激光熔覆铁基合金梯度涂层的组织性能及应用

来源期刊：材料导报2019年第22期

论文作者：范鹏飞 孙文磊 张冠 王恪典

文章页码：3806 - 3810

关键词：激光熔覆;铁基合金;梯度涂层;组织性能;物相组成;轧机辊轴;

摘    要：辊轴是高速线材轧机的重要部件,轴颈表面易磨损,为了延长辊轴的服役寿命,可以对磨损后的轴颈表面进行激光熔覆再制造。但是辊轴表面硬度较高,激光熔覆高硬度粉末易产生大量裂纹,而梯度熔覆则可在一定程度上解决此问题。前人关于梯度熔覆的研究多集中于理论及工艺阶段,鲜见应用于实际修复中。本工作利用4 k W光纤激光器在辊轴材料45^#钢基体表面逐层熔覆了Fe1合金粉末和Fe5合金粉末,前者为过渡层,后者为强化层。利用渗透探伤检测了涂层表面的缺陷情况,运用OM、SEM和EDS等手段分析了熔覆层的显微组织及元素含量变化,采用XRD技术分别分析了各层的物相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,梯度熔覆层表面形貌良好,无宏观裂纹,内部组织致密无缺陷。各层之间呈现良好的冶金结合,过渡层与强化层结合处的晶粒出现了细化,上层晶粒比下层晶粒细小。XRD分析表明,过渡层主要由奥氏体组成,强化层由奥氏体和马氏体两相组成。熔覆层硬度呈典型的梯度分布,强化层平均硬度为566. 12HV_{0. 2},达到了辊轴的硬度要求,过渡层平均硬度为385. 98HV_{0. 2},起到了很好的缓冲作用。最后,推导出了激光熔覆时机械臂与轴颈转速之间的关系模型,取得了较好的修复效果。