论文部分内容阅读
阀门经常处于一种较高温度和压力的环境下工作。加上阀门与自身接触面或流体中的杂质相互摩擦、挤压,以及流体的冲刷和腐蚀,使得阀门密封面产生损伤,导致阀门报废。采用激光熔覆工艺对阀门密封面进行表面强化处理,可以显著提高阀门的使用寿命,给社会带来巨大的经济效益。试验选取Stellite 6、Stellite F和Tribaloy 400三种钴基合金作为激光熔覆材料,并添加一定量的TiC进行增强,在304不锈钢表面制备了一系列钴基合金激光熔覆层。论文以激光熔覆层表面成形及稀释率为参考,发现激光功率为5KW,扫描速度为360mm/min时,获得的熔覆层质量较好。Stellite 6激光熔覆层组织主要由面心立方(fcc)结构的初生固溶体γ-Co相,以及少量Cr7C3、CrFe、Cr2Ni3、Co3W等相构成。添加TiC后,熔覆层主要组成相γ-Co相不变。Cr7C3相变成了Cr3C2和Cr23C6两相。Stellite F激光熔覆层主要由y-Co、Cr2Ni3和Ni17W3相构成,以及少量的Co7W6、Cr23C6、Ni3C等相。添加TiC后,熔覆层又生成了Cr3C、Co3Ti和TiC等相。Tribaloy 400激光熔覆层中主要由面心立方的y-Co、ε-(Co7Mo6)、Co2Mo3Si相构成。添加TiC后,熔覆层又出现了TiC、Cr23C6、Cr2Ti、Co3Ti、Co2Ti等相。Stellite 6熔覆层组织结构与Tribaloy 400相似,从熔覆层底部由下到上依次为平面晶、柱状晶、树枝晶、等轴晶。Stellite F激光熔覆层从由下到上依次由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。添加TiC粉末后,在生成上述组织的同时,熔覆层内出现了大小不一、形状各异的块状相。当添加量达到20%时,熔覆层表面均匀布满块状相。其主要由TiC及新生成的钛的金属间化合物构成。三种钴基合金激光熔覆层中,Tribaloy 400熔覆层硬度最高,其平均硬度为567HV。常温磨损试验中,Stellite F激光熔覆层常温耐磨性能较好,磨损形式以黏着磨损为主。Stellite 6、Tribaloy 400激光熔覆层常温耐磨性能较差,磨损形式以磨料磨损为主。高温磨损试验中,304不锈钢摩擦系数最大。Stellite F激光熔覆层摩擦系数最小,约为0.771,磨损形式以黏着磨损为主。Stellite 6与Tribaloy 400摩擦系数相近,磨损形式也相同,均以磨粒磨损为主并伴有少量黏着磨损。这两种熔覆层高温耐磨性较好,高温磨损量仅为304不锈钢的1/5。在电化学试验中,Stellite 6和Stellite F激光熔覆层耐腐蚀性能较好。Tribaloy 400耐腐蚀性与304不锈钢近似。向三种钴基合金中添加少量TiC(添加量≤10%)时,激光熔覆层硬度不升反降,常温耐磨性能也变差,未展现出添加陶瓷相的强化效果。当TiC添加量达到20%时,激光熔覆层硬度得到显著提高,熔覆层平均硬度均在800HV以上。常温耐磨性能得到显著提升,常温耐磨性是304不锈钢的15倍以上。其磨损形式主要由黏着磨损和接触疲劳磨损构成。耐腐蚀性能与未添加TiC的熔覆层相比略有降低。