U71Mn钢轨表面激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

摘要

研究目的:随着列车运行速度的大幅提高,对钢轨的耐磨性能及滚动接触疲劳性能提出了更高的要求.为提高钢轨的耐用性,本文利用激光宽带熔覆技术对U71Mn钢轨表面进行强化,采用同步送粉方式进行自熔性Fe基粉末的激光熔覆,目的是获得厚度1 mm左右无裂纹、气孔等缺陷,且与钢轨冶金结合的高性能激光熔覆层.研究结论:通过测试分析和试验结果表明,在CO2激光功率4 200 W、扫描速度为300 mm/min、送粉速率18 g/min等工艺条件下,可获得厚度1 mm的优质涂层,其显微硬度平均值可达HV780,高于熔合区及基体的硬度,在过渡区处存在硬度拐点,但经静载抗压实验看出,涂层在453 kN静载荷下无开裂现象.激光熔覆涂层的组织主要由γ-Fe、Cr0.19Fe0.7Ni0.11、NiCrFe、FeCr等物相组成,但是在熔合区靠近基体处有马氏体组织形成,是由于激光快速加热及快速冷却造成的.