本文研究了不同激光扫描速率对5CrNiMo熔覆Ni60合金涂层组织与性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及耐磨性进行分析测试。结果表明: 不同激光扫描速率下, 5CrNiMo合金熔覆层组织主要由CrB2、Cr3B2、Cr7C3及γ-Ni等物相组成。随着扫描速率增大, 熔覆层组织由柱(条)枝晶向等轴晶转变, 熔覆层逐渐细化, 表面硬度及抗磨损性能逐渐增大, 摩擦系数逐渐减小。当扫描速率为10 mm/s时, 熔覆层的平均摩擦系数仅为0.18, 显微硬度高达1 550 HV0.2, 涂层具有最佳的耐磨性能。

为了提高矿用液压支架立柱修复表面的硬度与耐磨性, 利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光扫描速度下的单道激光熔覆铁基合金实验, 对比分析不同扫描速度下的单道熔覆层宏观形貌; 随后在不同扫描速度下进行多层累加激光熔覆铁基合金实验, 分析不同扫描速度下27SiMn钢基体和铁基合金熔覆层的微观组织形貌、显微硬度和力学性能; 进行耐磨性能实验, 研究不同滑动速度和载荷对熔覆层耐磨性的影响。结果表明, 熔覆层和基体之间能实现良好的冶金结合, 熔覆层组织中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶; 熔覆层的显微硬度、抗拉强度及耐磨性均高于基体。

为了实现拖拉机主轴的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在主轴材料40Cr轴面上制备Ni60A合金涂层。通过光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机对比分析离焦量对熔覆层宏观形貌、微观组织、显微硬度及耐磨性的影响。试验结果表明:离焦量为8 mm时,熔覆层表面光滑、平整,结合面无气孔、裂纹及夹渣等缺陷,熔覆层与基体间形成了良好的冶金结合;熔覆层中部为细小的等轴晶,两侧为树枝晶和柱状晶,底部为沿基体表面生长的平面晶组织;最高硬度出现在熔覆层中部,其显微硬度达660 HV,是基体硬度的2倍;在相同磨损条件下,熔覆层的磨损失重仅为基体材料的33%。随着离焦量增大,熔覆层表面粗糙度增加,硬度不均匀性增大,耐磨性能随之降低。

在316不锈钢表面进行激光熔覆Stellite 3、Stellite 21与新型Co基合金(Co-3)试验, 分析了熔覆层的显微组织及相成分, 研究了硬度分布和耐擦伤机理。试验结果表明, Co-3显微组织均匀、致密, 无裂纹与气孔, 其强化相主要为(Co,W)3C、Cr23C6、Cr7C3和Co3Mo。熔覆层的平均显微硬度约为624 HV0.2, 较基体提高3倍以上。Co-3的耐擦伤性能明显优于316基体的, 在载荷为0~150 N的情况下, 当划痕长度s≤3.3 mm时, 擦伤机理主要是塑性变形; 当划痕长度3.3 mm＜s≤6.9 mm时, 擦伤机理主要是塑性变形引起的晶粒滑移与微裂纹形成; 当划痕长度s＞6.9 mm时, 擦伤机理主要是裂纹扩展与塑性去除。

研究了激光成形修复30CrMnSiNi2A超高强度钢的微观组织及力学性能。结果表明: 激光修复区(LRZ)与锻件基材实现良好冶金结合。修复区主要为板条马氏体和回火马氏体, 热影响区(HAZ)受激光淬火形成细小马氏体板条。硬度从修复区向基体区(SZ)整体呈下降趋势, 在热影响区内出现硬度峰值(58 HRC)。激光修复试样冲击韧性为33～34 J/cm2, 低于同批锻件基材, 失效方式为准解理断裂。激光修复区耐磨性与基体区相当, 磨损方式主要为磨粒磨损。