304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。     

扫描速度对激光熔覆Ni基涂层组织性能的影响

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床对40Cr钢进行熔覆处理,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层组织及性能进行研究.结果表明:熔覆层由熔覆区(CZ)、结合区(BZ)和基底热影响区(HAZ)三部分组成.对应的组织分别为:细小的树枝晶与等轴晶、平面晶与树枝晶、针状马氏体;随扫描速度增加,熔覆层组织变得细小均匀,硬化层深加深,显微硬度、耐磨性、耐蚀性增加;激光熔覆后的硬度、耐磨性、耐蚀性都有很大提高,其最大值分别约为基体的4、4.3、30倍.     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的 研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考.方法 在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度.结果 当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体.当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多.此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV0.2.结论 综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率.     

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度.结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织.靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上.     

奥氏体不锈钢表面激光熔覆锆涂层的组织及硬度

为了提高常用奥氏体不锈钢的表面性能,延长其服役寿命,拓宽其使用价值,采用激光熔覆技术在一种典型奥氏体不锈钢表面制备了锆涂层,借助金相显微镜、XRD、ECC、EDS对熔覆涂层的微观组织进行了表征,利用维氏硬度测试仪对熔覆涂层和基体的硬度进行了测试。结果表明,锆涂层与基体具有良好的冶金结合,其中涂层晶粒主要呈树枝晶形貌,基体晶粒主要呈含退火孪晶的等轴晶形貌。激光熔覆涂层中Zr、Si元素主要富集在枝晶内,Fe、Cr元素主要富集在枝晶间,Ni、Mn元素分布较均匀。涂层区的硬度(约743.2 HV0.1)相较于基体区(230.5 HV0.1)有了显著提升,约为基体的3.2倍。这可能与涂层部分形成的枝晶结构的微观组织和其中的元素偏聚有关,此外第二相强化也不可忽视。     

钛合金表面激光熔覆TiN-Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

以TiN和NiCrBSi合金混合粉末为原料，采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出TiN颗粒增强Ni基合金涂层。利用XRD，SEM和TEM等分析了激光熔覆层的相组成及微观组织，并测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明，激光熔覆层由熔覆区和稀释区2个区域组成，熔覆区的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni＋Ni3B层片状共晶的基体上均匀地分布着TiN颗粒和针状尬3C6相，显微硬度在9000MPa-12000MPa之间.稀释区为基底TC4合金和熔覆材料Ni基合金的混合凝固区，呈胞状晶和树枝晶形态。激光熔覆层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用，大幅度地提高了TC4合金的耐磨性能。     

1Cr17Mn9Ni4N不锈钢薄板电阻点焊接头的组织和力学性能

用交流电阻点焊机研究了3层1Cr17Mn9Ni4N不锈钢薄板电阻点焊。研究表明,3层1Cr17Mn9Ni4N钢板材点焊熔核组织由熔核周围的柱状树枝晶和中心的等轴树枝晶组成。光镜和扫描电镜观察发现,热影响区奥氏体晶粒无长大,晶界和晶内Cr化合物析出。焊态的电阻点焊接头的熔核和热影响区硬度值高于固溶态的母材。3层板材点焊熔核有形成缩孔或缩松的倾向,要求采用较大的焊接压力和良好的焊机加压系统的随动性以防止缺陷的产生。不同组合形式的3层板材接头具有不同的拉伸剪切承载力和数据的分散性。     

E36钢与304钢光纤激光焊接接头的组织和性能

采用光纤激光对E36船体用钢与304不锈钢进行焊接,分析了焊缝和热影响区的宏观形貌及微观组织,并测试了显微硬度和拉伸性能及Cr、Ni和C元素的分布情况。结果表明:光纤激光对异种钢焊接的焊缝成形良好。焊缝边界区域为细晶区,近中心区为树枝晶和胞状晶。最高硬度值出现在焊缝区。拉伸试样均断在E36基体上。C分布较均衡,Ni和Cr分布差异较大。     

三光束光内同轴送丝激光熔覆成形新方法研究

目的研究"三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法以及单向、多向单道熔覆成形效果。方法采用光线追迹法分析了三光束光斑几何特性,运用TracePro分析了光斑能量分布。利用研制的三光束光内送丝装置进行了单向以及多向单道熔覆实验,对其展开成形表面质量以及单道熔覆层的组织和硬度分析。结果 "三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法可以将原始圆形激光束整形为周向均匀分布的三个扇形光斑,三个光斑光通量均沿着z轴方向呈"尖顶状"分布,丝材能够被三个光斑均匀包裹。基材和丝材采用不锈钢304材料,丝材线径为0.8 mm,负离焦量为2.5 mm,激光功率为1500 W,扫描速度为3.5 mm/s,送丝速度为20.5 mm/s,展开单向和多向单道熔覆成形测试,丝材熔化充分,熔覆层表面均匀平滑。熔覆层形貌和质量基本不受扫描方向的影响。单道熔覆层和基体结合良好,组织整体比较细密,无气孔和裂纹等缺陷,熔覆层底部到顶部晶粒形态主要为树枝晶、柱状晶、胞状晶和树枝晶,熔覆层组织为铁素体δ和奥氏体γ,凝固模式为FA模式,熔覆层底部到顶部铁素体δ的主要形态为板条状铁素体、蠕虫状铁素体、骨架状铁素体和板条状铁素体。熔覆层的平均硬度(228HV)明显高于基材硬度,熔覆层底部到顶部的硬度过渡平稳,不存在明显软化区,组织整体比较细小致密,晶粒分布均匀。结论 "三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法可以实现光、丝耦合,基材和丝材采用不锈钢304材料,选择合理的工艺参数,可以获得理想的单向以及多向单道熔覆成形效果。     

