钢材表面非晶化工艺与性能研究

发布时间：2017-11-21 14:08

本文关键词：钢材表面非晶化工艺与性能研究

【摘要】：钢铁材料遍及国民经济和国防建设的各个领域,需要长期服役于恶劣环境,对钢铁材料的保护显得十分重要。研究表明,铁基非晶合金硬度高、耐腐蚀性能优秀、材料成本低廉、成分组织和钢铁相适,如果对钢铁材料进行表面非晶化处理而获得铁基非晶,就可以提高钢材的性能和寿命。激光熔覆和激光熔凝技术都能够提供足够高的冷却速度,同时对基体的热作用区小,不会对基体的性能产生较大影响。所以通过激光熔覆和激光熔凝技术对钢材表面进行非晶化处理有很大的意义和价值。本文通过激光加工处理,应用激光熔覆和熔凝工艺技术,利用3D打印设备(RC-LRP-500)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、力学测试机、电化学工作站等制备和分析测试手段,对45#钢表面进行非晶化处理和性能检测,探索激光表面处理中激光功率和扫描速度对表面显微结构、表面显微强度、耐腐蚀性能的影响规律,同时对比两种不同处理方式的优缺点。实验结果表明激光功率和扫描速度对激光熔覆形成的组织和性能有很大影响。随着激光功率的提升,涂层中的非晶相含量逐渐增加,缺陷减少,表面显微硬度提升,耐腐蚀性能提升；而随扫描速度的提升,表面组织的非晶相含量,表面显微硬度,耐腐蚀性能都先增加然后减少,并在800mm/min时达到最大值。所以当激光功率为500W,扫描速度为800mm/min时,激光熔覆效果最好。实验结果表明激光功率和扫描速度对激光熔凝形成的组织和性能有很大影响。随着激光功率的提升,熔凝层中形成的非晶相含量增加,熔凝层的致密度也不断增强,同时耐腐蚀性能也提升。而表面显微硬度在450W之前变化不大,但在500W时产生了一个大幅度的提升；而扫描速度的提升,表面组织的非晶相含量、表面显微硬度、耐腐蚀性能都先增加,在600mm/min时达到最大值,之后随扫描速度提升反而减少。所以当激光功率为500W,扫描速度为600mm/min时,激光熔凝效果最好。采用激光熔覆最佳工艺：功率500W,扫描速度800mm/min和最佳激光熔凝工艺：功率500W,扫描速度600mm/min处理45#钢材表面。实验结果对比发现,激光熔覆涂层非晶形成能力、涂层致密度、耐腐蚀性能都优于激光熔凝处理。两种处理手段在表面显微硬度的提升程度接近。然而激光熔凝不引入额外元素,更节约成本,并且处理后钢材的表面变形小于激光熔覆,更适宜进行精密加工。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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