激光熔覆Cr3C2Co基合金涂层组织与磨损性能研究.pdf

激光熔覆Cr。C：／Co基合金涂层组织与磨损性能研究 斯松华．袁晓敏，刘月龙．何宜柱 (安徽工业大学材料工程学院，安徽马鞍山243002) 摘要：在低碳钢表面激光熔覆制备了添加质量系数40％Cr，C：的钴基合金复合涂层(Cr正,／Co)，研究了激 光熔覆Cr，CdCo涂层的显微组织，相结构，显微硬度及摩擦磨损性能，并与激光熔覆钴基合金涂层(C060) 进行了相同工艺条件下的对比试验．结果表明，激光熔覆C060涂层以亚共晶方式结晶，涂层组织主要 方式结晶，组织主要由未熔cr，c：粒子，大量杆状和块状的富cr碳化物伽，c，及Mz，Ct型碳化物)以及其问 的细小枝晶与共晶组织组成。添加Cr，C：改变了C060涂层的凝固特征，未熔cr，ct粒子起到了非自发形 核作用，在其周围形成了许多富cr碳化物，细化了涂层枝品组织．激光熔覆Cr，Cz／Co涂层的显微硬度 3C2；涂层；组织；磨损性能 关键词：激光熔覆；钴基合金；Cr 17．3 中图法分类号：TGl42．33；THl 激光熔覆是一种新型表面改性技术，可以在低成本基材表面获得多种高性能涂层u引。钴基合金具 有良好的耐高温性能和较好的耐磨性能，被用于石化、电力及冶金等工业领域的耐高温磨损场合。激 光熔覆钴基合金涂层组织具有典型的柱状和树枝状枝晶生长特征，网状共晶碳化物存在于大量初生 y—Co枝晶之间，使涂层在高应力磨损时因晶界存在网状碳化物而易产生开裂反而影响其磨损性能¨一。。 因此加入不同添加物(尤其是陶瓷粒子)的钻基合金复合涂层的研究成为新的研究热点。已有研究表 明在钴基合金中添加wC、B。C等，可通过改变钴基合金复合涂层的组织，来进一步提高复合涂层的高 温和磨损性能饽”。 用Crag作为陶瓷增强相的激光熔覆镍基复合涂层已有研究n0’131。cr是一个有效提高耐蚀性的元素 及较强碳化物形成元素．同时C和Cr也是固溶强化元素，用Crag来增强钴基合金熔覆层势必会显著 影响钴基合金涂层的组织与及其磨损性能。但目前为止钴基合金中加入Cr。C。的激光熔覆复合涂层的研 究尚少见报道，研究Cr。CdCo合金涂层组织及耐磨损性能的影响具有一定的理论和实际意义。 kW 本文作者利用5 C0z连续激光器在低碳钢表面激光熔覆制备了添加质量分数40％Cr3G的钴基合 合金涂层(c060)进行对比研究。 1．试验方法 mmX10 mmX60 ram,表面磨光至表面粗糙度Ra=0．15 试验基材为低碳钢，尺寸为200 p．rn。钴基 合金粉末的粒度53．120 粒度为40-82 h。 lain。将添加40％Cr3C2的钴基合金复合粉末充分研磨混匀后，在100℃保温箱预热l 采用粉末预置法，用5kW mm，用于组织观察与显微硬度试验)及多道双层熔覆(厚度为lmm，用于 行单道单层(厚度O．5—0．6 x衍射分析与摩擦磨损试验用)，熔覆时用氩气保护熔池。本试验已预先对Cr3C2／Co涂层的熔覆工艺 kW，扫描速率250mm／min，搭接率40％．光斑直 参数进行了优化，其优化工艺参数为：激光功率2．5 径4．5 ram×25rnnl 层(Cr3C2／Co)。沿垂直于激光熔覆扫描方向的横截面(单道)切取金相试样；XRD试样为25 7收稿日期：2005-04-20；修回日期：2005．11．，联系人斯松华。email：sisonghua@ahut．edu．cn 作者简介：斯松华．男。1966年生，硕士，副教授，目前主要从事材料表面激光改性的研究． 155’