revêtement au laser

Revêtement VS superposition de soudage

Comparé aux méthodes traditionnelles de revêtement de surface, le revêtement laser peut rendre la microstructure de la couche de revêtement uniforme et belle. La déformation thermique de la pièce à usiner petite, la zone affectée par la chaleur du métal de base petite et la dilution de la couche de revêtement petite, plus propice à l'amélioration de la résistance à la fatigue de surface du matériau, à l'usure et à la corrosion, ont attiré une attention considérable.

Les alliages à haute teneur en chrome et résistants à l'usure à base de FE WF372 et D667 sont comparés respectivement par revêtement laser et surfaçage laser.

1. Expérience

L'électrode de surfaçage D667 de 4,0 est sélectionnée, le générateur de soudage AX7-500 DC ARC est sélectionné, le soudage de surfaçage dans le sens de soudage plat, la méthode de soudage séquentiel, le refroidissement après le soudage. Le contrôle du courant de soudage dans 200A ou plus n'est pas déterminé.

La composition de l'alliage (WT%): WF372 est C3.3 ~ 4.3%, CR23 ~ 27%, B1.0 ~ 2.0%, SI1.0 ~ 2.0%, NI4.0 ~ 6.0%, les autres sont en fer

D 667 est divisé en c 2,5 ー 5,0%, CR 25 ー 32%, SI 1,0 ー 4,8%, ni 3,0 ー 5,0%, Mn ≤8,0, les autres sont en fer.

L'alliage de revêtement laser est une poudre d'alliage WF372, et la méthode de pré-poudre est utilisée pour le revêtement laser. L'épaisseur de poudre prédéfinie est de 1 mm. La puissance de sortie maximale du laser est de 2,0 kw et la puissance de sortie utilisable est de 1,8 kw - sortie multimode. Le bain fondu est maintenu par une pression de soufflage de gaz Ar. Le diamètre du spot est de 4 mm; le rapport par tour est de 30%, la vitesse de balayage est de 4 mm / s; la largeur de la couche de revêtement est d'environ 20 mm.

La déformation et la formation de surface de l'échantillon ont été examinées et une analyse métallographique a été effectuée. Un testeur de microdureté Vickers de type Buchler III a été réalisé aux États-Unis pour mesurer la distribution en profondeur de la microdureté de la couche de revêtement.

Les échantillons de gaine laser ont été recuits à 450 ° C pendant 1,5 heure, puis comparés aux échantillons de surfaçage. La machine d'essai d'usure MM200 est utilisée dans le test d'usure. La vitesse de la meule est de 200 tr / min, la pression de travail est de 50 N et la paire de friction est refroidie en faisant tomber de l'huile mécanique. Chaque spécimen a fonctionné pendant 8 heures. Pesage par balance électronique (écart type 0,001 G). La différence de poids avant et après l'expérience est le poids perdu par broyage. La surface d'usure a été analysée par microscope électronique à balayage environnemental (SEM) Quanta 200.

2. Résultats et analyse

2.1 contraste de la couche de revêtement laser et de la couche superficielle de formation de surface et de déformation de l'échantillon

L'épaisseur de la couche de revêtement laser est de 0,9 mm. La profondeur de la couche de surfaçage est de 2,8 mm. Le gauchissement uniforme des échantillons de revêtement est de 0,858 ~ 10-2 mm / MM2. Les échantillons de revêtement laser ne présentent aucune déformation et gauchissement visibles, et la règle de prise de 0,03 mm d'épaisseur peut difficilement être insérée dans la surface de base des échantillons. La surface de la couche de revêtement laser est plate et lisse. La rainure entre les deux passes est très peu profonde, ce qui est dû au taux de recouvrement élevé de 30%. L'ondulation de soudage de la couche de surface est visible, et il y a de petits creux dans certaines directions, et la rainure entre les deux passes de soudage est profonde.

