H13鋼表面熔覆工藝的研究

　　激光(guang)(guang)(guang)(guang)熔(rong)覆修覆技術是(shi)通過(guo)(guo)在(zai)(zai)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)添加熔(rong)覆材(cai)(cai)料，并利用高能(neng)(neng)量密(mi)度的(de)(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)(guang)束使(shi)之(zhi)與(yu)(yu)基(ji)(ji)材(cai)(cai)表(biao)面(mian)(mian)薄層(ceng)一起熔(rong)凝的(de)(de)(de)方(fang)法，在(zai)(zai)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)形成與(yu)(yu)其為冶金(jin)(jin)結(jie)合(he)的(de)(de)(de)熔(rong)覆層(ceng)，從而達到修復的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。由于熔(rong)覆層(ceng)與(yu)(yu)金(jin)(jin)屬基(ji)(ji)體(ti)(ti)呈現(xian)原子冶金(jin)(jin)結(jie)合(he)，金(jin)(jin)屬表(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)夠獲得高的(de)(de)(de)耐(nai)磨性、耐(nai)腐(fu)蝕性、耐(nai)高溫和(he)(he)抗氧化等(deng)綜合(he)性能(neng)(neng)。目(mu)前常用的(de)(de)(de)熔(rong)覆材(cai)(cai)料主要有鐵(tie)基(ji)(ji)、鎳基(ji)(ji)和(he)(he)鈷基(ji)(ji)合(he)金(jin)(jin)粉(fen)末等(deng)，其中(zhong)鎳基(ji)(ji)合(he)金(jin)(jin)以(yi)(yi)其優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)磨性能(neng)(neng)和(he)(he)適中(zhong)的(de)(de)(de)價格在(zai)(zai)工業界(jie)得到廣泛應(ying)用。本(ben)文通過(guo)(guo)在(zai)(zai)H13鋼的(de)(de)(de)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)激光(guang)(guang)(guang)(guang)熔(rong)覆Ni基(ji)(ji)合(he)金(jin)(jin)，研究(jiu)激光(guang)(guang)(guang)(guang)工藝參(can)數對激光(guang)(guang)(guang)(guang)熔(rong)覆層(ceng)的(de)(de)(de)微(wei)觀組織結(jie)構、考察熔(rong)覆層(ceng)的(de)(de)(de)硬度以(yi)(yi)及對耐(nai)磨性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影響，為激光(guang)(guang)(guang)(guang)熔(rong)覆技術在(zai)(zai)熱作模具鋼修復方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)應(ying)用提(ti)供(gong)試驗(yan)依(yi)據。

　　H13鋼(gang)試(shi)樣的尺寸為100mm×50mm×20mm，H13鋼(gang)的主(zhu)要化學(xue)成(cheng)分為(質(zhi)量分數(shu)(shu)，%)：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(fen)末(mo)規格目數(shu)(shu)是-200～+300目，其(qi)化學(xue)組成(cheng)為(質(zhi)量分數(shu)(shu)，%)：0.5~0.8C，14.0~16.0Cr，3.0~4.5Si，≤5Fe，2.5~3.5B，余量Ni。采取(qu)功率為10kW的CO2激光器(波(bo)長為10.6μm)進行(xing)熔覆試(shi)驗。對(dui)H13鋼(gang)基體(ti)表面(mian)用砂輪機進行(xing)打磨，打磨后用丙酮清洗干凈，待其(qi)干燥后，向其(qi)表面(mian)預置鎳(nie)基粉(fen)末(mo)。激光熔覆前，對(dui)H13鋼(gang)進行(xing)預熱處理，預熱溫(wen)度300～500℃，焊后進行(xing)石棉保(bao)溫(wen)緩冷。光斑直徑為2.5mm，熔覆過(guo)程中無氣體(ti)保(bao)護。

　　通(tong)過預熱，在H13鋼基(ji)體熔(rong)覆(fu)了一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)Ni基(ji)涂層(ceng)(ceng)，該(gai)涂層(ceng)(ceng)的(de)顯(xian)微組(zu)織由細密的(de)枝(zhi)晶組(zu)織組(zu)成，和(he)(he)(he)基(ji)體形(xing)成了良好(hao)(hao)的(de)冶金結(jie)合，無孔洞(dong)裂紋等(deng)缺陷。在一(yi)(yi)定(ding)的(de)參數范圍(wei)內，隨著掃描速度(du)(du)和(he)(he)(he)激光功率(lv)的(de)增加，熔(rong)覆(fu)層(ceng)(ceng)的(de)顯(xian)微硬度(du)(du)顯(xian)著提高，并呈階梯狀分(fen)(fen)布。在一(yi)(yi)定(ding)的(de)參數范圍(wei)內，隨掃描速度(du)(du)增加和(he)(he)(he)激光功率(lv)的(de)減小，熔(rong)覆(fu)層(ceng)(ceng)的(de)耐磨(mo)性(xing)(xing)能增強。綜合熔(rong)覆(fu)層(ceng)(ceng)顯(xian)微組(zu)織、顯(xian)微硬度(du)(du)和(he)(he)(he)耐磨(mo)性(xing)(xing)分(fen)(fen)析(xi)，當光斑直徑和(he)(he)(he)預置(zhi)層(ceng)(ceng)厚度(du)(du)一(yi)(yi)定(ding)時，當激光熔(rong)覆(fu)功率(lv)為2kW，掃描速度(du)(du)為200~300mm/min時，熔(rong)覆(fu)層(ceng)(ceng)性(xing)(xing)能好(hao)(hao)。