GCr15钢的激光熔覆铁基合金研究

摘要：冷轧辊等高碳钢机械零件在运行中易因严重的磨损或疲劳剥落而报废,如将其修复,则可延长其使用寿命。在常用于制作冷轧辊的GCr15钢上,采用激光熔覆技术,以不同的工艺参数(包括激光扫描速率、送粉速率和搭接率)制备了由内层(LC)和外层(HC)组成的铁基合金梯度熔覆层。采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了熔覆层的显微组织、相成分,采用硬度计、磨损仪和台阶仪测定了熔覆层的硬度梯度和耐磨性能。结果表明:HC合金层主要由α-Fe、Cr7C3以及γ-Fe组成,熔覆层厚度为3~5mm,硬度梯度较平缓,无裂纹等缺陷。随着激光扫描速率的增大,HC层的组织细化,硬度和耐磨性提高。以130 mm/min扫描速率制备的熔覆层截面硬度高达800HV0.3,以70mm/min、90mm/min、130mm/min和170mm/min的扫描速率制备的熔覆层体积磨损率分别为1.63、1.50、1.32和1.33(×10-14m3/Nm),其摩擦因数分别为0.57、0.74、0.71和0.69。只要激光熔覆工艺参数恰当,GCr15钢的铁基合金熔覆层就具有细小的组织、高硬度和良好的耐磨性能。结果表明,采用激光熔覆技术修复磨损的冷轧辊等高碳钢零件是可行的。