15CrMo微束等離子弧表面改性的研究.pdf

1、汽輪機轉(zhuǎn)子的軸在長期高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速情況下運行，易發(fā)生磨損失效，從而導致發(fā)電設(shè)備不能正常運行，甚至報廢，但對磨損的軸進行替換更新造價昂貴。因此對軸的表面進行高效率、高質(zhì)量和及時修復具有重要的經(jīng)濟價值和社會效益。 針對磨損軸表面缺陷窄而淺的特點，論文采用微束等離子弧(Micro-beamplasmaarc，縮寫MBPA)作為熱源對15CrMo進行了表面改性試驗。通過改變?nèi)鄹搽娏骱蛼呙杷俣葍山M參數(shù)，研究了15CrMo表面熔凝處理后

2、熔凝層的尺寸、組織及性能的變化規(guī)律，研究了表面熔覆鎳基合金層的表面改性方法，探討了掃描速度和熔覆電流對合金層的組織及性能的影響；最后對微束等離子弧表面連續(xù)熔覆與火焰噴熔兩種方法進行了比較。 微束等離子弧表面熔凝處理試驗結(jié)果表明：熔覆電流在10～30A范圍內(nèi)，熔凝層的寬度及深度隨著熔覆電流的增大而增大，其顯微組織為板條狀馬氏體組織，晶粒隨電流增大逐漸變得粗大，而顯微硬度隨之減小；掃描速度在4～20mm/s范圍內(nèi)，熔凝層的寬度及深度

3、隨著掃描速度的增加而逐漸減小，其顯微組織仍為板條狀馬氏體組織，晶粒也隨之逐漸變得細小，而顯微硬度隨之增大；經(jīng)微束等離子弧表面熔凝處理后能使表面強化，硬度高達400～520HV，約為母材的2倍，提高了其耐磨性；電化學腐蝕實驗結(jié)果表明經(jīng)微束等離子弧表面熔凝處理后試樣表面的耐腐蝕性能明顯高于母材的耐腐蝕性能。 微束等離子弧表面熔覆鎳基合金層的試驗結(jié)果表明：熔覆電流為20A時，熔覆層得到大量胞狀晶、等軸晶和少量較小的樹枝胞狀晶；當電流增

4、大至27A時，出現(xiàn)粗大的胞狀樹枝晶和柱狀晶，而熔覆層的顯微硬度有所下降，成份過渡明顯；當掃描速度為2mm/s時，出現(xiàn)較為粗大的胞狀樹枝晶和柱狀晶，掃描速度增大至5mm/s時，熔覆層出現(xiàn)較多的胞狀晶和等軸晶，同時出現(xiàn)少量的柱狀晶和胞狀樹枝晶，熔覆層的稀釋率降低，其顯微硬度提高，熔覆層的鎳和鉻兩種元素的含量減少，而硅元素的含量變化不大。 微束等離子弧連續(xù)熔覆與火焰噴涂比較可知，兩種方法均可獲得γ-Ni，γ-(Ni，F(xiàn)e)，NiB，C

5、rC等。而兩種方法所獲得的熔覆層與基體的結(jié)合界面的形態(tài)、組織及性能相差較大。經(jīng)微束等離子弧獲得的熔覆層，氣孔和夾雜較少，過渡層平直，清晰，并且達到良好的冶金結(jié)合；而火焰噴熔溫度相對較低，噴熔過程中常伴隨空氣混入涂層，涂層中出現(xiàn)大量氣孔和夾雜物，過渡層不均勻，不清晰，從而表現(xiàn)出組織的不均勻。微束等離子弧熔覆層的顯微硬度約為550～650HV，低于熱噴涂層，其耐磨性稍差一些，但耐蝕性試驗結(jié)果表明，經(jīng)微束等離子弧熔覆后的試樣表層的耐蝕性明顯高