Fe_C合金表面激光熔覆制备耐磨涂层的研究
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Fe-C合金表面激光熔覆制备耐磨涂层的研究
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文/王维荣 蚌埠技师学院
摘 要：通过激光熔覆Fe基熔覆材料，在钢和铸铁表
面获得了组织均匀、细化、无缺陷的激光熔覆层，这种熔覆层具有较高的显微硬度和优异的耐磨性。
关键词:激光熔覆;耐磨性;Fe基熔覆材料
前言
金属材料的磨损、腐蚀问题一直的材料科学工作者致力于解决的难题，为满足工作在复杂工况条件下耐蚀、抗磨性能的要求，除努力改善材质和优化结构设计外，更多的工作是研究在零件表面制备具有特殊性能的强化层。激光熔覆作为一种同时改变零件表面成分和性能的技术，兼具激光加工与表面涂层技术的优点，是目前改性领域研究最为活跃的一
种新技术。F e基合金激光熔覆是研究较多、经济性较好的一种方法。本文以F e基合金熔覆粉末为熔覆材料，用激光熔覆在Fe-C合金表面制备耐磨性良好的熔覆层。
1 实验过程
在灰铸铁、45钢表面做单道预置粉激光熔覆实验。把按
一定配比配制的熔覆粉末研磨均匀，调制成糊状预涂覆在加工清洗过的试样表面，预涂覆厚度1.4~2.0m m，干燥待用。实验采用3K W C O2激光器，光斑直径D=3.5~5m m，侧吹保护
气保护熔池。
用电火花切割机沿垂直激光扫描方向切下小块试样，制备金相试样供金相组织观察和硬度测试。将实验中不同激光熔覆方案制备的环块磨损试样完成精磨加工，在M H K-500环块磨损试验机上按标准规范做摩擦学对比实验，试验用环为
淬火态GCr15钢（洛氏硬度HRC58~62）。
2 实验结果
2.1 组织形貌
实验表明，在钢和铸铁表面激光熔覆均能获得连续、光滑、缺陷少或无缺陷的激光熔覆层。熔覆层堆高一般为0.9~1.4m m，单道宽度4.5m m。图1为熔覆道横截面形貌，自上而下分别为熔覆区、熔合区、热影响区和基体。金相显微镜下观察熔覆层组织为细小的近共晶介稳组织（图2），奥氏体枝晶逆热流方向由熔池底部向熔池内生长，个别粗大枝晶从熔池底部一直长到熔池中部。
2.2 显微硬度
所有熔覆层显微硬度测试均在H X-200型显微硬度计上进行，加载200g，加载时间20秒，保载时间15秒。沿熔覆层深度方向，从表面每隔0.05~0.1m m左右的距离测量2~3点，取这些点的算术平均值作为该深度的显微硬度值。
图3~5为F e基合金激光熔覆层显微硬度纵深分布曲线。熔覆层显微硬度分布比较均匀，平均显微硬度在H V0.2700以上，其中共晶组织熔覆层显微硬度分布非常均匀，这与其均匀细化的组织特征相适应。
2.3耐磨性研究
图6（a、b、c）为典型的环块磨损试验的磨痕横截面图（曲线水平放大2000X，水平放大50X）。基体磨痕最深最宽（图6.a），渗碳淬火层次之（图6.b），激光熔覆处理层的磨痕最浅最窄（图6.c）。
（下接72页）
图1-熔覆层横断面形貌（17X）图2-熔覆层近共晶组织（200X）
图3-过共晶组织熔覆层显微硬度纵深分布
图4-共晶组织熔覆层显微硬度纵深分布
图5-亚共晶组织熔覆层显微硬度纵深分布
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修和更换，火灾隐患得不到消除。（二）积极性不高，日常管理不力
一些单位领导消防管理工作认识不到位，不能主动研究探索一些行之有效的管理手段和工作措施。对单位内部的违反法定程序进行改造装修的行为，对公安消防机构隐瞒不报。对消防设施和安全疏散等方面存在的火灾隐患，放任管理，导致了一些原来消防工作基础较好的单位也出现了隐患回潮。
（三）业务水平不高，发现火灾隐患能力不高
单位消防安全管理人员虽经数次消防培训，但业务水平仍然不高，发现火灾隐患的能力弱。公安消防机构的消防监督人员业务水平也参差不齐，发现火灾隐患能力差，整改意见不到位。
加强公众聚集场所消防安全管理的对策
一、增强公众聚集场所负责人的责任主体意识
作为公众聚集场所的负责人要提高认识，摆正经营与消
防安全工作的关系，增强抓安全的自觉性。二是自觉运用法律法规全面规范场所、人员和经营的行为，自觉接受消防监督。只有通过内部消防安全责任制和法律法规的落实，才能做到基础扎实，管理到位，使公众聚集场所的消防安全有可靠的保证。
二、公安消防机构要高悬法律之剑，严格执法，加强监督。
要坚持把公众聚集场所列为监督重点，始终紧抓不放。要加强对派出所消防监督工作的业务指导，充分发挥其管理小型公众聚集场所和家庭作坊的作用。尤其要监督公众聚集场所消防安全责任制的落实。要切实加强对其经营活动期间的消防安全检查，发现隐患及时督促整改。对于严重不符合消防安全要求的场所，要依法查封，并对其管理单位和负有主要责任、具体责任的人员从重处罚，以确保公众聚集场所的安全。
三、要积极做好灭火疏散应急准备。
公众聚集场所万一发生了火灾，其火灾扑救的首要任务也是最大的难点就是疏散人员，抢救生命。因此，无论是公众聚集场所，还是公安消防队伍，都要高度重视其火灾扑救和火场救生工作。要做到既对公众聚集场所情况熟，又有切实可行的应急处置预案，成功处置，百战百胜。 四、主动配合，联合作战，增强消防监督管理的效果。
管理公众聚集场所的工商、文化、治安、消防等部门要互通信息，加强协作，联手行动。积极开展执法监督检查，通过有力的执法协作，不断增强消防监督管理的效果，避免和减少公众聚集场所发生火灾事故。
（上接70页）
图6-环块磨损试验磨痕截面图
表1为三种试块表面磨痕截面积统计结果。激光熔覆
处理层耐磨性比基体提高了8.4倍，比渗碳淬火层提高了5.2
倍。
表1——不同表面强化状态的环块磨损试验结果
表面状态基体(调质处理)渗碳淬火激光熔覆磨痕截面积12560.47832.31504.2相对基体耐磨性
1
1.68.4
3 结论
1、利用激光熔覆在F e-C合金表面获得的近共晶介稳组织。
2、熔覆层平均显微硬度在H V0.2700以上且分布均匀，其中共晶组织熔覆层显微硬度高而且分布非常均匀。
3、激光熔覆层耐磨性比基体提高了8倍多，比渗碳淬火层提高了5倍多。