等離子重熔超音速電弧噴涂鐵基涂層的組織與性能研究.pdf

1、本文對20鋼基體上的兩種超音速電弧噴涂鐵基涂層302A(FeCrNiMnMoTi)和碳化鉻(FeCrMnNiTi/Cr3C2)進行了等離子重熔處理。通過正交試驗對重熔工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。分析了重熔前后涂層組織形貌、相結(jié)構(gòu)、顯微硬度的變化、不同線能量下重熔涂層的組織結(jié)構(gòu)的演變以及回火處理對重熔涂層組織的影響。研究了等離子重熔對302A涂層耐腐蝕性能、抗高溫氧化性能以及抗熱震性的影響。
　　噴涂態(tài)涂層具有層狀結(jié)構(gòu)。涂層由條狀或帶狀的鐵

2、基固溶體堆積而成,其中混雜著孔洞、氧化物以及未熔和未充分熔化的顆粒。涂層與基體的結(jié)合方式為機械結(jié)合。302A涂層中的主要相為α-Fe。碳化鉻涂層中同時存在α-Fe和γ-Fe,以α-Fe為主。在碳化鉻涂層中發(fā)現(xiàn)了聚集的Cr3C2硬質(zhì)相。噴涂態(tài)涂層具有一定的孔隙率和氧化率。
　　等離子重熔后涂層的橫截面分為重熔層、熱影響區(qū)、基體三部分。根據(jù)正交試驗結(jié)果,優(yōu)先考慮表面質(zhì)量,優(yōu)化的重熔工藝參數(shù)如下:對于302A涂層,電流50A,掃描速度1

3、20mm/min,;對于碳化鉻涂層,側(cè)重于重熔深度的優(yōu)化工藝參數(shù)為:電流60A,掃描速度60mm/min。側(cè)重于顯微硬度的優(yōu)化工藝參數(shù)為:電流70A,掃描速度60mm/min。由于添加了B和Si,302A涂層具有更加優(yōu)異的重熔效果
　　等離子重熔后,噴涂態(tài)涂層中的層狀結(jié)構(gòu)消失,大部分缺陷如氧化物和孔隙得到消除,涂層變得均勻致密并與基體實現(xiàn)冶金結(jié)合。重熔涂層的組織具有快速凝固特征。微觀分析表明,重熔后302A涂層的組織由初生α-Fe

4、樹枝晶和樹枝晶間的α-Fe/(Fe,Cr)7C3共晶體構(gòu)成。重熔后碳化鉻涂層的組織為樹枝晶狀的(Fe,Cr)7C3和樹枝晶間的Fe-Cr固溶體基體,隨著線能量的增大,碳化物逐漸溶解,最終形成顯微硬度較高的貝氏體組織。熱影響區(qū)的顯微組織為粗大的珠光體和少量板條馬氏體。等離子重熔后涂層的硬度及其分散度降低。
　　302A涂層經(jīng)多道等離子重熔后搭接情況良好。302A重熔涂層經(jīng)600℃回火后,碳化物在初生α-Fe上析出,共晶組織粗化,導致

5、其顯微硬度下降。同時熱影響區(qū)中珠光體層片間距增大,滲碳體發(fā)生粗化及球化,組織軟化。
　　極化曲線和阻抗譜分析表明等離子重熔可顯著提升302A涂層在NaOH溶液中的耐腐蝕性,但增大了涂層在NaCl溶液中的腐蝕速率,這是由于涂層在兩種介質(zhì)中的腐蝕機理不同。重熔前后涂層在NaOH溶液中的腐蝕以鈍化為主,重熔涂層均勻致密的組織有利于形成穩(wěn)定的鈍化膜并抑制了腐蝕裂紋的萌生。而在NaCl溶液中重熔涂層發(fā)生了相間腐蝕,驅(qū)動力為α-Fe和碳化物的