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作为轧机的关键部件,轧辊在轧制板材时受到热、力的循环作用,表面会产生氧化、磨损等失效,严重影响轧钢的质量和生产效率。本文利用激光作熔覆热源,结合原位自生技术,用钛铁、铬铁、钼铁、石墨和纯铁粉作为原始粉末,在轧辊用高铬铸钢表面制备了陶瓷颗粒增强Fe基熔覆层。利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、滑动磨损试验机、箱式电阻炉和高温磨损试验机等测试手段,研究了熔覆层的组织及性能。本文采用在高铬铸钢表面预置粉末的方式进行试验研究。研究了激光加工功率、预置粉末厚度、多道搭接率、正离焦量等参数对熔覆层形状系数和稀释率的影响。结果表明,当采用离焦量15mm、激光加工功率900W、扫描速度5mm/s、预置粉末厚度1.2mm、搭接率为30%时,可以获得形状系数和稀释率都比较合适,与基材结合良好的熔覆层。研究了熔覆粉末成分对熔覆层组织、硬度和常温耐磨性能的影响。用钛铁和石墨制备出TiC增强Fe基熔覆层,熔覆层主要由a-Fe. TiC等物相组成,硬度和耐磨性比基材稍有提高。在钛铁和石墨的基础上加入钼铁或铬铁,能够分别在熔覆层中生成TiC-MoC和TiC+Cr7C3,有效提高熔覆层的硬度和耐磨性。若在钛铁和石墨的基础上同时加入钼铁和铬铁,熔覆层中生成了TiC、MoC、Cr7C3三种碳化物,当钼铁和铬铁在熔覆粉末中的质量分数各为15%时,熔覆层的硬度和耐磨性最佳,分别为基材的2倍和5倍。系统研究了熔覆粉末中铬铁、钼铁含量对熔覆层高温抗氧化性和高温磨损性能的影响。含Cr元素的熔覆层能够在表面形成致密的Cr203氧化膜；Mo元素能够提高熔覆层基体的热稳定性并能够改善氧化膜和熔覆层的结合强度,两种元素的加入都有利于提高熔覆层的高温抗氧化性。在提高高温磨损性能方面,Mo元素作用较大,单独加入Cr元素则作用有限。当钼铁、铬铁质量分数各为15%时,600℃和800℃氧化增重都仅为基材的1/2,600℃高温磨损失重仅为基材的1/20。