2.2 Analyse comparative de la microstructure de la couche de revêtement

La microstructure de la couche de surface est en carbure de dendrite avec CR distribué sur la matrice de perlite. La tige de dendrite principale est plus continue, les autres petits morceaux sont en carbure secondaire, la distribution du carbure n'est pas uniforme et la tige de dendrite centrale près de la ligne de fusion est visible. La microstructure de la couche de revêtement laser est en grande partie déséquilibrée et sous-cristallisée. c'est-à-dire austénite hors équilibre et eutectique carbure d'alliage M7C3 avec une teneur élevée en éléments d'alliage. et la microstructure est uniforme et excellente. Les phases solides, telles que les carbures, sont réparties uniformément, dont la plupart sont dispersées en grains fins, et même quelques-unes sous la forme de Dendrite lamellaire sont à la manière de beaux cristaux uniformes et cellulaires.

La couche de revêtement de soudage de surface et de revêtement laser forme une forte liaison métallurgique avec le substrat. Cependant, l'influence du soudage à l'arc sur la fusion du substrat est plus importante que celle du placage laser. La zone affectée par la chaleur (Haz) du revêtement est plus importante que celle du revêtement laser. Le taux de dilution de la couche de revêtement sur le substrat est inférieur à celui du revêtement ARC. En effet, dans le revêtement laser, le substrat de balayage de faisceau laser à haute énergie à sa surface après chauffage et fusion, la surface du substrat n'est qu'une fine couche de fusion. Cependant, le surfaçage ARC nécessite une grande quantité d'énergie produite pour faire fondre la surface du substrat pour former un pool fondu, ce qui a un effet significatif sur le substrat.

La technologie de revêtement laser fait fondre l'alliage de la couche de revêtement en un instant. Pourtant, seule une couche maigre peut être dissoute à la surface du matériau de base, ce qui assure non seulement une excellente liaison métallurgique mais modifie également la composition de l'alliage sans trop de dilution. Et le taux de refroidissement élevé de 106 ~ 108 K / s conduit à une condensation rapide, formant une belle structure uniforme eutectique sous-cristalline dendritique hors équilibre. La phase réfractaire est de l'austénite métastable à haute teneur en sursaturation d'éléments en alliage. Et la période de renforcement est le carbure métastable avec une dureté élevée et une microstructure fine. Ce type de forme de structure est de loin supérieur à la microstructure de la couche de surface, qui a un effet sur la fonction. Par conséquent, la fonction mécanique et la fonction d'application de la couche résistante à l'usure peuvent être améliorées et avancées en sélectionnant la technologie de revêtement laser.

2.3 Analyse comparative de la microdureté de la couche de revêtement

La dureté de la couche de revêtement laser est 300HV supérieure à celle de la couche de surfaçage. Au niveau de la ligne de fusion, la microdureté des deux échantillons a évidemment diminué. Mais la microdureté du substrat était plus faible. Cela est dû au fait que la microstructure de la couche de revêtement laser est un eutectique d'austénite et de carbure sans équilibre en alliage M7C3 avec une teneur élevée en éléments d'alliage. Et la microstructure est uniforme et belle. Les phases solides telles que les carbures sont réparties uniformément et la plupart des périodes dures sont dispersées en grains fins. La microstructure de la couche de surface est constituée de carbures de dendrite et de petits carbures secondaires avec CR répartis sur la matrice de perlite. La distribution des carbures est inégale et les grains sont grossiers. Sous l'action de l'austénite et du carbure eutectique de haute dureté, la micro-dureté de la couche de revêtement laser est supérieure à celle de la couche de surfaçage.

2.4 test de contraste d'usure de la couche de revêtement

Dans les mêmes conditions d'usure et temps d'usure, le poids de perte d'usure de l'échantillon d'usure de revenu de revêtement laser est plus petit que celui de l'échantillon d'usure de revêtement. La couche de revêtement laser après trempe est plus résistante à l'usure que la couche de surfaçage.

