Q235钢等离子弧熔覆铁基合金涂层的组织分析

采用等离子弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢基体上熔覆Fe-Cr-B-Si-C铁基合金耐磨涂层.采用OM、SEM、EDS等研究了熔覆层的组织,并用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度分布.结果表明:熔覆层与钢基体呈冶金结合,组织致密;熔覆层主要由马氏体和Cr23C6组成,显微硬度从表面向基体逐渐降低,呈梯度分布,近表面的最高硬度达到670HV0.2.     

718H模具钢等离子熔覆涂层的组织和性能研究

采用等离子熔覆技术在718H模具钢表面熔覆铁基合金粉末,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和材料表面性能综合测试仪对熔覆层的显微组织、化学成分、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:等离子熔覆铁基合金粉末的熔覆层的组织近表面为细晶区,中间为柱状晶,熔覆层与热影响区的交界处有一条平面晶组织,熔覆层与基体形成了冶金结合,热影响区组织为板条状马氏体;从基体到表面硬度大致呈梯度分布,熔覆层的硬度达到800 HV,大于基体材料的硬度;熔覆层中有较多M7C3碳化物和γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相,磨损量小于基体材料的,熔覆层的耐磨性明显好于基体材料。     

基于激光熔覆的35CrMo钢轴类零件修复再制造

针对轴类零件的工作条件,采用激光熔覆的方法,在35CrMo钢表面熔覆3540铁基合金粉末和Ni00镍基合金粉末,借助光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等实验设备,研究了熔覆层的形貌、组织特征及显微硬度;通过拉伸实验设计,研究了熔覆层、熔覆层与基体之间的结合强度。研究分析结果表明,两种合金粉末都与基体形成了良好的冶金结合,无明显裂纹或气孔,熔覆层组织致密,晶粒细小。采用3540合金粉末制备的熔覆层的显微硬度高于Ni00合金粉末试样的熔覆层,而在熔覆区与熔合区交界处两种熔覆材料试样显微硬度差别不大,都明显高于基体的硬度,有利于提高零件的耐磨性。拉伸试验结果显示,3540合金粉末和Ni00合金粉末制备试样的平均抗拉强度分别为637.6 MPa和614.7 MPa,在进行拉伸实验过程中,断口出现在中间熔覆层,说明熔覆层与基体间实现了良好的冶金结合,拉伸过程没有出现明显的屈服现象。     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

40CrNiMoA钢表面激光熔覆铁基合金的组织及力学性能研究

利用激光熔覆技术在40CrNiMoA钢表面制备铁基合金熔覆层。利用显微硬度计测试熔覆层的硬度;利用万能力学实验机进行拉伸实验,测试了熔覆层的力学性能;利用SEM观察熔覆层表面及断口的显微组织。结果表明:激光熔覆铁基合金组织表面平整光滑、无气孔、无裂纹,具有金属光泽,与基体形成良好的冶金结合。熔覆层表层到底部的显微组织依次为等轴晶、树枝晶和柱状晶,激光熔覆层的整体硬度均高于基体。熔覆层的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为990 MPa、693 MPa、18.2%,断口呈现大量韧窝,实现了强度和塑性的同步增强。40CrNiMoA钢表面熔覆铁基合金组织能够有效地改善力学性能,以达到延长其使用寿命的目的。     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

微束等离子弧粉末熔覆金属成形件的组织及性能

采用微束等离子弧粉末熔覆技术在Q235低碳钢基板上利用铁基合金粉末Fe313直接金属成形筒状零件毛坯.通过金相显微镜、扫描电镜观察成形金属零件显微组织和形貌,进行EDS分析,并测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,等离子弧粉末熔覆直接成形工件的显微组织受到后续成形工艺循环加热的影响而晶粒细化,成形工件硬度沿高度呈U形分布.     

等离子熔覆Fe基复合涂层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,在45钢基体表面制备了Fe基合金熔覆层.采用金相显微镜、显微硬度计对熔覆层组织、性能进行研究.结果表明,熔覆层组织由树枝晶、等轴晶组成,涂层中含有一定量的化合物,无气孔、夹杂,其中树枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体硬度呈梯度分布;熔覆层中等轴晶的显微硬度最高可达1234 HV0.1,是45钢基体的4倍.     

