试述轧辊激光熔覆制备高速钢涂层工艺优化与组织性能中心

论文导读：单道次激光熔覆工艺优化272.3.4多道次搭接激光熔覆层的制备272.4探讨策略与相关设备27-312.4.1熔覆层表面宏观形貌观察27-282.4.2熔覆层表面渗透探伤282.4.3熔覆层金相显微组织浅析282.4.4涂层成分浅析282.4.5涂层物相浅析282.4.6涂层显微硬度浅析28-292.4.7高温磨损试验29-302.4.8耐热冲击和耐高温氧化性能浅析3
摘要：冶金轧辊是使金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要大型消耗性部件。由此,提升轧辊耐磨性、延长轧辊的利用寿命对降低辊耗至关重要。近年来,高速钢因其红硬性和耐磨性好等优点被用于制造新一代复合轧辊。激光熔覆技作为一种新兴的表面处理技术,最大优点是可以制备致密的冶金结合涂层,以而改善基体的性能。本论文旨在利用激光熔覆技术在轧辊表面制备具有冶金结合、组织致密和耐磨性能优良的高速钢涂层,提供一种制备复合轧辊或修复轧辊的新途径。本论文以球墨铸铁轧辊作为探讨对象,探讨利用YAG固体脉冲激光器和CO2激光器在其表面制备高速钢涂层的可行性。通过激光工艺参数的优化,制备出具有良好冶金结合的涂层。利用光学显微镜(OM)、附带能谱仪(EDAX)的扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)显微硬度计以及高温摩擦磨损试验机等测试浅析设备,对所制备涂层的微观组织、成分、相组成、硬度、磨损和高温氧化性能进行了探讨。采取Nd:YAG脉冲激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光熔覆处理。单道实验得到优化后的高速钢激光熔覆工艺参数为：脉冲电流240A、扫描速度3.0mm/s、离焦量13mm、预置涂层厚度0.5mm、激光脉冲频率15Hz、脉宽3.0ms。多道搭接实验结果表明,制备的熔覆层组织致密,与基体形成了冶金结合,部分区域有着裂纹,主要强化相为WC1-x、和V4C3。熔覆层平均硬度可达600HV,是基体(300HV)的2倍。采取大功率CO2激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光熔覆处理。单道实验得到优化后的T15高速钢激光熔覆工艺参数为：功率1800W、扫描速度6.0mm/s、离焦量340mm、预置涂层厚度1mm。多道搭接实验结果表明,制备的熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷。在界面处有显著白亮带生成,这说明熔覆层与基体已达到冶金结合。此时得到的激光熔覆层最高硬度可达750HV,是基体的2.5倍；500℃高温磨损30分钟质量损失率约为球墨铸铁基体的40%,具有优异的抗高温氧化性能。YT熔覆层抗高温氧化性能更加优异,耐磨性较差。关键词：激光熔覆论文高速钢轧辊论文涂层论文工艺优化论文组织性能论文
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Abstract6-11
第1章 绪论11-23

1.1 本论文探讨背景11-12

1.2 热轧辊12-13

1.2.1 热轧辊概述12

1.2.2 热轧辊主要失效形式12-13

1.3 高速钢复合轧辊成分设计13-15

1.3.1 C13-14

1.3.2 W, Mo14

1.3.3 Cr14

1.3.4 V14

1.3.5 其他合金元素14-15

1.4 高速钢复合轧辊制造工艺15-17

1.4.1 离心铸造高速钢轧辊15

1.4.2 CPC高速钢轧辊15

1.4.3 电渣熔铸高速钢轧辊15-16

1.4.4 HIP高速钢轧辊16

1.4.5 Osprey高速钢轧辊16-17

1.5 激光熔覆技术17-22

1.5.1 激光光源17

1.5.2 激光熔覆技术介绍17-18

1.5.3 激光熔覆材料18-19

1.5.4 熔覆材料的供给方式19-20

1.5.5 激光熔覆技术的影响因素20-22

1.6 探讨目的及主要内容22-23

第2章 试验材料与探讨策略23-31

2.1 试验材料23-25

2.

1.1 基体材料23

2.

1.2 熔覆粉末成分23-25

2.2 试验设备25-27

2.3 激光熔覆处理工艺流程27

2.3.1 基体预处理27

2.3.2 预置涂层27

2.3.3 单道次激光熔覆工艺优化27

2.3.4 多道次搭接激光熔覆层的制备27

2.4 探讨策略与相关设备27-31

2.4.1 熔覆层表面宏观形貌观察27-28

2.4.2 熔覆层表面渗透探伤28

2.4.3 熔覆层金相显微组织浅析28

2.4.4 涂层成分浅析28

2.4.5 涂层物相浅析28

2.4.6 涂层显微硬度浅析28-29

2.4.7 高温磨损试验29-30

2.4.8 耐热冲击和耐高温氧化性能浅析30-31

第3章 固体激光器制备熔覆层31-43

3.1 激光熔覆工艺参数的优化31-37

3.

1.1 离焦量L的优化31-33

3.

1.2 电流强度I的优化33-35

3.

1.3 扫描速度V的优化35-37

3.2 多道搭接激光熔覆涂层性能的探讨37-40
3.

2.1 多道搭接激光制备涂层工艺参数37

3.

2.2 熔覆层显微组织浅析37-39

3.

2.3 熔覆层物相浅析39-40

3.

2.4 熔覆层显微硬度浅析40

3.3 熔覆层裂纹的制约40-42

3.1 裂纹产生理由40-41

3.2 裂纹的制约41-42

3.4 本章小结42-论文导读：5.1高温摩擦磨损性能浅析55-585.1.1高温摩擦磨损试验结果浅析55-565.1.2高温摩擦磨损试样表面微观形貌56-585.2耐热冲击及耐高温氧化试验58-645.2.1300℃热震试验59-605.2.2750℃热震试验60-625.2.3热震试验后熔覆层表面显微组织浅析62-645.2.4热震试验后熔覆层表面物相浅析645.3本章小结64-65第6章结论65-67参考文
43
第4章 CO_2激光器制备熔覆层43-55

4.1 激光熔覆工艺参数的优化43-45

4.2 多道搭接激光熔覆层性能探讨45-54

4.

2.1 熔覆层探伤及厚度浅析45-47

4.

2.2 熔覆层显微组织及成分浅析47-52

4.

2.3 熔覆层物相浅析52-53

4.

2.4 熔覆层显微硬度浅析53-54

4.3 本章小结54-55
第5章 熔覆层性能浅析55-65

5.1 高温摩擦磨损性能浅析55-58

5.

1.1 高温摩擦磨损试验结果浅析55-56

5.

1.2 高温摩擦磨损试样表面微观形貌56-58

5.2 耐热冲击及耐高温氧化试验58-64
5.

2.1 300℃热震试验59-60

5.

2.2 750℃热震试验60-62

5.

2.3 热震试验后熔覆层表面显微组织浅析62-64

5.

2.4 热震试验后熔覆层表面物相浅析64

5.3 本章小结64-65
第6章 结论65-67
参考文献67-73
致谢73