特征由表至里可分為過(guò)渡區(qū)和淬硬區(qū)。過(guò)渡區(qū)是受熱影響最大的區(qū)域組織粗大，在半熔融狀態(tài)下成分偏析嚴(yán)重，是修復(fù)表面的軟化區(qū)。而淬硬區(qū)受熱影響作用，組織細(xì)化，硬度提高很大。不同激光熔覆工藝參數(shù)下，其熔覆層的組織和性能變化很大。相對(duì)于激光功率，熔覆速度對(duì)熔覆層的顯微組織和性能影響更為顯著，隨著熔

4、覆速度的增大，激光光束停留時(shí)間越短，冷卻越快，熔覆層的組織越細(xì)小致密。
　　通過(guò)添加不同比例碳化鎢增強(qiáng)相復(fù)合粉末激光熔覆試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碳化鎢增強(qiáng)相對(duì)熔覆層的顯微組織、硬度和耐磨性等都有顯著的影響。碳化鎢增強(qiáng)相與Ni60的相溶性較差，激光熔覆后存在較多的未熔碳化鎢硬質(zhì)相，很大程度提高了熔覆層的耐磨性。對(duì)于鈷基合金粉末，隨著碳化鎢增強(qiáng)相比例的增加，熔覆層的硬度、耐磨性越來(lái)越高，說(shuō)明碳化鎢增強(qiáng)相與鈷基合金粉末的相溶性很好。Cr12MoV模具

5、鋼表面激光熔覆不同合金粉末后，表面的耐磨性都有了不同程度的提高，達(dá)到基材的2～6倍，尤其是Co06+20％WC合金粉末熔覆層的耐磨性完全達(dá)到了模具的使用要求。
　　綜合考慮冷沖壓模具的使用要求（高硬度、高耐磨性以及一定的韌性）和課題試驗(yàn)結(jié)果，Cr12MoV冷沖壓模具鋼激光熔覆修復(fù)最佳工藝:FeNi26或Fe308合金粉末打底、Co06+20％WC復(fù)合粉末蓋面;中間層激光功率3.6kW，熔覆速度3mm/s;蓋面層激光功率3.8kW，