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《不銹鋼表面激光熔覆層耐腐蝕研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、不銹鋼表面激光熔覆層耐腐蝕研究研究了在耐酸不銹鋼基體上采用激光熔覆和等離子噴焊兩種工藝形成的涂層對耐腐蝕性的影響。使用5kW橫流CO2激光器對預置于基體上的Co基自熔合金粉末進行單道或多道掃描。得到的熔層與等離子焊層對比，激光熔層缺陷率低，成品率高。其組織細密均勻，晶粒細小，成分稀釋率更小，對基體熱影響小，熔層硬度與強韌性更高。性能試驗證明，激光熔層具有更高的耐腐蝕性能?！ ?前言 在石油化工、反應堆與核電站中大量使用各種耐酸不銹鋼閥門。由于生產(chǎn)過程中的各種介質(zhì)都具有較強的腐蝕性甚至放射性，腐蝕的結(jié)果不僅使閥門的密封
2、面受到破壞，大大縮短閥門使用壽命，而且介質(zhì)的滲漏可能造成停工停產(chǎn)，污染環(huán)境甚至造成惡性事故。密封面的質(zhì)量是考核閥門基本性能的重要指標，不銹鋼閥門的密封面要求則更高。高參數(shù)不銹鋼閥門的密封面一般采用直接在閥體上堆焊的方式進行強化，而不能進行鑲嵌式結(jié)構(gòu)?！ 〈蠊β始す馐c材料的特殊作用可使基體表面得到滿足設計者要求的合金層，這種合金層的綜合性能不但大大優(yōu)于不銹鋼基材，而且優(yōu)于傳統(tǒng)的等離子噴焊層及各種堆焊層的性能。我們對20HJ63-20P型不銹鋼核閥與尿素生產(chǎn)線甲胺組合閥密封面進行了激光熔覆加工，并與傳統(tǒng)的等離子噴焊進行了比較
3、分析?！ ?試驗條件 2.1試驗材料與方法 試驗所用閥門為20HJ63-20P截止閥，材料為1Cr18Ni9Ti鋼；3W-2BJ1甲胺泵進排液閥，材料為Cr18Ni12Mo3Ti鋼。試樣為方塊試樣(19mm×15mm×10mm)與環(huán)形試樣(38×28mm×10mm)兩種。激光熔覆采用HGL-90型5kW橫流CO2激光器，合金粉末采用2132酚醛樹脂粉＋乙醇調(diào)和預涂敷在加工表面上并烘干，預敷層厚度為3mm左右。激光熔覆在數(shù)控二維聯(lián)動加工臺上進行，其中方塊試樣采用多道掃描，每道搭接量為激光光斑直徑的50%。環(huán)形試樣
4、在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上進行單道掃描。熔覆工藝參數(shù)為：激光功率p＝3000～3400W，掃描速度v＝8～12mm／s，光斑尺寸≈5mm。光斑能量為高斯分布形式。 等離子噴焊采用國產(chǎn)DP-500型粉末等離子弧堆焊機，焊槍為LFH型，采用送粉法，堆焊層為3mm左右?！ ?.2檢測 采用JSM35C和S650型SEM掃描電鏡對試樣的熔焊層作高倍組織形貌分析；用MEF3大型光學金相顯微鏡觀察涂層組織及拍照；用國產(chǎn)71型顯微硬度計測量涂層硬度；用EDX-9100能譜儀測定各微區(qū)成分；用D／max-2000A型X射線衍射儀測定涂
5、層相結(jié)構(gòu)。 3試驗結(jié)果及分析 激光熔覆與等離子噴焊的組織區(qū)域可分為3部分，即熔焊區(qū)、熱影響區(qū)與基體。圖1a、b顯示了兩種工藝的組織區(qū)域情況和顯微硬度測試的壓痕情況，其中激光熔層組織細密均勻，晶粒度測定為11～12級，熱影響區(qū)寬約10～40μm；等離子焊層組織略粗大，晶粒度為9～10級，熱影響區(qū)寬約120～160μm。熔焊層的質(zhì)量在已解剖的125個試樣中，激光熔層無缺陷的成品率達95%以上。等離子噴焊層中較易出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾雜物等缺陷，如圖1c、d所示。對激光熔覆和等離子噴焊兩種工藝處理的試樣，分別沿熔層縱向的上中
6、下層和沿橫向自邊緣至中心逐點測試顯微硬度，測試結(jié)果表明：激光熔層平均顯微硬度值為581HV0.2，比同種粉末的噴焊層硬度高20%～40%，且縱向和橫向的硬度均勻性都高于噴焊層。 (a)激光熔層結(jié)合區(qū)附近×100(b)等離子焊層結(jié)合區(qū)附近×100(c)等離子焊層上部氣孔×250(d)等離子焊層枝晶間夾雜物×250 經(jīng)EDX-9100能譜儀分析，激光熔層中Ti，F(xiàn)e，Ni3種元素受基體稀釋后分別平均達到(w%)0.075，8.58，1.385，而等離子焊層中以上3種元素受基體稀釋后分別平均達到(w%)0.83，16.1
7、9，2.06，可見后者比前者3種元素的稀釋率分別高10倍、2倍和1.5倍。而熔焊層中Co，Cr，W3種元素向熱影響區(qū)和基體的擴散損失率，等離子焊層比激光熔覆層也嚴重得多。從以上測試結(jié)果可分析如下： (1)激光熔層比等離子噴焊層的組織更細密、均勻，熱影響區(qū)更窄。由于激光功率高，掃描作用時間短，涂層和基體表層加熱后熔化速度快，急速冷卻時過冷度大，熔池中的合金元素能迅速形成多種化合物而增加非自發(fā)晶核的數(shù)量，使形核率大為提高，形成細小均勻的顯微組織。組織細密可提高晶界結(jié)合力，增強材料強度和韌性。組織細密不但減少了單位晶界上的雜質(zhì)
8、含量，而且在快速冷卻過程中成分偏析程度減少，從而減少了因形成原電池效應而加速腐蝕的影響。 (2)鉻能顯著提高鋼的抗腐蝕能力，但碳與鉻的親和作用很容易生成碳化鉻。鋼中含碳量愈高，熔層中含鉻量就要降低，則熔層耐腐蝕性就會降低。但是，一般閥門密封面需要一定的硬度與強度，而含碳
