H13鋼表面熔覆工藝的研究

　　激(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)修(xiu)覆(fu)(fu)(fu)技(ji)術是通過(guo)在(zai)(zai)基(ji)(ji)體表(biao)面(mian)(mian)添(tian)加熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)材料(liao)，并利用高能(neng)量密度(du)(du)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)束使之與(yu)基(ji)(ji)材表(biao)面(mian)(mian)薄層(ceng)(ceng)一起熔(rong)凝的(de)(de)方(fang)法，在(zai)(zai)基(ji)(ji)體表(biao)面(mian)(mian)形成與(yu)其為冶金(jin)(jin)(jin)(jin)結(jie)(jie)合的(de)(de)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)，從而達到修(xiu)復(fu)的(de)(de)目的(de)(de)。由于熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)與(yu)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬基(ji)(ji)體呈現原子冶金(jin)(jin)(jin)(jin)結(jie)(jie)合，金(jin)(jin)(jin)(jin)屬表(biao)面(mian)(mian)能(neng)夠獲(huo)得高的(de)(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)(xing)、耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)(xing)、耐(nai)(nai)高溫和(he)(he)(he)抗氧化等綜合性(xing)(xing)能(neng)。目前常用的(de)(de)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)材料(liao)主要有鐵(tie)基(ji)(ji)、鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)和(he)(he)(he)鈷基(ji)(ji)合金(jin)(jin)(jin)(jin)粉末等，其中(zhong)鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)合金(jin)(jin)(jin)(jin)以(yi)其優良的(de)(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)(he)適中(zhong)的(de)(de)價格(ge)在(zai)(zai)工業界(jie)得到廣(guang)泛(fan)應(ying)用。本文通過(guo)在(zai)(zai)H13鋼的(de)(de)基(ji)(ji)體表(biao)面(mian)(mian)激(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)Ni基(ji)(ji)合金(jin)(jin)(jin)(jin)，研究激(ji)光(guang)(guang)工藝參數對(dui)(dui)激(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)微觀組織結(jie)(jie)構、考(kao)察熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)硬度(du)(du)以(yi)及對(dui)(dui)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響，為激(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)技(ji)術在(zai)(zai)熱(re)作模具鋼修(xiu)復(fu)方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)應(ying)用提供試驗依據。

　　H13鋼試(shi)樣的尺寸為(wei)(wei)100mm×50mm×20mm，H13鋼的主要化(hua)學成分(fen)為(wei)(wei)(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)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(yong)(yong)的Ni55A粉(fen)末(mo)規格(ge)目數是-200～+300目，其(qi)化(hua)學組成為(wei)(wei)(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數，%)：0.5~0.8C，14.0~16.0Cr，3.0~4.5Si，≤5Fe，2.5~3.5B，余量(liang)Ni。采取功率為(wei)(wei)10kW的CO2激光器(波長為(wei)(wei)10.6μm)進(jin)行熔覆試(shi)驗。對H13鋼基體表面用(yong)(yong)砂輪機進(jin)行打磨(mo)，打磨(mo)后用(yong)(yong)丙酮清洗干凈，待其(qi)干燥后，向其(qi)表面預(yu)置鎳基粉(fen)末(mo)。激光熔覆前，對H13鋼進(jin)行預(yu)熱(re)處理，預(yu)熱(re)溫(wen)度300～500℃，焊后進(jin)行石(shi)棉保溫(wen)緩(huan)冷。光斑直(zhi)徑為(wei)(wei)2.5mm，熔覆過程(cheng)中(zhong)無氣體保護(hu)。

　　通過預熱(re)，在H13鋼基(ji)體(ti)熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)了(le)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)Ni基(ji)涂(tu)層(ceng)(ceng)，該涂(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)顯(xian)(xian)微組(zu)織由細密的(de)(de)枝(zhi)晶(jing)組(zu)織組(zu)成，和(he)基(ji)體(ti)形成了(le)良(liang)好的(de)(de)冶金結(jie)合(he)(he)，無孔洞(dong)裂紋等(deng)缺陷。在一(yi)(yi)定的(de)(de)參數(shu)范(fan)圍內(nei)(nei)，隨(sui)著(zhu)(zhu)掃描(miao)速(su)度(du)(du)和(he)激(ji)光功率(lv)(lv)的(de)(de)增加，熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)顯(xian)(xian)微硬(ying)度(du)(du)顯(xian)(xian)著(zhu)(zhu)提高，并呈階梯狀分(fen)布。在一(yi)(yi)定的(de)(de)參數(shu)范(fan)圍內(nei)(nei)，隨(sui)掃描(miao)速(su)度(du)(du)增加和(he)激(ji)光功率(lv)(lv)的(de)(de)減小，熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)耐(nai)磨性能增強。綜合(he)(he)熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)顯(xian)(xian)微組(zu)織、顯(xian)(xian)微硬(ying)度(du)(du)和(he)耐(nai)磨性分(fen)析(xi)，當光斑直徑和(he)預置層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)一(yi)(yi)定時(shi)，當激(ji)光熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)功率(lv)(lv)為(wei)2kW，掃描(miao)速(su)度(du)(du)為(wei)200~300mm/min時(shi)，熔(rong)(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)性能好。