层间停光时间对多层激光熔覆影响实验研究

采用Fe基合金粉末在Q235D钢表面进行多层激光熔覆实验,得到的熔覆层表面比较光滑平整、粗糙程度较小,没有宏观裂纹和气孔出现,通过金相组织观察发现熔覆层组织晶粒的尺寸比较细小,熔覆层组织较好,无裂纹,基本无气孔出现,熔覆层与基体冶金结合较好。实验分别采用不同的层间停光时间进行多层激光熔覆,结果发现:多层熔覆时当停光时间较短时,熔覆层整体的显微硬度值会随着熔覆层数的增加而有所下降,并且熔覆层硬度的变化规律为:与基体结合的第一熔覆层硬度最高,往上层依次逐级降低,最后一层的硬度最低;当停光时间较长时,熔覆层的整体显微硬度值同样也会随着熔覆层数的增加而降低,而各熔覆层变化规律有所不同的是与基体结合的第一熔覆层硬度最低,往上层依次逐级升高,最后一层的硬度最高。实验结果对实际生产有重要的研究和应用价值。     

多元合金加入对Fe65粉末等离子熔覆层组织和性能的影响

采用微束等离子熔覆方法,在H13钢基体上制备了以自熔性合金粉末Fe65为基础成分、添加适量Al、W、V的正交实验熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、高温回火性能和高温氧化性能。结果表明,正交实验熔覆层的显微组织中,奥氏体晶粒细小,短针状FeAl和Fe3Al金属间化合物沿晶分布,Cr7C3、WC、VC等碳化物呈枝晶分布,马氏体消失;与熔覆层后的空冷相比,经700℃高温回火后,正交组熔覆层的硬度提高,8H(Fe65-12%Al-4%W-1%V)熔覆层的硬度增加显著,抗高温回火性能最优,而参照组Fe65粉末覆层硬度明显下降,H13钢硬度则较低。在700℃高温氧化试验中,加入适量Al的正交组熔覆层的抗高温氧化性能大大优于Fe65粉末覆层及H13钢,其中8H覆层的氧化增重仅分别为Fe65粉末覆层、H13钢的32%及8.5%,表现出优异的高温抗氧化性能。     

基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化

为了在Q235钢基材上制备出性能优良的铁基合金熔覆涂层,开展基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法研究.根据熔覆机工艺能力和实践经验选取待优化工艺参数范围,运用均匀化设计方法产生混合水平实验表.采用“光内送粉”在Q235钢基材上制备铁基合金(Fe45)熔覆层,利用超景深显微镜和维式显微硬度计分析了熔覆层的表面形貌、稀释率及硬度.基于实验数据逐步回归分析扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度对熔覆层稀释率和显微硬度的影响.结果 表明:不同工艺参数对熔覆层的稀释率及显微硬度具有显著影响;回归分析的三次多元多项式适合于表征工艺参数对熔覆层稀释率和显微硬度的影响规律,回归方程的交互项表明扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度的交互作用影响着稀释率和显微硬度;对稀释率和显微硬度进行数学回归,分析发现该铁基合金粉末的激光熔覆最佳工艺参数为:扫描速度7 mm/s、离焦量2 mm、送粉速度22 g/min、激光功率2.7 kW.验证实验表明,以最优参数制备的熔覆层硬度均匀度高、与基材形成了连续的白亮凝合线,无裂纹及气孔,熔覆层整体质量较好.     

回火工艺对铁基合金熔覆层耐磨性的影响

在液压支架立柱母材27Si Mn钢表面进行了预置送粉的激光熔覆铁基合金试验,并对所得到的熔覆层材料进行了淬火+6种不同回火工艺的热处理,对比分析了热处理前后铁基合金熔覆层的显微组织、显微硬度和摩擦学性能。结果表明:热处理可细化熔覆层材料的晶粒,提高显微硬度,改善熔覆层的耐磨性。综合考虑,在250℃下保温60min,空冷的回火工艺方案可获得均匀、细小的晶粒和最佳的耐磨性。该回火工艺下的熔覆层材料的显微硬度较热处理前提高了3%,摩擦系数减小了8%,磨损量减少了54%。其表面出现浅层剥落和波纹状褶皱,但磨损表面相对较为光滑。     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

