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激光熔覆无碳Fe-Co-Mo 高速钢涂层的组织结构与性能

2021-03-23熊果谢丰伟袁紫仁康希越贺跃辉

粉末冶金材料科学与工程 2021年1期

熊果,谢丰伟,袁紫仁,康希越,贺跃辉

(1. 湖南华菱湘潭钢铁有限公司能源环保部,湘潭 411101;2. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083)

Fe-Co-Mo 系高速钢是一种通过大量Co、Mo 元素添加,含碳量极低甚至无碳,固溶时效后在基体中原位生成弥散分布的微纳米尺度的金属间化合物(Fe,Co)7Mo6第二相从而实现强硬化的新型高速钢。由于其通过原位析出的金属间化合物进行强硬化,与通过碳化物进行强硬化的材料相比,有着独特的优势,即具备热硬度高、红硬性好、抗回火稳定性优异、导热系数大及较好的韧性等优点[1]。20 世纪30 年代到70 年代,研究者[2-4]就发现Fe-Co-Mo/W 系合金通过时效析出的金属间化合物可以获得显著的硬化效果,HRC 硬度可达67 及以上,并且此类材料高温性能优异。后来Fe-25%Co-15%Mo(质量分数)被认为是综合性能最优的牌号,HRC 硬度为66~68,抗弯强度和冲击韧性分别可达3 000 MPa 和9 J/cm2,同时具有高的热硬度和优异的抗回火稳定性能。近年奥地利Böhler 公司也将此牌号实现了商业化生产,并命名为“MC-90 Intermet”[5]。但此种牌号由于含有大量贵重合金元素(合金质量分数达到40%,其中战略资源Co的质量分数更是达25%),成本过高,限制了其应用发展。

表面合金化技术是一种节约资源、提高表层性能的重要方法。激光熔覆作为近些年发展最迅速、应用最广泛的先进表面技术之一,利用高能激光能量束将待熔覆材料和基材同时熔化并快速冷却形成稀释率低,与基体呈冶金结合的表面涂覆层,具有热影响区小、稀释率可控、晶粒细小和性能优异等优点[6-10]。……

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