對產(chǎn)品加工常用模具材料進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)，以研究熔覆層深度與工藝參數(shù)的關(guān)系、顯微硬度在橫截面上的變化、合金元素的存在形式與分布狀態(tài)、試樣耐磨性能的變化趨勢等，探討采用激光熔覆技術(shù)提高模具性能、延長模具壽命的可行性。
(1)熔覆層深度。隨著激光功率的提高，單道熔覆層深度增加較快，但功率達(dá)到1.3kW后，深度增加較少，基本上達(dá)到了極限深度。數(shù)據(jù)回歸處理得到曲線擬合方程為D=-0.0929P2+0.9091P+0.776，PÎ（700，1300)，D為熔覆層深度，mm;P為激光功率，W。當(dāng)搭接率為10%并以不同的激光參數(shù)進(jìn)行多道熔覆時，熔覆深度為1.65~2.62mm，不經(jīng)激光預(yù)熱時深度最不均勻，且熔覆材料中加入WC后，熔覆層的不均勻性更加嚴(yán)重，即加劇了熔覆層深度的不均勻性。
(2)熔覆層硬度。無論哪種合金粉末和激光工藝，熔覆處理后表層硬度高，次表層的硬度最高，可以達(dá)到945HV0.2;熔覆合金粉末中加入25%的后，硬度并沒有明顯的提高。激光熔覆后，熔覆層的組織形態(tài)不均勻，表層為鑄造組織形態(tài)，而次表層及靠近基體的熔池底部則為淬火組織，基體仍然保持原來的回火組織。因此硬度峰值出現(xiàn)在次表層，而不是在表面。熔覆層主要通過固溶體強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、第二相的彌散強(qiáng)化提高硬度。
(3)耐磨性能。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，基體試樣的磨損量最大，達(dá)到了39.4g，而激光熔覆表面的耐磨損性能大大提高，絕對磨損量最低只有9.3g，相對耐磨性最高可達(dá)到熔覆前的4.24倍，表明激光熔覆可以顯著改善表面的耐磨損性能。熔覆合金中加入粉末前后表面的耐磨性能并沒有明顯變化。熔覆試樣磨損表面上有許多小平面，還有與滑動方向一致的細(xì)長的劃痕，說明在摩擦試驗(yàn)過程中，激光熔覆表面不僅受到了粘著磨損，還受到了磨粒磨損，試驗(yàn)測得的磨損量是這兩種磨損綜合作用的結(jié)果。
(4)組織結(jié)構(gòu)。無論合金粉末中是否加入，熔覆層組織都十分相近，分為兩種：一種靠近熔池底部為以鎳鉻硅固溶體和低熔點(diǎn)鎳基共晶基體上分布粒狀、短棒狀的混合組織，是比較典型的平面外延生長組織；另一種是熔池中部和表面大致沿?zé)崃鞣较蛏L的枝晶組織，整個熔覆層組織為平面晶和枝晶的混合結(jié)構(gòu)。在掃描電鏡下，熔覆層的共晶組織形態(tài)更加明顯，呈現(xiàn)出排列相當(dāng)整齊的細(xì)小樹枝晶。碳化鎢的加入并沒有使組織發(fā)生變化，沒有觀測到期望的碳化鎢超硬質(zhì)點(diǎn)。在熔覆冷卻過程中，一部分鎢與鉻、硼等形成復(fù)合相，還有少部分固溶于共晶的基體中。對枝桿區(qū)和枝晶間進(jìn)行波譜分析表明，枝桿區(qū)為鎳基固溶體，并含有一定的鉻，而含鎢量較低，但在枝晶間含鎢量較高，表明碳化鎢在高溫下被熔化并冷卻后，碳化鎢消失，并以其它第二相如W3.2Cr1.8B3的形式分布于枝晶間。
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