论文部分内容阅读
在现代工业中,耐热钢由于其良好的抗氧化性和耐热性以及足够的高温强度而广泛应用于众多高温下工作的热端零部件。SCH13耐热钢常用于电炉炉底板、冶金行业连退连轧生产线和高温炉底辊的制造生产,但由于其耐磨性较差,进而限制了部件的使用寿命。微弧火花沉积技术的发展,为耐热钢表面强化涂层的制备、修复及再制造提供了有效的手段。本文采用高能微弧火花沉积技术在SCH13钢表面制备Stellite合金涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪等对沉积层的显微组织形貌、成分及结构进行分析,并对微弧火花沉积斑的形成与生长机制进行重点研究。采用数显显微硬度计对沉积层硬度进行分析。同时通过高温氧化实验,对试样的抗高温氧化性能进行了系统的分析研究。试验结果表明,高能微弧火花作用下Stellite合金单脉冲沉积斑呈飞溅状,大量单脉冲斑的不断叠加最终形成具有一定厚度的沉积涂层。微弧火花沉积层依附于基体的界面以柱晶组织呈外延生长,并与基体存在良好的冶金结合,涂层稀释率较低,主要由γ-Co固溶体和Cr的碳化物组成。由于温度梯度和凝固速率的影响,随着微弧火花沉积工作电压的增加,沉积层显微组织略有粗化。沉积层平均硬度较Stellite合金电极材料及SCH13钢基体材料有显著提高,Stellite 6合金涂层的平均硬度约为600700HV,其平均硬度比Stellite 21高出200HV左右,较基体提高了3倍多。随着微弧火花沉积电压的增加,两种合金沉积层硬度均有减小的趋势。在900℃、80h高温氧化条件下,两种Stellite合金沉积层表面膜中主要为Cr的氧化物,而SCH13钢表面主要形成了Fe2O3与尖晶石结构相NiCr2O4,SCH13钢基体、Stellite 6和Stellite 21涂层的氧化增重分别为1.375mg/cm2、0.548mg/cm2和0.785mg/cm2。两种Stellite合金沉积层的抗氧化性能均优于SCH13钢,Stellite 6合金涂层的抗氧化性能最佳。