Uzura și coroziunea sunt două cauze importante ale defectării suprafeței materialelor. Cu toate acestea, tehnicile de întărire a suprafeței, cum ar fi tratamentul termic chimic, placarea cu laser, depunerea de vapori, galvanizarea și pulverizarea pot îmbunătăți în mod eficient rezistența la uzură a suprafețelor metalice. În prezent, tehnologia de tratare a nitrurării și tehnologia de placare cu laser sunt mijloace comune de consolidare și au fost utilizate pe scară largă în industria offshore, aviație, energie nucleară și alte domenii. Acoperirea FeCrNiMo a fost preparată prin tehnologia de placare cu laser. S-a constatat că, sub formă de uzură prin frecare a blocului inel, mecanismul principal al stratului de placare a fost uzura abrazivă și uzura prin oxidare. Sub formă de frecare și uzură alternativă cu bile și disc, stratul de placare este dominat de uzura prin oxidare și mecanismul de uzură prin oboseală.
Procesul tradițional de nitrurare are probleme de timp îndelungat și eficiență scăzută. Pentru a îmbunătăți eficiența nitrurării și a reduce stratul de nitrurare fragil și pentru a îmbunătăți în continuare rezistența la abraziune a stratului cu nitrurare ridicată, principalele probleme se confruntă în prezent.
Forța de legare a lui Ti și N este foarte puternică. Adăugarea de Ti adecvat poate crește duritatea suprafeței și adâncimea stratului de nitrurare și poate îmbunătăți eficiența nitrurării. În același timp, Ti are efectul de rafinare a cerealelor, ceea ce poate îmbunătăți duritatea stratului de nitrurare ridicată. Prin urmare, în această lucrare, diferite conținuturi de Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Efectele conținutului de Ti asupra microstructurii, durității, rezistenței la uzură și rezistenței la coroziune a Ni-Cr-Mo- Au fost studiate placarea cu laser Ti și stratul compozit de nitrurare cu plasmă, au fost discutate posibilele mecanisme de uzură și coroziune pentru a oferi baze teoretice și experimentale pentru îmbunătățirea rezistenței la uzură și la coroziune a stratului de acoperire.
1. Materiale și metode experimentale
Ca material de bază a fost selectat 304SS, pulbere metalică Ni, Cr, Mo, Ti cu puritate mai mare de 99,95% în masă și dimensiunea particulelor de 48 ~ 74 μm. Cântărirea a fost efectuată în funcție de raportul molar (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 și 4 at%). Pentru a simplifica descrierea, acoperirile preparate au fost denumite S1 și respectiv S2, iar compoziția corpului a fost prezentată în Tabelul 1. Pulberea este pusă într-un recipient de oțel inoxidabil vid, bila de oțel inoxidabil este folosită ca bilă de măcinare pentru 6 h, iar pulberea măcinată se usucă într-un cuptor de uscare în vid la 60 de grade timp de 24 de ore. Pulberea de aliaj cu o grosime de 2 mm a fost acoperită pe suprafața matricei prin metoda pudrei prestabilite, iar excizerul cu semiconductor din fibră optică (LSJG-BGQ-2000) cu o putere maximă de ieșire de 2 kW a fost utilizat pentru placare. Puterea este de 2,0 kW, viteza de scanare este de 30 mm/min, rata de suprapunere a placajului cu mai multe canale este de 40% ~ 50%, iar gazul Ar este trecut în gazul AR cu o viteză de 15 L/min. Probele au fost nitrurate printr-un cuptor vertical de încălzire auxiliară de nitrurare ionică (FD-WR60/80) cu o tensiune de funcționare de 720 V, un grad de vid de (350 ± 10) Pa, o temperatură de nitrurare de 540 de grade și un timp de menținere de 8 ore. Numele eșantioanelor au fost 304-N, S{1-N și S{2-N după nitrurare, când N2 și H2 au fost injectați în raport de 1:5.
