Microestructura y propiedades del revestimiento láser de alta velocidad Ni60 sobre la superficie de acero con alto contenido de manganeso

Bajo la carga de impacto, el acero con alto contenido de manganeso producirá una gran cantidad de obstrucciones por dislocación cerca de la superficie, lo que resultará en un endurecimiento por trabajo significativo, mientras que el interior mantiene una cierta tenacidad, por lo que tiene buena resistencia al desgaste superficial y tenacidad general, y se usa ampliamente en el procesamiento de martillos trituradores y la fabricación de maquinaria minera, con un papel insustituible. En el largo proceso de trabajo, debido a la corrosión y el impacto del agua, mineral, etc., es fácil que la cabeza del martillo se desgaste en un lado, la formación del tamaño está fuera de control y es necesario detenerse para reemplazarlo. o reparación afecta la eficiencia de la producción. Debido al alto contenido de carbono equivalente del acero con alto contenido de manganeso, la soldabilidad es pobre, especialmente
En el proceso de soldadura, las grietas se causan fácilmente cerca de la línea de fusión de la zona afectada por el calor debido a la precipitación de carburo, lo que dificulta la reparación del acero con alto contenido de manganeso mediante los métodos tradicionales de soldadura de superficies, y es necesario utilizar una pequeña entrada de calor, forzada. enfriamiento, endurecimiento secundario con agua y otros métodos para reparar la soldadura de la superficie, lo cual es difícil y requiere altos requisitos técnicos para el personal de reparación. También puede utilizar soldadura por arco con electrodo de acero inoxidable como cubierta del electrodo de soldadura inferior y de superficie, pero la eficiencia de producción es baja y la carga de trabajo de mecanizado posterior es grande, lo que mejora el costo de reparación de las piezas y reduce la eficiencia de producción de las empresas.

La característica principal de la tecnología de revestimiento láser de alta velocidad es que al cambiar la posición del rayo láser y el polvo metálico, el polvo se puede fundir en el espacio de vuelo y solo se forma un pequeño charco de solución en la superficie de la matriz. El aporte de calor del proceso de revestimiento se reduce aún más bajo la premisa de garantizar la unión metalúrgica. Al mismo tiempo, el espesor de la capa de revestimiento es controlable. La tasa de dilución es inferior al 1%. Baja rugosidad superficial. Puede reducir en gran medida la cantidad de mecanizado de las piezas después del revestimiento y proporcionar una nueva idea y un nuevo método para la reparación de acero con alto contenido de manganeso.

En este artículo se toma como ejemplo ZGMn13, un material utilizado para la cabeza del martillo de una trituradora de mina. Se utilizó un sistema de revestimiento láser de alta velocidad para revestir polvo Ni60 en su superficie, y los parámetros óptimos del proceso se obtuvieron mediante prueba ortogonal y análisis de rango. Puede proporcionar algunos parámetros técnicos básicos para que las empresas mineras utilicen tecnología de revestimiento láser de alta velocidad para reparar acero con alto contenido de manganeso.

1. preparación de la muestra

El material de prueba fue una placa de acero ZGMn13 después del tratamiento de endurecimiento con agua, y la composición química se muestra en la Tabla 1. La placa de acero se procesa en una muestra de 200 mm × 100 mm × 10 mm mediante una fresadora. Las superficies superior e inferior de la muestra se procesan mediante una máquina rectificadora a Ra1.6, y las cuatro superficies restantes no son necesarias para la rugosidad. La superficie superior de la muestra a fundir se limpió con acetona y etanol respectivamente para desengrasar y secar. Se selecciona polvo de aleación autofusible Ni60 de 45 ~ 106 μm para la capa de revestimiento, y su composición química se muestra en la Tabla 1. Antes del revestimiento, el polvo debe enviarse a la caja de secado y secarse a 150 grados durante 1 h para eliminar el La humedad contenida en el polvo, evita la acumulación de polvo y garantiza la continuidad uniforme del suministro de polvo durante el proceso de revestimiento.

                                                           Tabla 1 Composición química del polvo ZGMn13 y Ni60 (fracción de masa,%)

2. Método de prueba

Se utilizó equipo de revestimiento láser de alta velocidad para preparar la muestra de revestimiento. Se prepararon revestimientos de Ni60 con un área de 40 mm × 10 mm y un espesor de 1,5 ~ 2,0 mm mediante seis procesos de una sola capa. Para evitar grietas y tensiones internas excesivas en el proceso de revestimiento, la muestra se precalentó antes del revestimiento, se precalentó y se mantuvo a 150 grados durante 1 h, y la prueba de revestimiento se llevó a cabo inmediatamente después del precalentamiento de acuerdo con los parámetros de prueba. en la Tabla 2. El diámetro del punto láser es de 1,5 mm, la tasa de unión es del 60 % y la capacidad de desenfoque es de 15 mm. El gas argón se utiliza como gas de alimentación y protección del polvo.

                                                                                         Tabla 2 Parámetros de prueba de revestimiento láser

1. La prueba de penetración del color muestra que la calidad de formación de la superficie de la capa de revestimiento es mejor y no hay defectos como grietas y poros cuando se realiza la prueba de revestimiento con láser de alta velocidad después de mantenerla a 150 grados durante 1 hora.

2. El análisis de rango de la prueba ortogonal y los resultados de la prueba de las muestras de revestimiento muestran que los mejores parámetros de proceso del polvo de revestimiento Ni60 sobre material ZGMn13 son la potencia del láser 1 200 W, la velocidad de escaneo de 4 mm/s y Velocidad de alimentación de polvo 7,5 g/min. En tales condiciones, la dureza puede alcanzar 811,41 HV. Es aproximadamente 2,8 veces mayor que el del material base, y el coeficiente de fricción es 0,367, que se reduce en un 37,7% en comparación con el material base, la resistencia al desgaste aumenta 1,6 veces y la cantidad de desgaste es aproximadamente el 38% del material base. material.

3. A través del análisis OM, XRD y BSE, se puede ver que la capa de revestimiento está compuesta principalmente por dendritas de -Ni, dendritas dendríticas, fases florales de boruro duro CrB y fases grises de carburo duro Cr7C3 y Cr23C6. La fase dura anterior mejora la resistencia al desgaste de la capa de revestimiento.