M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co涂层的组织与红硬性

摘要

目的利用激光强化技术在M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段分析了熔覆层显微硬度、宏观形貌、显微组织、物相组成及红硬性等情况。结果在激光功率为1.1 kW,送粉电压为14 V,扫描速度为3 mm/s时,熔覆层截面出现少量气孔,并在左右边界部位出现裂纹,主要物相为Fe3W3C、WC、W2C、M6C型硬质相和间隙碳化物。其上部组织更为细腻,以碳化钨和钨钴化合物为主;中部及下部组织以弥散形式分布于熔覆层中,主要组织为Fe3W3C和碳化钨。熔覆层硬度明显高于基体,最高硬度达到1411HV,出现在距熔覆层顶点0.4 mm左右的次表层范围内。600℃时,熔覆层红硬性达到60HRC以上;1000℃时,熔覆层红硬性仍达到50HRC以上。由600℃逐渐升高到1000℃时,熔覆层组织晶界强化作用逐渐减小,择优取向强化表现明显。结论在M2高速钢表面熔覆WC/Co涂层,可以有效地提高刀具材料的硬度及红硬性。熔覆层最高硬度可以提高为刀具基体的1.64倍;600℃时,熔覆层红硬性远高于高速钢基材的红硬性指标;1000℃时,熔覆层红硬性近似接近于硬质合金的红硬性要求,是高速钢基材的2.94倍。生成的碳化物硬质相及间隙碳化物对熔覆层的硬度及红硬性的提高起到了主要作用。