H13鋼表面熔覆工藝的研究

　　激光熔覆修覆技術(shù)是通過(guò)在基體表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基體表面形成與其為冶金結(jié)合的熔覆層，從而達(dá)到修復(fù)的目的。由于熔覆層與金屬基體呈現(xiàn)原子冶金結(jié)合，金屬表面能夠獲得高的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫和抗氧化等綜合性能。目前常用的熔覆材料主要有鐵基、鎳基和鈷基合金粉末等，其中鎳基合金以其優(yōu)良的耐磨性能和適中的價(jià)格在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)在H13鋼的基體表面激光熔覆Ni基合金，研究激光工藝參數(shù)對(duì)激光熔覆層的微觀組織結(jié)構(gòu)、考察熔覆層的硬度以及對(duì)耐磨性能的影響，為激光熔覆技術(shù)在熱作模具鋼修復(fù)方面的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

　　H13鋼試樣的尺寸為100mm×50mm×20mm，H13鋼的主要化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)：0.32~0.45C，0.80~1.20Si，0.20~0.50Mn，4.75~5.50Cr，1.10~1.75Mo，0.80~1.20V，≤0.03P，≤0.03S。激光熔覆所用的Ni55A粉末規(guī)格目數(shù)是-200～+300目，其化學(xué)組成為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)：0.5~0.8C，14.0~16.0Cr，3.0~4.5Si，≤5Fe，2.5~3.5B，余量Ni。采取功率為10kW的CO2激光器(波長(zhǎng)為10.6μm)進(jìn)行熔覆試驗(yàn)。對(duì)H13鋼基體表面用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨，打磨后用丙酮清洗干凈，待其干燥后，向其表面預(yù)置鎳基粉末。激光熔覆前，對(duì)H13鋼進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度300～500℃，焊后進(jìn)行石棉保溫緩冷。光斑直徑為2.5mm，熔覆過(guò)程中無(wú)氣體保護(hù)。

　　通過(guò)預(yù)熱，在H13鋼基體熔覆了一層Ni基涂層，該涂層的顯微組織由細(xì)密的枝晶組織組成，和基體形成了良好的冶金結(jié)合，無(wú)孔洞裂紋等缺陷。在一定的參數(shù)范圍內(nèi)，隨著掃描速度和激光功率的增加，熔覆層的顯微硬度顯著提高，并呈階梯狀分布。在一定的參數(shù)范圍內(nèi)，隨掃描速度增加和激光功率的減小，熔覆層的耐磨性能增強(qiáng)。綜合熔覆層顯微組織、顯微硬度和耐磨性分析，當(dāng)光斑直徑和預(yù)置層厚度一定時(shí)，當(dāng)激光熔覆功率為2kW，掃描速度為200~300mm/min時(shí)，熔覆層性能好。