【摘 要】
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本文采用激光熔凝工艺处理1.5%C-40%Cr超高铬高碳双相钢表面,以解决铸造成型中出现的开裂、析出σ相、晶粒粗大等铸造难题,同时借助激光表面处理快熔快凝的特点获得固溶强化和细晶强化组织,从而提升金属表面的耐磨抗蚀性能。首先对熔模铸造超高铬高碳双相钢进行了单道激光熔凝表面处理,对熔凝表面质量、粗糙度、硬度和横截面形貌等进行了考察评估,得到了优化的工艺参数。在此基础上,进行了多道搭接激光熔凝实验,研
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本文采用激光熔凝工艺处理1.5%C-40%Cr超高铬高碳双相钢表面,以解决铸造成型中出现的开裂、析出σ相、晶粒粗大等铸造难题,同时借助激光表面处理快熔快凝的特点获得固溶强化和细晶强化组织,从而提升金属表面的耐磨抗蚀性能。首先对熔模铸造超高铬高碳双相钢进行了单道激光熔凝表面处理,对熔凝表面质量、粗糙度、硬度和横截面形貌等进行了考察评估,得到了优化的工艺参数。在此基础上,进行了多道搭接激光熔凝实验,研究分析了不同搭接率下激光熔凝层形貌、粗糙度、硬度以及熔凝层的微观组织结构的变化规律,对比分析了原始态和熔凝层的电化学腐蚀性能、干摩擦和水润滑状态下的耐磨性能。实验结果表明:(1)采用不同的激光功率和扫描速度对超高铬高碳双相钢进行单道激光熔凝处理,发现激光熔凝实验在激光功率为1750W和扫描速度为100mm/min的条件下进行比较适合,得到了相对理想的单道熔凝层,明显提高了基体的硬度,表面质量较好,裂纹最少。(2)激光熔凝前后超高铬高碳钢的相组成均为α、γ、M23C6三相。熔凝层横截面大致可以分为:过渡区、柱状晶区、树枝晶和等轴晶区。原始态与熔凝层的有着相似的组织分布,原始态超高铬高碳钢由块状铁素体、网状和短棒状碳化物与奥氏体组成的共晶构成,激光熔凝超高铬高碳钢的组织由先析出铁素体枝晶、网状碳化物与奥氏体共晶构成,不同的是熔凝层的组织更加细小。(3)在转动速度为0.4m/s的球-盘式磨损仪干摩擦条件下,低载荷(2N)时,原始态的耐磨性更好,高载荷(4~8N)时,激光熔凝明显提高了超高铬高碳双相钢的耐磨性能。在载荷为500N,滑动速度为2m/s的环块磨损试验机水润滑条件下,原始态和熔凝层均表现为磨粒磨损,但是熔凝层的磨痕更浅,摩擦系数和比磨损率更小。(4)电化学实验表明:熔凝层的自腐蚀电位更低,有着更明显的钝化现象,更小的维钝电流密度(10-6A/cm2),更大的容抗弧直径和钝化膜电阻,耐蚀性更好。熔凝层钝化膜在p H=8.4的硼酸溶液中具有良好的时间稳定性。200m V是最佳的成膜电位,此时钝化膜电阻最大,腐蚀速率最小,耐蚀性能最好。(5)通过上述分析,在激光功率为1750W扫描速度为100mm/min条件下,对超高铬高碳双相钢进行搭接率为16.7%的激光熔凝处理,得到了组织细化、硬度更高的表面熔凝层,提高了超高铬高碳双相钢的耐磨耐蚀性能。
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