5CrNiMo鋼激光熔覆層組織與性能的研究.pdf

1、熱作模具在服役過程中，不僅要承受高溫而且要受到摩擦力的作用，模具表面易因氧化、磨損等失效。不僅嚴(yán)重影響所生產(chǎn)物品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且會(huì)給企業(yè)增加制造成本。因此通過表面改性技術(shù)在模具表面制備一層耐磨、抗高溫的涂層，從而延長其使用壽命，將具有重要的經(jīng)濟(jì)效益。
　　激光熔覆陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基熔覆層具有非常優(yōu)異的性能，在模具修復(fù)領(lǐng)域頗受關(guān)注。本文在激光熔覆陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基熔覆層的基礎(chǔ)上，從添加稀土氧化物和引入外場兩個(gè)方向進(jìn)一步優(yōu)化。利用X

2、射線衍射儀、掃描電鏡以及能譜儀對各熔覆層的物相組成、顯微組織及微觀形貌進(jìn)行分析表征;通過顯微硬度計(jì)、環(huán)-塊磨損試驗(yàn)機(jī)、箱式電阻爐和高溫磨損試驗(yàn)機(jī)等測試手段，研究了各熔覆層在室溫及高溫下的力學(xué)性能。
　　利用鈦鐵、B4C、鉬鐵及鉻鐵等合金粉末在5CrNiMo鋼表面制得成形良好的激光熔覆層，熔覆層與基體結(jié)合緊密，硬質(zhì)顆粒相分布較均勻。合金粉末中添加稀土Y2O3后，熔覆層組織得到細(xì)化，硬質(zhì)顆粒相變得更為細(xì)小均勻。當(dāng)稀土含量為2wt.％時(shí)

3、，熔覆層中無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。研究了稀土Y2O3含量對熔覆層力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，隨著稀土Y2O3的加入，熔覆層的硬度逐漸升高，耐磨性先增強(qiáng)后減弱。當(dāng)稀土Y2O3含量為2wt.％時(shí)，硬度和耐磨性達(dá)到最佳，磨損機(jī)制為輕的表面劃擦。經(jīng)600℃高溫氧化和高溫磨損試驗(yàn)，添加稀土Y2O3制備的熔覆層的累計(jì)氧化增重及高溫摩擦系數(shù)明顯減小，高溫磨損體積約是未添加稀土Y2O3的0.36。
　　在旋轉(zhuǎn)磁場輔助下，激光熔覆鐵基熔覆層的微

4、觀組織和力學(xué)性能都發(fā)生了很大變化。熔覆層中硬質(zhì)顆粒相的形態(tài)隨著磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)趨于細(xì)化和均勻化，熔覆層內(nèi)部質(zhì)量得到明顯改善。通過對施加磁場前后的Fe基熔覆層進(jìn)行室溫及高溫下的力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)施加磁場后，熔覆層的硬度、室溫及高溫耐磨性以及抗高溫氧化性都得到大幅提高。當(dāng)磁場強(qiáng)度為40mT時(shí)，熔覆層的平均硬度為1353HV0.2，室溫耐磨性約是無磁場的2倍。經(jīng)600℃高溫氧化54h后，熔覆層的累計(jì)氧化增重明顯小于未施加磁場的熔覆層。利用SEM