Ni基合金激光熔覆层组织特征及凝固过程的研究

采用自动送粉方法,在４５钢表面激光熔覆Ｎｉ基合金粉末,较为系统地研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织特征的影响。实验结果表明：Ｎｉ基合金粉末激光熔覆层显微组织由枝晶及块状（或针状）共晶组织构成,共晶碳化物的形态由化学成分确定;结合界面不存在白亮带,为细小亚共晶组织;离结合界面距离的增加,熔覆层组织逐渐变细,显微组织表现出明显不均匀性,提高激光扫描速度,明显细化了组织邮组织显微硬度。改善了熔覆层局部组     

表面异构组织Ni/Al_2O_3熔覆层的制备与分析

运用真空熔覆技术在ZG45表面制备出与常规熔覆组织相比具有异常组织特征的Ni/Al2O3复合材料层。研究了制备工艺对熔覆层微观组织以及组织形成机制的影响。结果表明,1050℃×1 h工艺下能够制备出熔覆层表面光滑致密且与母材具有冶金结合的试样,熔覆层整体及界面组织致密、无夹杂,扩散层为白亮高镍合金,过渡层为Fe的细晶层。Al2O3颗粒均匀弥散分布在金属Ni基中,Al2O3颗粒与镍基合金的界面熔合效果良好,表面Ni基复合材料中的镍基合金在凝固过程中其晶粒的生长方向与热流方向呈一定角度分布。异常结构的形成是定向凝固过程中一种定向共晶的体现,表面复合熔覆层的表层硬度值最高,可达800 HV,其显微硬度自熔覆层表面开始至基体处呈现梯度分布。     

激光再制造金属零件熔覆层组织及耐磨性能

采用Fe-Cr-B-Si-Mo铁基合金粉末进行激光多层熔覆,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM),显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.试验发现,多层熔覆层组织致密,具有快速凝固组织特征;层间形成了冶金结合,从而使整个材料在理论上没有薄弱环节.结果表明,熔覆层硬度达到760～780HV;45钢基体的体积磨损量是激光熔覆层的21.7倍;激光熔覆层具具有较好的冶金质量和耐磨性.     

基于等离子熔覆快速成形零件的组织与性能

为了采用微束等离子弧粉末熔覆快速成形技术,在低碳钢基板上进行了铁基合金粉末Fe313的直接金属成形试验.通过光学金相显微镜和扫描电镜观察分析了成形金属零件显微组织和形貌,并利用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,成形件中部典型组织表现为岛状的M-A组元,层与层结合处可看到明显的组织分界,先成形层受到后成形层的热影响,会引起晶粒细化,成形件硬度沿高度呈U形分布,中间熔覆层由于后道焊缝的回火作用而有所软化,导致硬度降低.     

H13钢激光熔覆陶瓷修复层的参数优化

针对H13模具钢失效而产生的磨损以及腐蚀等表面问题,采用镍基碳化硅粉末,对H13模具钢的修复层进行参数优化. 为了探究激光熔覆中激光参数对修复层的影响,采用不同的激光电流、离焦量为优化工艺参数进行激光熔覆试验,发现改变激光电流、离焦量的大小对修复层的熔覆尺寸、微观组织以及力学性能均有不同程度影响;熔覆层的几何稀释率随着激光电流的增大而增大,熔覆层的晶粒尺寸变粗;熔覆层的几何稀释率随着离焦量的增大而减小,熔覆层的晶粒尺寸变细. 通过金相显微镜、SEM和显微硬度仪分析得到优化结果为:激光电流115 A、离焦量51 mm,熔覆层显微硬度值达到最高,约为基材硬度的2.6倍. 上述研究成果为提高模具失效表面激光熔覆修复层质量提供理论和技术依据.     

反应等离子熔覆Fe-Cr-Ti-C涂层的组织与性能

采用等离子表面熔覆技术,以高能等离子束为热源在Q235基体钢板上熔覆无钛以及含钛(其它粉末成分基本不变)的铁基合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度计对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行分析.结果表明,与无钛铁基粉末涂层相比,含钛铁基合金熔覆层晶粒组织明显细化,且含有较多带状晶,但随着合金粉末中钛含量的增多,熔覆层共晶组织中硬质相(Cr,Fe)7C3逐渐增多,抑制了硬质相的析出,熔覆涂层的平均和最高显微硬度值也相应降低.     

激光熔覆Ni/SiC金属陶瓷涂层组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术,在45钢表面对不同含量SiC（质量分数）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆,得到Ni基SiC合金涂层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种SiC含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结果表明,添加SiC的镍基合金涂层能够提高熔覆层的耐磨性和硬度。