Tabelul 1 Compozițiile chimice ale acoperirilor (NiCr) 92-x Mo8 Tix (at%)
|
Probă |
Ni |
Cr |
lu |
Ti |
|
S1 |
45 |
45 |
8 |
2 |
|
S2 |
44 |
44 |
8 |
4 |
Proba a fost tăiată în blocuri de testare de 10 mm × 5 mm cu o mașină de tăiat cu sârmă, lustruită și lustruită la standardul de fază aur și corodata cu apă King (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). Compoziția de fază a probei a fost analizată cu difractometrul cu raze X D/MAX-2500PC (XRD). Ținta Cu K (λ=0.15405 nm) este utilizată ca sursă de radiație, tensiunea tubului este de 40 kV, curentul tubului este de 100 mA și unghiul de scanare este de 20 grade ~ 100 grade. Microscopia electronică cu scanare (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) și spectroscopie cu dispersie de energie (EDS) au fost utilizate pentru a analiza microstructura, compoziția chimică și grosimea de nitrurare a acoperirii. Un tester de duritate Vickers (HVS-1000) a fost folosit pentru a măsura microduritatea suprafeței de acoperire și de la partea superioară a acoperirii la substrat cu o încărcare de 100 g și un timp de încărcare de 15 s. O mașină de testare a frecării și uzurii cu bile și plăci cu piston (Rect MFT-5000) a fost utilizată pentru a testa linia de uzură a acoperirii după cum urmează: sarcina de încărcare a fost de 20 N, timpul de uzură a fost de 10 minute și materialul de șlefuit a fost o bilă de Al2 O3 cu un diametru drept de 9,8 mm. Coeficientul de frecare (COF) a fost înregistrat în același timp, iar morfologia abraziunii a fost analizată de BRUKER Contour GT-K1 și SEM. Comportamentul la coroziune a stratului de acoperire și a suprafeței de nitrurare a fost testat utilizând modul tradițional de sistem cu trei electrozi. Echipamentul de testare a fost stația de lucru electrochimică Gmary Reference 3000. Suprafața de testare a fost folosită ca electrod de lucru, electrodul de calomel saturat (SCE) a fost folosit ca electrod de referință, iar electrodul de platină a fost folosit ca contraelectrod. Electrolitul este o soluție de NaCl 3,5% în masă. Proba a fost înmuiată în soluție de HCl 1 mol/L timp de 24 de ore, spălată ușor cu alcool anhidru și uscată, iar morfologia coroziunii a fost observată prin SEM.
2. Concluzie
1) Stratul de placare (NiCr) 92-x Mo8 Tix este compus în principal din faza FCC, faza σ-CrMo și o cantitate mică de fază Cr2Ti. Formarea fazei (Cr,Ti) N după tratamentul de nitrurare. Odată cu creșterea conținutului de Ti, conținutul de fază (Cr,Ti) N crește, iar grosimea stratului de nitrurare crește.
2) Odată cu creșterea conținutului de Ti, duritatea acoperirii crește, până la 531 HV0.1. După tratamentul de nitrurare, duritatea acoperirii este mult crescută, iar cea mai mare este 1258 HV0.1. Coeficientul de frecare, lățimea și adâncimea semnelor de uzură și volumul de uzură al 304SS sunt mult mai mici decât cele ale acoperirii nenitrurate și ale tratamentului de nitrurare. Mecanismul de uzură se schimbă de la uzura adezivă la uzura abrazivă, iar rezistența la uzură este îmbunătățită semnificativ.
3) Densitatea curentului de coroziune (Icorr) a stratului de nitrurare este mult mai mică decât cea a acoperirii nenitrurate și 304SS după nitrurare și nu are loc niciun fenomen de pitting. Printre acestea, S1-N are o rezistență mai bună la coroziune în soluție de NaCl cu 3,5% în masă. Rezultatele testului de coroziune prin imersie arată că există doar ușoare urme de coroziune pe suprafața stratului de acoperire după nitrurare, iar rezistența la coroziune este îmbunătățită.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de mașini automate de placare cu laser, mașini de placare cu laser de mare viteză, mașini de stingere cu laser, mașini de sudură cu laser și echipamente de imprimare 3D cu laser. Produsele noastre sunt rentabile și vândute în țară și în străinătate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre, vă rugăm să ne contactați la bob@gshenglaser.com.