Page 141 - 零件加工技术与智能化发展

第三章 不锈钢加工技术

锈钢零部件的使用寿命，或通过激光熔覆再制造技术对其失效零部件进行修复与
性能升级，使废旧不锈钢零件性能达到甚至超越新品的水平。
（一）不锈钢表面激光熔覆材料

1. 自熔性合金
自熔性合金粉末由于其基材适用性广的特点而作为不锈钢激光熔覆的常用粉
末。自熔性合金粉末是指具有强烈脱氧和自熔作用的硅、硼等元素的合金粉末。
在激光熔覆的过程中，硅、硼等元素将会与熔覆粉末中的氧和基体表面的氧化物

优先反应生成熔点低、密度低的硅硼酸盐等。这些硅硼酸盐覆盖在熔池表面，
阻止熔池中的液态金属过渡氧化，从而提升熔覆层的性能。按自熔合金主要成分
的不同，自熔性合金粉末又分为镍基自熔合金、钴基自熔合金和铁基自熔合金 3

大类。
（1）镍基自熔合金
镍基自熔性合金粉末具有良好的韧性、润湿性、耐磨性、耐蚀性、耐冲击性
和耐热性，并且其价格适中，所以在激光熔覆材料中研究最多、应用最广。由于
镍基自熔性合金粉末良好的润湿性，其在激光熔覆的过程中容易与不锈钢基体产

生冶金结合。目前采用的镍基合金粉末主要包含 Ni-B-Si 与 Ni-Cr-B-Si 两个系列。
Ni-B-Si 合金涂层的组织由 Ni-Si 固溶体（γ 相）和各种弥散分布的硼化物（γ′
相）以及 γ-γ′共晶相组成，而 Ni-Cr-B-Si 合金是在 Ni-B-Si 合金系列的基础

上加入适量的 Cr 而形成的。王文权等使用 Ni-Cr-B-Si 系合金粉末于 304 不锈钢
上熔覆立体试样，通过对熔覆试样进行微观组织观察、物相分析与摩擦磨损试验
发现：当激光能量密度增大时，微观组织将由胞状树枝晶向等轴树枝晶转变，熔
覆层中的主要强化相为 M 7 C 3 、M 23 C 6 和 Cr 2 B，由于晶粒细化和强化相的共同作用，
试样具有较高的硬度和良好的耐磨性，显微硬度平均值达到 848.1HV0.5。孟氢

钡等在 410 马氏体不锈钢基体上激光熔覆哈氏合金 C276 粉末，通过硬度测试、
形貌观察、拉伸试验，发现熔覆层在室温下硬度为 290 ～ 320HV，比 410 不锈
钢基体高 20%，且熔覆后的零件相对于 410 不锈钢基材具有更高的抗拉强度，但

塑韧性有所下降。近年来对镍基粉末的研究多以复合涂层为导向，如在镍基粉末
中加入碳纤维、石墨烯、WC 等。Zhang 等在 Ni60 粉末的基础上加入原位合成
的石墨烯（Gr），发现 Ni60+Gr 涂层相比于 Ni60 涂层提高了硬度，并表现出良
好的摩擦学性能。

133