H13鋼表面熔覆工藝的研究

 　　激光熔覆修覆技術是通過在基體表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基體表面形成與其為冶金結合的熔覆層，從而達到修復的目的。由于熔覆層與金屬基體呈現原子冶金結合，金屬表面能夠獲得高的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫和抗氧化等綜合性能。目前常用的熔覆材料主要有鐵基、鎳基和鈷基合金粉末等，其中鎳基合金以其優良的耐磨性能和適中的價格在工業界得到廣泛應用。本文通過在H13鋼的基體表面激光熔覆Ni基合金，研究激光工藝參數對激光熔覆層的微觀組織結構、考察熔覆層的硬度以及對耐磨性能的影響，為激光熔覆技術在熱作模具鋼修復方面的應用提供試驗依據。

 　　H13鋼試樣的尺寸為100mm×50mm×20mm，H13鋼的主要化學成分為(質量分數，%)：0.32~0.45C，0.80~1.20Si，0.20~0.50Mn，4.75~5.50Cr，1.10~1.75Mo，0.80~1.20V，≤0.03P，≤0.03S。激光熔覆所用的Ni55A粉末規格目數是-200～+300目，其化學組成為(質量分數，%)：0.5~0.8C，14.0~16.0Cr，3.0~4.5Si，≤5Fe，2.5~3.5B，余量Ni。采取功率為10kW的CO2激光器(波長為10.6μm)進行熔覆試驗。對H13鋼基體表面用砂輪機進行打磨，打磨后用丙酮清洗干凈，待其干燥后，向其表面預置鎳基粉末。激光熔覆前，對H13鋼進行預熱處理，預熱溫度300～500℃，焊后進行石棉保溫緩冷。光斑直徑為2.5mm，熔覆過程中無氣體保護。

 　　通過預熱，在H13鋼基體熔覆了一層Ni基涂層，該涂層的顯微組織由細密的枝晶組織組成，和基體形成了良好的冶金結合，無孔洞裂紋等缺陷。在一定的參數范圍內，隨著掃描速度和激光功率的增加，熔覆層的顯微硬度顯著提高，并呈階梯狀分布。在一定的參數范圍內，隨掃描速度增加和激光功率的減小，熔覆層的耐磨性能增強。綜合熔覆層顯微組織、顯微硬度和耐磨性分析，當光斑直徑和預置層厚度一定時，當激光熔覆功率為2kW，掃描速度為200~300mm/min時，熔覆層性能好。