球墨铸铁表面激光堆焊层组织和性能的研究.docxVIP

球墨铸铁表面激光堆焊层组织和性能的研究骆芳,方志民,姚建华,谢颂京,孙东跃,郑逸凡(浙江工业大学之江学院,浙江杭州310024)摘要:借助光学显微镜、扫瞄电子显微镜,能谱仪对堆焊层显微组织及热影响区组织进行观察、分析,得知堆焊层显微组织特征是树枝状的V8C7分布在FeNi基体上,热影响区组织为细的莱氏体,堆焊层与基体结合良好。通过显微硬度计测试了堆一层的显微硬度为900～1200,堆两层的HV为700～900,堆焊层数增加,裂纹倾向减少。关键词:球墨铸铁;激光堆焊;显微组织;性能;裂纹中图分类号:TG456.7文献标识码:A文章编号:100624303(2004)0520603204StudyofmicrostructureandpropertiesoncastironsurfacelaseroverlayingLUOFang,FANGZhi2min,YAOJian2hua,XIESong2jing,SUNDong2yao,ZHENGYi2fan(ZhijiangCollege,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310024,China)Abstract:Alaseroverlayingexperimentwasstudiedoncastironsurfacebyusingthespe2cialalloywire.Throughobservingtheheatedaffectedzonebyopticalmicro2cope,SEM,XRD,theresultshowsthatthedendriticV8C7distributesonFeNimatrix,andthinlede2buritedistributesontheheat2affectedzone.Thesurfacinglayerhasthebettermetallurgybondingwithmatrix.Aftermicrohardnesstest,thehardnessofonesurfacinglayeris900～1200HVandthattwosurfacinglayers700～900HV.Thestudyresultsshowthatthetrendofcrackreduceswithlayerincreasing.Keywords:castiron;laseroverlaying;microstructure;property;crack0引言铸铁在多种工程领域,尤其是汽车工业中得到了极为广泛的应用,特别是铸铁模具,因磨损而报废的情况常有发生。近年来,铸铁激光堆焊工艺以其良好的冶金结合,低的稀释率和低的工件变形使之在工业生产上受到广泛的青睐。对铸铁零部件,激光快速凝固作用使晶粒细化,堆焊层易获得更高硬度的耐磨组织,从而使表面耐磨性得到改善1,2,但相应带来堆焊层裂纹问题3。本文以灰铸铁为基体,研究激光送丝堆焊过程中的搭接系数、堆焊层数和激光工艺参数等对组织性能的影响。收稿日期:2003212215;修订日期:2004204228作者简介:骆芳(1966-),女,浙江义乌人,讲师,主要从事材料研究。浙江工业大学学报第32卷1实验部分基体材料选用QT50027,用专用合金焊丝进行搭接堆焊处理。编号为1,2,3,4,采用CO2激光器,氩气保护,输出功率为2～3.5kW,送丝速度为0.1～0.5m?min,光斑直径为5mm,利用光学显微镜和HDX21000数字式显微硬度计测试堆焊层硬度。利用HitachiS24700场发射扫描电子显微镜观察堆焊层横断面微观组织,用Thermoarl2SCINTAGXπTRAX射线衍射仪和ThermoNoranVANTAGE2ESI能谱分析堆焊层物相组成。试样堆焊层位置如表1所示,尺寸为100mm×40mm×9mm。表1试样堆焊层位置序号搭接量?%层数裂纹1181有有有无236134514502图1多层堆焊截面示意图2结果与讨论2.1搭接量对组织裂纹倾向的影响大量实验表明,裂纹是影响激光堆焊层质量的主要缺陷。在激光堆焊中,输入基体的能量极少,一般不致引起基体变形,堆焊后残余应力相对较小。因此,由残余应力引起冷裂纹的情况极少。堆焊层出现裂纹主要由上述的凝固裂纹和高温低塑性裂纹形成,影响堆焊层裂纹形成的因素极其复杂。激光堆焊裂纹产生的充分条件是热应力的作用,即:物体当受到激光辅照时,材料表面或一定深度内吸收光能而转化的能量以热传导形式向内部扩散,引起材料内部的非均匀温度场。在激光加热引起的非均匀温度场和变形约束作用下,材料或构件中产生热应力3。加之基体为灰铸铁与堆焊层焊丝的膨胀系数不一致,由膨胀系数与金属熔点的经验公式可知:ΑTm=b(其中:Α为线膨胀系数;3m为金属熔点;b为常数)熔