【摘 要】
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激光熔覆技术是以高能激光束作为媒介,将基体表面的涂层材料熔化凝固,与基体形成具有良好性能的熔覆涂层的金属表面处理技术。本论文利用激光熔覆技术,在铸铁轧辊表面制备涂层,该技术使得涂层表面具有硬度高、耐摩擦、耐腐蚀等优良性能,从而满足工艺要求。该技术中激光束功率、位置和形状等易控制,容易实现选区甚至微区熔覆,在铸铁轧辊修复强化方面有着重要意义。本论文围绕激光熔覆技术对铸铁轧辊进行修复强化展开研究,探索
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激光熔覆技术是以高能激光束作为媒介,将基体表面的涂层材料熔化凝固,与基体形成具有良好性能的熔覆涂层的金属表面处理技术。本论文利用激光熔覆技术,在铸铁轧辊表面制备涂层,该技术使得涂层表面具有硬度高、耐摩擦、耐腐蚀等优良性能,从而满足工艺要求。该技术中激光束功率、位置和形状等易控制,容易实现选区甚至微区熔覆,在铸铁轧辊修复强化方面有着重要意义。本论文围绕激光熔覆技术对铸铁轧辊进行修复强化展开研究,探索总结铸铁轧辊表面激光熔覆技术存在的阻碍,应用两种Fe-基自溶性合金粉末（一种牌号为R31,另外一种牌号为ZZ）作为熔覆涂层材料,进行有效的激光熔覆实验研究。通过正交对比实验法,以提高铸铁轧辊表面的硬度以及耐磨性能为优化目标,以激光功率、熔覆层粉末厚度以及激光束扫描速度为优化参数,得出最优熔覆工艺参数为:激光功率3000 W,熔覆层粉末预置厚度2.0 mm,扫描速度250 mm/min。通过热力学计算与凝固计算,研究发现:R31涂层与ZZ涂层中铁素体转变为奥氏体相的的温度分别为680℃和1200℃左右,通过机械性能计算与相转变计算,得知不同温度下R31涂层与ZZ涂层的变形机制以及奥氏体相与铁素体相共存时的温度分别为632.98℃和686.88℃。通过温度场模拟,ZZ材料熔覆在基材表面所形成的熔覆层表面温度最高为1913.5℃;R31材料熔覆在基材表面所形成的熔覆层表面温度最高为4157.4℃。对激光熔覆后基材的熔覆层的组织和性能进行对比测试和研究,研究发现:R31涂层添加了Cr元素,组织显不均匀分布的方形,靠近基体部分有平面晶和柱状树枝晶生成。ZZ粉末中由于添加了W元素,在晶界处形成了难溶相,热影响区附近呈现大量针刺状的马氏体。对比分析不同载荷对两种涂层的摩擦磨损性能影响,随着载荷的增加,两者平均摩擦系数和磨损率均呈现下降的趋势;载荷为6N时,ZZ和R31的平均摩擦系数分别为0.6898和0.6687。
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