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激光熔覆提高高锰钢性能

2012-08-08 10:00
天堂的苦涩
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  激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷,是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。

  激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。

  高锰钢是世界各国通用的一种耐磨钢,1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢,1883年英国人哈德菲尔德(R.A.Hadfield)取得了高锰钢专利。这种奥氏体钢具有加工硬化性质,在冲击或重力挤压下,其表层发生加工硬化现象,硬度可达450~550HBW。这种高硬度的表层使铸件具有良好的耐磨性,而铸件内部由于没有经过加工硬化,仍保持其原有的硬度和韧性。当铸件表面的工作层被磨掉一层后,显露出来的一层又被加工硬化,而同样获得了高硬度。因此高锰钢适用于在重力冲击或挤压的工作条件下经受摩擦的零件。

  高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。铁路道岔中高锰钢辙岔铸件就是利用其加工硬化特性制造的。但是高锰钢辙叉在实际运营过程中,往往在受重载车轮强烈冲击、碾压而被加工硬化之前就受到不同程度的磨损,甚至发生龟裂剥落而失效,从而影响其使用寿命。这主要是因为高锰钢辙叉的基体组织为奥氏体,在使用初期表面较软,受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形,工况为低应力条件时,来不及充分加工硬化而使其耐磨性不足,磨损快,使之使用寿命缩短。

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