激光冲击强化对不锈钢焊接接头拉伸性能的影响

利用激光冲击强化对12Cr2Ni4A不锈钢焊接接头进行处理,比较了激光冲击一次和二次前后焊接接头拉伸性能、显微硬度和表面残余应力.结果表明,12Cr2Ni4A 焊接试件经过二次激光冲击强化后,显微硬度提高了50%,抗拉强度由818.5 MPa提升至863.8 MPa,并且断裂区域由焊接热影响区转移至基体处,焊接试件的拉...     

保护气体对06Cr19Ni10钢焊接接头组织与性能的影响

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析,研究06Cr19Ni10不锈钢在φ(Ar)95%+φ(CO2)5%和φ(Ar)97%+φ(O2)3%两种保护气体下的MAG焊接头。结果表明:两种接头均具有良好的拉伸和弯曲性能;两者的显微硬度分布大致相同,焊缝硬度最高,热影响区硬度最低;母材基体组织为奥氏体,基体上有少量沿轧制方向分布的带状δ铁素体;焊缝中心为黑色树枝状δ铁素体均匀分布在白色奥氏体基体上,且晶粒细小均匀;熔合线附近为柱状奥氏体组织和板条状铁素体组织;热影响区组织为奥氏体基体上兼有少量δ铁素体。     

热处理对激光熔覆Ni合金层的组织及冲蚀磨损性能的影响

借助于扫描电镜、Ｘ射线衍射仪、能谱仪和显微硬度计研究了２Ｃｒ１３不锈钢激光熔覆Ｎｉ基合金及后续热处理前后的组织结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,Ｎｉ基合金激光熔覆层的显微硬度高达５００～７００ＨＶ,而后继热处理又进一步使熔覆层硬度提高到８５０～１１２０ＨＶ。在含有Ｈ２ＳＯ４和ＮａＣｌ的砂浆水溶液中冲击速度７ｍ·ｓ－１、冲击角４５°的条件下激光熔覆Ｎｉ基合金并经处理后可使冲蚀磨损率下降约９０％。热处理使熔覆层的硬度和韧度增加。组织细化以及γＮｉ基体中沉淀析出Ｆｅ４．５Ｎｉ１８．５Ｂ６化合物被认为是覆层强化和冲蚀磨损性能改善的主要原因     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

激光和TIG堆焊钴基合金的性能

为了提高马氏体不锈钢蒸汽涡轮叶片的性能,采用Nd:YAG激光、CO₂激光、半导体激光和TIG堆焊方法,在12%Cr马氏体不锈钢表面堆焊了钴基合金粉末(Stellite-6).通过X射线衍射分析、电子探针分析、能谱分析和耐磨试验,研究了堆焊层的形状、稀释率、维氏硬度、DAS(枝晶间距)值、显微组织和耐磨性能,并比较了不同堆焊方法的特点.与TIG堆焊相比,激光堆焊方法的堆焊层具有更小的稀释率、细小的显微组织、狭窄的热影响区、高的维氏硬度、优良的耐磨性、高的钴含量和低的铁含量的特点.     

T10钢表面激光熔覆Ni/WC-La_2O_3性能研究

采用激光熔覆技术在T10钢表而激光熔覆Ni基合金,并研究了在Ni基合金中加入WC硬质相、纳米稀土氧化物La_2O_3后的性能和组织结构的变化情况.实验表明:激光熔覆层由熔覆层、结合区和热影响区组成,在合适的工艺条件下可得到结合性能良好的熔覆层.Ni60+30%WC熔覆层的硬度与未加入WC相比改变不大,但耐磨性却得到很大的提高;Ni60+1.0%La_2O_3熔覆层主要由树枝晶组成,在激光熔覆层中添加La_2O_3,起到细化枝晶的作用,同时激光熔覆层平均硬度比未加稀土的提高约150 HV0.1.     

焊后低温热处理对马氏体不锈钢组织和性能的影响

对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢进行了焊后低温热处理工艺试验(240、300 ℃),通过显微组织分析、拉伸及弯曲试验、硬度试验及残余应力测试对不同低温热处理下焊接接头的显微组织、力学性能、硬度和残余应力等进行了研究。结果表明,经低温热处理后,接头焊缝热影响区组织为回火马氏体及碳化物,接头焊缝区的组织为低碳马氏体+块状马氏体+碳化物,接头的抗拉强度变化不大,硬度略有下降,经240 ℃低温热处理后,焊接接头焊缝处的残余应力消除了69.1%。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

Welding austenitic steel to copper with the defocused radiation of a fibre laser

Special features of producing butt welded joints between 12Cr18Ni10Ti austenitic steel and M1 copper by laser welding are investigated. Welding was carried out without filler or intermediate material. The defocused beam of the fibre laser, displaced to the austenitic steel, was used. The welded joints in dissimilar materials produced in the selected conditions were without defects and their strength was comparable with the M1 copper parent metal. The tensile tests and hardness measurements were carried out on the resultant welded joints. The microstructure of the welded joints was investigated and the transition zone was examined by chemical analysis.     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。