NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构和耐磨性比较.pdf

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较 68 NAK80模具钢表面2种激光器熔覆 Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较 程 虎，方志刚，戴 晟，高玉新，赵先锐 (台州学院机械工程学院，浙江 台州 318000) [摘 要] 为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响，分别采用Nd：YAG与CO激光 熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层，利用x射线衍射仪(XRD)、扫描电镜 (SEM)、能谱 仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明：2种 熔覆层与基体之间均呈现 良好的化学冶金结合；熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝 晶，Nd：YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小；2种熔覆层相结构主要包括 WC，W2C，Cr23C6，NiCr， CrB，以及^y．Ni等；2种激光器熔覆处理后，NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善，CO激光熔覆层 的硬度和耐磨性高于Nd：YAG激光熔覆层 ，2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。 [关键词] 激光熔覆；Ni基碳化钨合金；Nd：YAG激光器；CO：激光器；NAK80模具钢；组织结构；耐磨性 [中图分类号]TG174．4 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2012)04—0063—04 0 前 言 用H 。碳化钨是一种硬度高、熔点高、热膨胀系数 小、耐磨性极佳的陶瓷材料，与Ni基合金之间有很好 模具的失效主要表现为磨损、塑性变形、疲劳断 的润湿性。有关激光熔覆Ni基碳化钨合金粉末制备 裂以及脆性过载断裂等形式，且常从其表面开始。模 耐磨、耐腐蚀涂层的研究较多¨卜”]，但有关激光器对 具表面处理常用的技术包括淬火、热扩渗、堆焊、电镀 Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能影响的研究 硬铬、物理气相沉积、化学气相沉积、离子注入、热喷 鲜见报道。 涂、热喷焊等，都可以在一定程度上延长模具的使用 g 本工作分别采用 Nd：YAG和CO 2种激光器在 寿命，但存在工艺复杂、处理周期长、模具变形大、表 层薄而脆等缺点 ．2J。激光熔覆具有稀释率低、热影 NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层，比较 甚 了2种熔覆层的组织结构 、显微硬度和耐磨性能，为 响区小、与基体形成冶金结合、熔覆件变形小、过程易 模具表面处理中合理选择激光器提供了依据。 于实现 自动化等优点，已逐步应用于模具制造业 中 。J。目前，用于激光熔覆处理的激光器主要有 1 试 验 Nd：YAG和 CO 两种。Nd：YAG激光的吸收率 比 端．潞 ：=2砜 假 ：．I=；《 CO：激光高 J，前者适用于中小功率、中小尺寸和精 1．1 基材前处理 度要求较高的熔覆处理，多用于有色金属；而后者适 基材为NAK80模具钢 ，尺寸为30mm×30mm× 用于大功率、大尺寸、精度要求较低的熔覆处理，多用 10mm，化学成分 (质量分数，％)如下：0．05～0．18C， 于黑色金属 。 0．15 ～1．00 Si，1．00 ～2．00 Mn，2．50 ～3．50 Ni， Ni基 自熔性合金粉末具有 良好的耐磨性、润湿性