55Mn钢表面激光熔覆原位析出颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

摘要

在楔横轧模具钢55Mn表面采用同轴送粉CO2激光熔覆WC-TiCp/镍基合金复合粉末,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基体冶金结合的熔覆层。熔覆层微观组织特征为γ-(Fe,Ni)基体上均匀分布的大量从液态析出的富含Ti、W、Zr的复合碳化物颗粒相。熔覆层表层颗粒尺寸约为7～8μm,颗粒数量约为3500个/mm2;熔覆层中部析出颗粒数目约为42100个/mm2,尺寸约为1～3μm;熔覆层底部析出颗粒尺寸约为1～2μm,颗粒数量约为16800个/mm2。中部区域个别析出颗粒相中间出现黑色圆点状组织。激光熔覆后模具钢表面形成3个不同的硬度分布区域,激光熔覆层硬度为427HV0.2,深度1020μm;热影响区硬度为740HV0.2,深度780μm;基体的硬度为250HV0.2。激光熔覆后的硬度分布兼顾了模具使用要求和后续加工。无润滑的环块磨损试验发现激光熔覆处理后的试样摩擦系数降低30%,耐磨性提高一倍。