Microestrutura e propriedades do revestimento Ni60 de revestimento a laser de alta velocidade na superfície de aço com alto teor de manganês

Sob a carga de impacto, o aço com alto teor de manganês produzirá um grande número de obstruções de deslocamento perto da superfície, resultando em um endurecimento significativo, enquanto o interior mantém uma certa tenacidade, por isso tem boa resistência ao desgaste superficial e tenacidade geral, e é amplamente utilizado em o processamento de martelo britador e fabricação de máquinas de mineração, com papel insubstituível. No longo processo de trabalho, devido à corrosão e impacto de água, minério, etc., a cabeça do martelo é fácil de produzir um lado do desgaste, a formação do tamanho fica fora de controle e a necessidade de parar para substituição ou reparo afeta a eficiência da produção. Devido ao alto equivalente de carbono do aço com alto teor de manganês, a soldabilidade é baixa, especialmente
No processo de soldagem, trincas são facilmente causadas próximo à linha de fusão da zona afetada pelo calor devido à precipitação de carboneto, o que dificulta o reparo do aço com alto teor de manganês pelos métodos tradicionais de soldagem de superfície, sendo necessário o uso de pequeno aporte de calor, forçado resfriamento, endurecimento secundário com água e outros métodos para reparar a soldagem de superfície, o que é difícil e requer altos requisitos técnicos para o pessoal de reparo. Ele também pode usar soldagem a arco com eletrodo de aço inoxidável como cobertura do eletrodo de soldagem inferior e superficial, mas a eficiência da produção é baixa e a carga de trabalho de usinagem subsequente é grande, o que melhora o custo de reparo das peças e reduz a eficiência da produção das empresas.

A principal característica da tecnologia de revestimento a laser de alta velocidade é que, ao alterar a posição do feixe de laser e do pó metálico, o pó pode ser derretido no espaço de voo e apenas um pequeno pool de solução é formado na superfície da matriz. A entrada de calor do processo de revestimento é ainda mais reduzida com a premissa de garantir a ligação metalúrgica. Ao mesmo tempo, a espessura da camada de revestimento é controlável. A taxa de diluição é inferior a 1%. Baixa rugosidade superficial. Pode reduzir bastante a quantidade de usinagem das peças após o revestimento e fornecer uma nova ideia e um novo método para o reparo de aço com alto teor de manganês.

Neste artigo, o ZGMn13, um material usado na cabeça do martelo de um britador de minas, é tomado como exemplo. O sistema de revestimento a laser de alta velocidade foi usado para revestir o pó Ni60 em sua superfície, e os parâmetros ideais do processo foram obtidos por teste ortogonal e análise de faixa. Ele pode fornecer alguns parâmetros técnicos básicos para que as empresas de mineração usem tecnologia de revestimento a laser de alta velocidade para reparar aço com alto teor de manganês.

1. Preparação de amostras

O material de teste foi a placa de aço ZGMn13 após tratamento de tenacidade com água, e a composição química foi mostrada na Tabela 1. A placa de aço é processada em uma amostra de 200 mm × 100 mm × 10 mm por fresadora. As superfícies superior e inferior da amostra são processadas por retificadora até Ra1.6, e as quatro superfícies restantes não são necessárias para rugosidade. A superfície superior da amostra a ser fundida foi limpa com acetona e etanol respectivamente para desengorduramento e secagem. Pó de liga autofusível Ni60 de 45 ~ 106 μm é selecionado para camada de revestimento, e sua composição química é mostrada na Tabela 1. Antes do revestimento, o pó deve ser enviado para a caixa de secagem e seco a 150 graus por 1 h para remover o umidade contida no pó, evita aglomerados de pó e garante a continuidade uniforme da entrega do pó durante o processo de revestimento.

                                                           Tabela 1 Composição química do pó ZGMn13 e Ni60 (fração mássica, %)

2. Método de teste

Equipamento de revestimento a laser de alta velocidade foi usado para preparar a amostra de revestimento. Revestimentos de Ni60 com área de 40 mm × 10 mm e espessura de 1,5 ~ 2,0 mm foram preparados por seis processos de camada única. Para evitar trincas e tensões internas excessivas no processo de revestimento, a amostra foi pré-aquecida antes do revestimento, pré-aquecida e mantida a 150 graus por 1 h, e o teste de revestimento foi realizado imediatamente após o pré-aquecimento de acordo com os parâmetros de teste na Tabela 2. O diâmetro do ponto do laser é de 1,5 mm, a taxa de ligação é de 60% e a capacidade de desfocagem é de 15 mm. O gás argônio é usado como gás de alimentação e proteção de pó.

                                                                                         Tabela 2 Parâmetros de teste de revestimento a laser

1. O teste de penetração de cor mostra que a qualidade de formação da superfície da camada de revestimento é melhor e não há defeitos como rachaduras e poros quando o teste de revestimento a laser de alta velocidade é realizado após segurar a 150 graus por 1h.

2. A análise de alcance do teste ortogonal e os resultados do teste de amostras de revestimento mostram que os melhores parâmetros de processo do pó de Ni60 de revestimento no material ZGMn13 são potência do laser 1 200 W, velocidade de varredura 4 mm/s e taxa de alimentação de pó 7,5 g/min. Nessas condições, a dureza pode chegar a 811,41 HV. É cerca de 2,8 vezes o do material de base, e o coeficiente de atrito é de 0,367, que é reduzido em 37,7% em comparação com o material de base, a resistência ao desgaste é aumentada em 1,6 vezes e a quantidade de desgaste é de cerca de 38% da base material.

3. Através da análise de OM, XRD e BSE, pode-se observar que a camada de revestimento é composta principalmente por dendritos -Ni, dendritos dendríticos, fases de boreto duro floral CrB e fases de carboneto duro cinza Cr7C3 e Cr23C6. A fase dura acima melhora a resistência ao desgaste da camada de revestimento.