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碳钢件表面裂纹缺陷激光修复研究
  
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激光修复碳钢零件表面裂纹缺陷的研究叶和青,王中科,徐德生,左杜洛,黄素宜,苏学峰(华中科技大学激光技术国家重点。

0激光,激光功率W,光斑直径25,焦距280mm扫描速度48mm/s,氩气同轴保护。根据裂纹取向,深度和宽度的特征,调整激光修复工艺参数。

XA-8800R电子探针测试分析了修复区的组成。 3结果与讨论3.修复区组织的特点是合金快速加热,高温,短时间内高熔点凝固,激光重熔区和填充堆焊层结构具有快速凝固的特点。结构体。从(d)中可以看出,在堆焊填料层和部分基体的相交处有一个白色熔合区,表明填料层和基体具有良好的冶金结合。在白光区域的上部有双晶晶胞,这是平面晶体和晶胞晶体的过渡形式。随着温度梯度G和凝固速率R的变化,晶粒将从平面晶体转变为晶胞,然后发生枝晶化,形成等轴晶。随着温度降低,晶粒生长速率连续降低。恒定的凝固速度使组成梯度越来越大,导致过冷度大,因此成核速率大,因此晶粒越来越小。在凝固过程中,枝晶的生长和微观结构的形成受冷却速率,成核和晶体取向等因素的影响。树突和羽毛状沉淀物的形态分布在树突基质上((a))。树枝状晶体的生长排列具有很强的I状态,其中含有Ni,并且大量的Cu,Fe溶解在其中,而固溶体2主要含有Ni,Cu和Fe小于树枝状骨架,Si含量为大于树突状框架。

3。修复区域的表层的组成和相结构可以看出,修复区域的表层的微观结构主要由枝晶骨架1,黑网固溶体2和固溶体中的固溶体分布。在中间,虽然Si和Cr主要分布在固溶体中,但固溶体和晶界上的黑色颗粒是Cr的富集点,而Ni在固溶体和枝晶骨架中均具有绝对位置,但它更集中在固溶体中。

表1电子探针测得的修复面积的组成(wt-%)表1组成的X射线衍射试验分析,树突状骨架是第一个析出相YNi,其中大量的Cu和铁为固溶体。它们不仅起到固溶强化的作用,而且还具有抗磨损和抗腐蚀的作用,而枝状骨架间隙主要包含YNi,NiSi2,Cr3Ni2,CrSi和黑区2电子探针测量的过渡区维修区。组成(wt%)表2过渡区组成3.3修复区过渡区的组成和相结构及表2表明,到修复区过渡区的填充层中Si,Cr,Ni,Cu含量降低,而添加铁含量。基体的熔化使得填充床和基体之间可以进行冶金结合。在一定范围内存在元素相互扩散的现象。可以看出,Si,Ni和Cu主要分布在填充层一侧的过渡区中,只有少量扩散到基体中。另一方面,上述元素的分布在填充矩阵的交界处具有明显的边界。这是激光能量密度的集中。元素在加热和冷却后没有足够的时间均匀扩散,而C是由于扩散能力所致。强度更高,因此过渡区域中的过渡更加平缓。基体的熔化导致过渡区中C的含量增加,C对Si具有一定的排斥作用,C对Cr具有固定作用,形成碳化铬以增加Cr含量。

3.4修复区的硬度测试结果表明,修复区内进料堆焊层的硬度明显高于碳钢基体的硬度,约为HV.400HVo.2450,然后硬度值从焊缝到过渡区逐渐增加。降低,直到零件基数趋于恒定。零件的热影响区由于淬火而产生马氏体,并且其硬度高于基体的硬度。修复区的硬度受组成,组织和相结构等因素影响。结构和成分分布的不均匀性决定了硬度值分布的波动。

4结论使用双光束激光实现裂纹重熔和补料堆焊以修复碳钢零件的表面裂纹是可行的。但是,从表面微裂纹到大深度裂纹的修复尚待系统研究。

在焊缝覆盖层和零件基体之间有明显的白色熔合。在微结构中存在关节细胞结构和针状结构。树枝状晶体是第一个析出相YM,固溶体中含有大量的Cu和Fe。除低熔点金属外,树枝状间隙包含7-Ni,NiSi2,Ci.3Ni2,CiSi。修复区域中的进料堆焊层的硬度明显高于该区域。碳钢基体的硬度约为HV0.2400HV0.2450,然后从焊缝到过渡区逐渐降低。

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