Вплив вмісту Si на мікроструктуру та властивості високотемпературного тертя покриття FeCrNiCSix за допомогою лазерного накладення

Металургійне обладнання має важливе значення для металургійної промисловості. Його робочі умови складні, часто при високій температурі (500 градусів), великому навантаженні та інших екологічних послугах, високотемпературний знос, високотемпературне окислення легко призводять до пошкодження поверхні обладнання, а потім впливають на безпеку служби та термін служби. Технологія покриття поверхні є важливим засобом захисту металургійних деталей. В даний час технологія захисту поверхні металургійних деталей включає технологію напилення, технологію дугового плавлення, зварювання поверхні, технологію лазерного наплавлення тощо. Технологія лазерної оболонки використовує високоенергетичний лазерний промінь для розплавлення порошку та формування розплавленої ванни на поверхні матриці одночасно. Після швидкого охолодження утворюється покриття з металургійним з’єднанням з матрицею. Покриття, отримане за технологією лазерного наплавлення, має переваги металургійного зв’язування, низької швидкості розрідженого вивільнення, невеликої зони теплового впливу та щільної структури, тому захисне покриття, отримане за технологією лазерного наплавлення, стало ефективним засобом захисту для металургійних деталей.

Матеріал покриття є ключем до захисного ефекту покриття лазерної наплавки на поверхні металургійних деталей. Серед них покриття зі сплаву Fe-Cr-Si може захистити підкладку від високотемпературних газів, оксидів та корозійних середовищ у високотемпературному середовищі, має гарну стійкість до окислення та корозії, а також має високу твердість та зносостійкість і широко використовується у високій температурі, високій корозії, високому зношуванні середовища захисту поверхонь службових частин. Вплив вмісту Si (0.6%-2.5%) на мікроструктуру та властивості зносостійкої сталі зі сплаву Fe-Cr Виявлено, що додавання Si допомагає покращити розподіл другої фази карбідів. Зі збільшенням вмісту Si підвищується твердість легованої сталі, підвищується зносостійкість і стійкість до корозії. Коли вміст кремнію досягає 2,3%, його міцність знижується.

Підсумовуючи, Si-елементи можуть ефективно покращити зносостійкість, стійкість до корозії та стійкість до окислення покриття. Однак наразі основні дослідження зосереджені на покритті сплаву з низьким вмістом Si (< 5 wt.%), and there are few studies on the alloy coating with high Si content (>5 мас.%). Таким чином, у цій статті покриття FeCrNiCSix було отримано за допомогою технології лазерного наплавлення, а також вплив зміни вмісту Si на мікроструктуру покриття FeCrNiCSix при високому вмісті Si (5 мас.%, 10 мас.%, 15 мас.%). було вивчено. Вплив твердості та високотемпературної зносостійкості забезпечує теоретичну основу для дослідження покриттів зі сплавів з високим вмістом кремнію та забезпечує певну технічну підтримку для захисту поверхні металургійних деталей.

Порошок для покриття складається з порошку хрому, порошку кремнію, порошку нікелю, порошку вугілля та порошку заліза з чистотою більше або дорівнює 99%, а розмір частинок порошку становить 53 ~ 150 мкм після просіювання. Змішані порошки, що містять 5 мас.%, 10 мас.% і 15 мас.% елементів Si, готували за допомогою високоточних електронних ваг NX-100. Склад змішаного порошку наведено в таблиці 1. Після налаштування використовуйте планетарний кульовий млин для змішування. Швидкість обертання становила 200 об/хв, час становив 4 години, і після змішування порошку використовували вакуумну сушильну піч для сушіння при 100 градусах протягом 2 годин. Покриття, отримані порошком з різним вмістом Si, були названі покриттями 5Si, 10Si та 15Si (показано в таблиці 2). Матриця виготовлена ​​з жароміцної сталі 1Cr11Ni2W2MoV (1Cr11Ni).

Таб.1 Склад жароміцної сталевої підкладкиe(мас.%)

вкладка.2 Композиція FeCrNiCSix порошок(вага.%)

Обладнання для лазерного покриття використовує волоконний лазер TruDisk6{{10}}06, параметри процесу — потужність лазера 1600 Вт, швидкість з’єднання 50%, діаметр плями 5 мм, швидкість сканування 600 мм/хв і подача порошку швидкість 5 об/хв. Після завершення нанесення покриття зразок розрізають на прямокутну форму з довжиною сторони 10 мм за допомогою обладнання для різання дроту DK7750. Покриття шліфується і шліфується наждачним папером. Корозія тривала приблизно 10 с у корозійному розчині, що містив 0,7 мас.% HF, 43 мас.% HNO3, 50 мас.% H2O. Мікроструктуру покриття спостерігали за допомогою металографічного мікроскопа LeicaDM6000M і скануючого електронного мікроскопа FEI-Sirion 200, а хімічний склад кожної фази аналізували за допомогою енергодисперсійного спектрометра (EDS) скануючого електронного мікроскопа. Рентгенофазовий аналіз проводили за допомогою рентгенівського дифрактометра Miniflex600. Мікротвердомір MC010-HVS-1000 за Віккерсом вимірює твердість поперечного перерізу покриття, вимірюючи 10 точок, кожна точка на відстані 1,5 мм одна від одної, беручи середнє значення. Експериментальним обладнанням для високотемпературного зносу є машина для випробування на знос MRH-1. Робоча діаграма тертя та зношування показана на малюнку 1. Втрата якості зношування вимірюється за допомогою високоточних електронних ваг DJ1002A. Зразок випробування на знос був розрізаний на прямокутні блоки довжиною, шириною та висотою 20 мм, 10 мм та 10 мм відповідно, відполірований та відшліфований наждачним папером (600-2000 сітка). Після виявлення за допомогою 3D топографічного профілометра середня шорсткість поверхні зразків для випробувань на знос трьох покриттів з різним вмістом кремнію становить 0,91 мкм, а специфічні параметри випробувань на високотемпературне зношування наведено в таблиці 3.

Таб.3 Параметри високотемпературний знос teвул

(1) У покриттях 5Si, 10Si та 15Si, виготовлених за допомогою лазерного наплавлення, мікроструктура покриттів 5Si є переважно дендритною та рівноосьовою структурою, а фазовий склад в основному складається з твердих розчинів -Fe та Fe-Cr. Мікроструктура покриттів 10Si і 15Si в основному рівновісна, а фазовий склад в основному складається з твердого розчину Fe3Si і Fe-Cr.

(2) Зі збільшенням вмісту елемента Si твердість і швидкість зношування покриття у свою чергу збільшуються, це пояснюється тим, що фаза Fe3Si має певну крихкість, водночас високу твердість, і в процесі зношування відбувається серйозне відколювання, а також швидкість зносу покриття відповідно збільшується.

(3) Покриття 5Si в основному характеризується адгезійним і окисним зносом, і його зносостійкість при високій температурі є найкращою, але його стійкість до окислення низька, а його твердість низька. Покриття 10Si та 15Si є в основному абразивним зносом, і швидкість зносу зростає послідовно. Порівняно з трьома, покриття 10Si вважається найкращим покриттям із вмістом Si.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. — це високотехнологічне підприємство, що спеціалізується на дослідженнях і розробках, виробництві та продажі автоматичних лазерних наплавлювальних машин, високошвидкісних лазерних наплавлювальних машин, лазерних гартівних машин, лазерних зварювальних машин і обладнання для лазерного 3D-друку. Наша продукція є економічно ефективною та продається всередині країни та за кордоном. Якщо ви зацікавлені в наших продуктах, зв’яжіться з нами за адресою bob@gshenglaser.com.