[发明专利]一种高温热处理激光熔覆合金层

说明书

一种高温热处理激光熔覆合金层，利用YLS‑4000连续光纤激光器，采用同步送粉法在Q235钢表面激光熔覆了Ni60、Ni60＋25%WC两种合金粉末。然后利用SXL‑1030型程控箱式电炉对熔覆了两种粉末涂层的Q235钢进行高温热处理，600℃保温10h。Ni60合金层金相组织为较致密的针状晶和树枝晶，经过高温热处理后，晶粒长大为较大颗粒状，而且合金层显微硬度和耐磨性只有小幅下降，表现出良好的抗高温耐磨性；而Ni60＋25%WC合金层金相组织包含了WC晶粒，高温热处理后，WC晶粒分布均匀化，显微硬度和耐磨性得到一定的提高。

所属技术领域

本发明涉及一种表面合金化材料，尤其涉及一种高温热处理激光熔覆合金层。

背景技术

常温下的激光熔覆表面强化的零件的性能、组织结构及应用都较为成熟。但在某些工业领域中，有许多激光熔覆表面强化的零部件是在较高的温度下工作的，如：汽车发动机的排气门，其工作温度（600-800℃），传热条件差，且连续工作时间长。改善激光熔覆表面强化的零部件在高温下的工作性能具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了改善激光熔覆合金层在高温下的耐磨性及力学性能，设计了一种高温热处理激光熔覆合金层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高温热处理激光熔覆合金层的制备原料包括：基体材料选Q235钢，其组织为珠光体＋铁素体，试样尺寸120mm×40mm×10mm，表面加工粗糙度Ra6.3μm。熔覆材料选用Ni60、Ni60＋25%WC两种合金粉末，粒度均为80-120μm（Ni60＋25%WC成分则为Ni60粉末中加入质量分数25%的WC粉末）。

高温热处理激光熔覆合金层的制备步骤为：采用大族激光公司的YLS-4000连续光纤激光器进行Ni60、Ni60＋25%WC两种合金粉末在基体Q235钢上激光熔覆实验。Q235钢表面经去脂除锈处理，两种合金粉末经干燥均匀搅拌放入同步送粉器中，单道熔覆。在Q235钢基体上获得了表面光滑、无宏观气孔和裂纹合金层，厚度约为1mm。随后用SXL-1030型程控箱式电炉对熔覆样品进行热处理。

高温热处理激光熔覆合金层的检测步骤为：用HV-1000型显微硬度计进行显微硬度测量，载荷为200g，载荷时间为20s，用高温摩擦磨损试验机进行高温耐磨性测量，将试样切割成20mm×20mm×10mm的块状，其中20mm×20mm面为待磨面，对磨材料为GCr15标准球，载荷为300g，摩擦时间40min，电机频率10Hz，干摩擦。使用分析天平测量磨损失重。

所述的高温热处理激光熔覆合金层，采用YLS-4000连续光纤激光器用同步送粉的方法在Q235钢表面激光熔覆Ni60、Ni60＋25%WC两种种合金粉末可得到表面光滑、连续性好、无宏观气孔和裂纹厚度约为1mm的熔覆层，增强Q235钢表面的使用性能。

所述的高温热处理激光熔覆合金层，Ni60合金熔覆层主要形成γ-Ni的树枝晶支架、Ni₃B和Cr₂₃C₆的颗粒状晶粒分布，其中Ni60＋25%WC合金熔覆层由WC分布在Ni60的晶相中并发生了偏聚。

所述的高温热处理激光熔覆合金层，经过600℃并保温10h热处理后，Ni60合金熔覆层并未发生相变，晶粒组织发生一定程度的粗化，证明其高温抗氧化能力强，硬度和耐磨性均小幅下降，在高温环境中使用性能比室温只是略微下降。