【摘要】：目的通過激光熔覆的方法,在45~#鋼板上沉積stellite6合金涂層,并研究涂層性能。方法通過Olympus光學(xué)顯微鏡對(duì)熱處理前后涂層的顯微組織和形貌特征進(jìn)行分析;通過HV-1000B顯微硬度計(jì)對(duì)涂層的力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果與未經(jīng)熱處理的涂層相比,經(jīng)過熱處理后,組織中樹枝晶及胞狀晶的數(shù)量明顯減少,等軸晶粒增多。晶粒長大,合金元素均勻分布,橫向及縱向硬度均有不同程度下降。經(jīng)過固溶處理后的涂層橫向與縱向顯微硬度的平均值分別為HV350和HV490,未經(jīng)熱處理的涂層橫向與縱向顯微硬度的平均值分別為HV520和HV556。經(jīng)熱處理后,雖然涂層硬度有所降低,但組織更為均勻,塑性提高,綜合性能提高。結(jié)論熱處理工藝以制備涂層及后續(xù)處理的方式改變了單一依靠沉積參數(shù)提高涂層性能的方法,使激光熔覆Stellite6合金涂層的綜合性能得到了提高。
【圖文】：

1.1%，4%，1%，3%，3%，余量。1.2方法采用激光熔敷設(shè)備在45#碳鋼上熔敷Stellite6合金涂層，冷卻后用線切割成塊。采用OTF-1200X型管式爐對(duì)其進(jìn)行固溶熱處理，熱處理工藝為1100℃×10h，空冷。將熱處理前后的試樣打磨拋光后采用稀王水腐蝕，采用Olympus光學(xué)顯微鏡觀察涂層微觀組織，用HV-1000B顯微硬度計(jì)，從距涂層頂部0.2mm處，以間隔0.15mm，加載力100N，加載時(shí)間15s的方式測量涂層硬度[9—11]。2結(jié)果和分析2.1Stellite6合金熔覆層顯微組織未經(jīng)熱處理的激光熔覆Stellite6合金涂層橫截面顯微組織形貌見圖1。由圖1a可看出，由下至上依次為胞狀晶區(qū)、較多柱狀晶和少量樹枝晶夾雜區(qū)、樹枝晶區(qū)，柱狀晶和樹枝晶夾雜區(qū)。激光熔覆時(shí)是快速加熱和快速凝固過程，組織形態(tài)由G（溫度梯度）和R（凝固速率）決定，基體與涂層界面有明顯胞狀晶組織，由于基體的冷卻作用使界面前沿處有較小的成分過冷，導(dǎo)致了胞狀組織的產(chǎn)生[12]。激光熔覆過程中熔覆方向的改變導(dǎo)致了柱狀晶生長方向錯(cuò)雜多變，組織形貌總體表現(xiàn)為柱狀晶和樹枝晶夾雜生長[13]。圖1和圖2中組織成層狀分布，前層組織比后層組織更加細(xì)密，原因是激光熔覆時(shí)后層對(duì)前層有再熱作用，改善層間的冶金結(jié)合情況[14]。在涂層右上角存在著縮孔，當(dāng)液態(tài)涂層凝固時(shí)，氣孔處的液體凝固較慢而導(dǎo)致冷卻后產(chǎn)生了縮孔現(xiàn)象。為熱處理后激光熔覆Stellite6合金涂層橫截面顯微組織形貌見圖2b—c。由圖2b觀察可得，涂層中的樹枝晶顯著減少，等軸晶粒增多。原因固溶處理保溫過程中，晶粒形核和長大速度緩慢，合金元素得以均勻分布，減少了樹枝晶形成，從而促進(jìn)了等軸晶的生成。由圖2c可觀察可得，柱狀晶明顯粗大，等軸晶增多，樹枝晶減少，合金元素得以均勻化。圖1未經(jīng)熱

·80·表面技術(shù)2017年1月圖2熱處理后熔覆層顯微組織形貌Fig.2Microstructureofcladdinglayerafterheattreatment2.2Stellite6合金熔覆層顯微硬度Stellite6熔覆層顯微硬度見圖3，由圖3a可知，熱處理前鈷基涂層縱向顯微硬度總體走向由頂端至熔覆界面逐漸降低，至熔覆界面達(dá)到最低，硬度平均值為HV556。固溶處理后鈷基涂層縱向顯微硬度總體走向也由頂端至熔覆界面逐漸降低，至熔覆界面達(dá)到最低點(diǎn)，平均值為HV490。由圖3b可知，熱處理前鈷基組織橫向顯微硬度穩(wěn)定在HV500至HV550間，硬度基本保持不變，平均值為HV520。熱處理后鈷基組織橫向顯微硬度穩(wěn)定在HV310到HV380間，硬度保持不變，平均值為HV350。對(duì)比固溶處理前后，鈷基涂層顯微硬度橫向縱向均有不同程度的下降。固溶為將固溶體加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使基體相充分溶解到固溶體中快冷的熱處理工藝。使合金中各元素、相均勻分布，強(qiáng)化固溶體，提高韌性與塑性，降低顯微硬度[15]。在1100℃下，固溶處理10h后，晶粒發(fā)生了長大，，橫向及縱向硬度均有不同大小的下降。圖3Stellite6熔覆層顯微硬度Fig.3MicrohardnessofStellite6oncladdinglayer3結(jié)論1）熱處理前Stellite6合金顯微組織為胞狀晶，柱狀晶及樹枝晶交錯(cuò)分布。固溶處理使Stellite6合金涂層顯微組織得到了改善，大部分樹枝晶及胞狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶和平面晶，使合金元素均勻分布，并改善了Stellite6涂層間的冶金結(jié)合及力學(xué)性能。2）Stellite6合金組織顯微硬度縱向由頂部至熔覆界面逐漸降低，橫向沿界面方向基本相同，熱處理后橫向及縱向硬度均得到了不同程度的下降。固溶處理后晶粒長大，導(dǎo)致熔覆層硬度下降。參考文獻(xiàn)：[1]關(guān)振中.激光加工工藝手冊(cè)[M].北京:中國計(jì)量出版社,1998.GUANZhen-zhong.LaserProce

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