Les résultats montrent que la contrainte interne, la fragilité, la dureté et la résistance à la fissuration de la couche de revêtement laser diminuent après le traitement de revenu. Le processus de traitement thermique de trempe et de conservation de la chaleur à 450 ° C pendant 1,5 heures permet à la couche de revêtement laser d'atteindre la meilleure condition de forte résistance. À ce moment, la dureté Rockwell de la couche de revêtement laser est HRC61, qui est beaucoup plus élevée que celle de la couche de revêtement dur HRC54 et supérieure à celle de la meule HRC60. On peut voir que plus la dureté du matériau est élevée, meilleure est la résistance à l'usure. Résistance à l'usure de la couche de revêtement laser après la trempe.

2.5 Analyse de contraste microcosmique de la surface d'usure

Les marques d'usure des échantillons de trempe de revêtement laser montrent de petites piqûres et des dendrites et des grains irréguliers. Cependant, il existe de nombreuses rainures longues et minces dans les marques d'usure des éprouvettes de soudage de surface. Ces rainures ont une directivité évidente, qui est la même que la direction du conflit. Avec un haut degré de conformité. Ensemble, il y a de nombreux petits trous. Le substrat de revêtement laser a une bonne coopération d'endurance de résistance et il n'y a presque pas de micro-sillon, de micro-coupe ou de micro-fissure. Cependant, les spécimens de surface ont une tolérance élevée au flash, et il existe de nombreux dessins de micro-sillons et de micro-coupe, mais il n'y a pas de flash de micro-fissure. Les marques d'abrasion sont liées à la structure et à la fonction d'origine de l'échantillon.

La microstructure de la couche de revêtement laser est en dendrite mince et en cristal cellulaire, tandis que celle de la couche de surface est en dendrite épaisse. La microstructure de la couche de revêtement laser est de l'austénite, qui a une dureté plus élevée que la perlite dans la couche de revêtement. Après la trempe, l'endurance de l'AUSTENITE est renforcée. Par conséquent, sous l'action de la matrice et du carbure dur, la trace d'usure du revêtement laser apparaît irrégulière dendritique et granulaire, et la trace d'usure de l'échantillon de soudage de surface présente de nombreuses rainures et trous longs et minces. La perlite est douce et possède une forte adaptabilité. Les spécimens de surface provenant de nombreux fossés profonds et peu profonds, qui collent avec la direction conflictuelle et ont une longueur considérable. La zone restante de la matrice de support est moindre, et une plus grande partie est usée. Dans les échantillons de revêtement laser, la zone restante de la structure de matrice de support est plus élevée et la structure usée est principalement la structure molle, qui était à l'origine distribuée dans la terre vacante de dendrite fine, de nombreux tissus hautement résistants fournissent un support résistant à l'usure.

Grâce à l'enquête et à l'analyse d'Esem, la micrographie de la surface d'usure du flash d'échantillon et de la couche de revêtement laser est plus résistante à l'usure que la couche de surface après conservation de la chaleur à 450 ° C pendant 1,5 H.

3. Le verdict

1. La couche de revêtement laser a plus d'ambition que la couche de surfaçage. Il n'y avait pas de distorsion visible ni de déformation dans l'échantillon de revêtement laser.

2. Par rapport à la microstructure de la couche de surfaçage, la majeure partie de la microstructure de la couche de revêtement laser est non équilibrée et sous-cristallisée et présente les caractéristiques d'une microstructure biphasée. La microstructure de la couche de revêtement est fine. Ensuite, la fonction mécanique et la fonction d'application de la machine sont améliorées et avancées.

3. La microdureté de la couche de revêtement laser est supérieure de 300HV à celle de la couche de surfaçage. Ceci est principalement déterminé par la fonction de microstructure et la forme de l'alliage dans la couche de revêtement.

4. Après que la couche de revêtement laser a été tempérée à 450 ° C pendant 1,5 h, la forte endurance a atteint une meilleure condition de coopération. Dans les mêmes conditions d'usure et temps d'usure, le poids de perte d'usure d'un échantillon d'usure de revêtement laser est 50% inférieur à celui d'un échantillon d'usure de revêtement. La surface d'usure a été analysée par SEM. La couche de revêtement laser WF372 après revenu a une meilleure résistance à l'usure que la couche de surfaçage D667.