鑄鐵軋輥表面激光合金化工藝研究.pdf

1、軋輥是冶金工業(yè)中重要的大型消耗部件,表面磨損是軋輥最主要的失效形式。通過合適的工藝方法來提高軋輥表面的耐磨性可以獲得更大的經(jīng)濟效益。一些鋼鐵公司采用堆焊、熱噴涂、熱噴焊、感應(yīng)加熱淬火等方法來強化軋輥表面,但是利用這些方法制備的合金涂層都還存在不足。激光合金化是一種新興的表面改性技術(shù),它可以通過添加合金元素來制備致密的表面功能涂層,以達到改善基體表面耐磨性等目的。在光能的輸入上,中空環(huán)形光斑比圓形實心光斑的能量分布更合理,使得中空環(huán)形光在

2、激光合金化領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。本文旨在通過中空環(huán)形光對鑄鐵軋輥表面進行合金化強化,獲得具備高耐磨性并具有冶金結(jié)合的合金層,為中空環(huán)形光激光合金化的運用提供理論指導(dǎo)。
　　本文通過ANSYS建立了環(huán)形光下激光合金化的數(shù)學(xué)模型,得到了不同參數(shù)下的合金化過程溫度場云圖以及5個節(jié)點的溫度在合金化過程中隨時間變化的曲線圖,為后面的實驗分析提供理論幫助。并且與圓形實心光的溫度場云圖進行了對比,驗證了中空環(huán)形光能量分布更合理。在鑄鐵軋輥基體

3、上預(yù)涂鉬基合金粉末,利用中空環(huán)形光進行了合金化處理。對所制備合金涂層的微觀組織、硬度、耐磨性等進行了較為系統(tǒng)的研究。分別對激光掃描速度、激光功率密度和搭接率這三個參數(shù)對合金層質(zhì)量的影響進行了分析。結(jié)果表明:經(jīng)過合金化處理后可以形成晶粒致密而細小的組織,合金層可分為熔凝區(qū)和相變硬化區(qū);合金層的熔凝區(qū)組織為先共晶碳化物+馬氏體,呈定向的枝晶狀+柱狀晶;相變硬化區(qū)組織為殘余奧氏體+馬氏體+碳化物。
　　本研究表明：⑴隨著光束掃描速度的增

4、大,合金層的厚度減小,裂紋增多,微觀組織晶粒越來越細小,合金層的硬度也逐漸增大,并且呈梯度分布,耐磨性也逐漸增強；⑵功率密度的增大,導(dǎo)致過冷度的減小,微觀組織晶粒越來越粗大,但是由于碳化物的增多而導(dǎo)致硬度隨著功率密度的增大而增大,耐磨性也逐漸增強；⑶搭接對合金層質(zhì)量具有較大的影響,搭接區(qū)的微觀組織為胞狀晶,其原本晶粒的方向性遭到破壞。搭接區(qū)由于二次重熔和回火的影響,硬度要比非搭接區(qū)略低。通過高溫摩擦磨損實驗知,在其他參數(shù)一樣的情況下,搭