论文部分内容阅读
高速钢作为优良的轧辊材料，其制造工艺正逐步向复合轧辊制造技术方向发展。本文提出将激光熔覆快速成形技术引进到高速钢复合轧辊的制造领域，探索了利用激光熔覆技术进行单道熔覆M3∶2高速钢，研究的主要内容如下: 研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、组织、物相及硬度的影响。研究表明:在所选激光工艺参数组合下，随着激光能量密度的增加，熔覆层的宽度和厚度都有所增加，厚度增幅较大;熔覆层的显微组织由等轴胞状或枝状马氏体基体相、残余奥氏体及晶间连续网状共晶碳化物组成;所制备熔覆层的最大平均显微硬度值可达727.3HV0.3，这主要归功于熔覆层中晶粒细小、形成了过饱和马氏体基体相、晶间连续网状碳化物和高应力值。 研究了热处理温度对熔覆层物相、组织、残余应力及硬度的影响。研究表明:经500℃热处理后熔覆层中残余奥氏体增多，高速钢发生了二次析出，显微硬度增加了4.3％;而经800℃热处理后熔覆层中残余奥氏体消失，马氏体转变为渗碳体及回火索氏体，晶粒内析出大量碳化物，显微硬度降低了32.5％。热处理后熔覆层残余应力状态由拉应力转变为压应力。 研究了热处理温度及摩擦磨损条件对熔覆层耐磨性的影响。研究表明:干滑动摩擦磨损条件下，热处理前后熔覆层耐磨性跟其显微硬度的变化情况一致;经500℃热处理的熔覆层耐磨性最好;而经800℃热处理的熔覆层耐磨性最差，其磨损体积损失量是未经热处理的熔覆层的8.85倍。而在润滑剂作用下，经800℃热处理的熔覆层耐磨性得到了极大的改善，以乳化剂和水作为润滑剂时的磨损体积损失量分别只有干滑动摩擦磨损时的0.013和0.014倍，可见所制备的熔覆层在800℃环境下工作时，必须使用润滑剂。 研究了激光工艺参数对熔覆层热疲劳性能的影响，热疲劳裂纹的萌生及扩展机理以及热疲劳试验后熔覆层的硬度及耐磨性。研究表明:熔覆层在第Ⅰ阶段20℃至500℃的冷热循环中表现出优良的抗热疲劳性能，而在第Ⅱ阶段20℃至800℃的冷热循环中裂纹迅速萌生并进入快速扩展阶段;在所选热疲劳试样中，随着激光能量密度的增加，熔覆层的抗裂纹扩展能力呈增强趋势。热疲劳裂纹源萌生于V型缺口氧化层凹坑处，且在萌生及扩展初期择优沿晶间连续网状共晶碳化物进行扩展，而在快速扩展阶段则以沿晶和穿晶混合扩展。热疲劳试验后熔覆层的硬度及耐磨性均显著降低。