Utjecaj sadržaja Si na mikrostrukturu i svojstva trenja pri visokim temperaturama FeCrNiCSix premaza laserskim polaganjem

Metalurška oprema je neophodna za metaluršku industriju. Njegovi radni uslovi su složeni, često pri visokim temperaturama (500 stepeni), velikom opterećenju i drugim ekološkim uslugama, visokotemperaturno habanje, visokotemperaturna oksidacija lako dovode do oštećenja površine opreme, a zatim utiču na sigurnost rada i životni vek. Tehnologija površinskog premaza je važno sredstvo za zaštitu metalurških dijelova. Trenutno, tehnologija površinske zaštite metalurških dijelova uključuje tehnologiju prskanja, tehnologiju topljenja luka, zavarivanje na površini, tehnologiju laserskog oblaganja i tako dalje. Tehnologija laserskog oblaganja koristi visokoenergetski laserski snop kako bi rastopio prah i istovremeno formirao rastopljeni bazen na površini matrice. Nakon brzog hlađenja, premaz se formira metalurškim spajanjem sa matricom. Premaz pripremljen tehnologijom laserskog oblaganja ima prednosti metalurškog vezivanja, niske stope razblaženog oslobađanja, male zone toplotnog uticaja i guste strukture, pa je zaštitni premaz pripremljen tehnologijom laserskog oblaganja postao efikasno sredstvo zaštite metalurških delova.

Materijal premaza je ključ zaštitnog efekta laserskog oblaganja premaza na površini metalurških dijelova. Među njima, premaz od legure Fe-Cr-Si može zaštititi podlogu od visokotemperaturnih plinova, oksida i korozivnih medija u visokotemperaturnom okruženju, ima dobru otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju, te ima visoku tvrdoću i otpornost na habanje, te se široko koristi u okruženju visoke temperature, visoke korozije, visokog habanja površinske zaštite servisnih dijelova. Utjecaj sadržaja Si (0.6%-2.5%) na mikrostrukturu i svojstva čelika otpornog na habanje od legure Fe-Cr Utvrđeno je da dodatak Si pomaže poboljšanju distribucije druge faze karbida. Sa povećanjem sadržaja Si povećava se tvrdoća legiranog čelika, a povećava se otpornost na habanje i koroziju. Kada sadržaj Si dostigne 2,3%, njegova žilavost se smanjuje.

Ukratko, Si elementi mogu efikasno poboljšati otpornost na habanje, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju premaza. Međutim, trenutno se glavna istraživanja fokusiraju na prevlaku od legure s niskim sadržajem Si (< 5 wt.%), and there are few studies on the alloy coating with high Si content (>5 mas.%). Stoga je u ovom radu prevlaka FeCrNiCSix pripremljena tehnologijom laserskog oblaganja, a uticaj promjene sadržaja Si na mikrostrukturu FeCrNiCSix prevlake pod visokim sadržajem Si (5 tež.%, 10 tež.%, 15 tež.%) je proučavan. Utjecaj tvrdoće i otpornosti na visokotemperaturno habanje daje teoretsku osnovu za proučavanje prevlaka od legure visokog Si, te pruža određenu tehničku podršku za površinsku zaštitu metalurških dijelova.

Prašak za premazivanje je napravljen od hroma u prahu, silicijum praha, nikla u prahu, ugljenog praha i praha gvožđa sa čistoćom većom ili jednakom 99%, a veličina čestica praha je 53~150μm nakon prosijavanja. Mješoviti prahovi koji sadrže 5 tež.%, 10 tež.% i 15 tež.% Si elemenata pripremljeni su pomoću NX-100 elektronske vage visoke preciznosti. Sastav pomiješanog praha prikazan je u Tabeli 1. Nakon konfiguracije, koristite planetarni kuglični mlin za miješanje. Brzina rotacije je bila 200 o/min, vrijeme je bilo 4 h, a nakon miješanja praha, vakuumska sušara je korištena za sušenje na 100 stepeni 2 h. Prevlake pripremljene od praha s različitim sadržajem Si nazvane su 5Si, 10Si i 15Si prevlake (prikazano u tabeli 2). Matrica je izrađena od 1Cr11Ni2W2MoV (1Cr11Ni) čelične ploče otporne na toplinu.

Tab.1 Sastav čelične podloge otporne na toplinue(mas.%)

Tab.2 Kompozicija ofFeCrNiCSix prah(wt.%)

Oprema za lasersko oblaganje koristi laser sa vlaknima TruDisk6{{10}}06, parametri procesa su 1600W snage lasera, 50% stope vezivanja, prečnik tačke od 5 mm, brzina skeniranja od 600 mm/min i dovod praha brzina od 5 o/min. Nakon što je oblaganje završeno, uzorak se reže u kvadar sa bočnom dužinom od 10 mm sa opremom za rezanje žice DK7750. Premaz je poliran i poliran brusnim papirom. Korozija je trajala oko 10s u rastvoru korozije koji sadrži 0,7 tež. % HF, 43 tež. % HNO3, 50 tež. % H2O. Mikrostruktura prevlake je posmatrana metalografskim mikroskopom LeicaDM6000M i FEI-Sirion 200 poljem emisionim skenirajućim elektronskim mikroskopom, a hemijski sastav svake faze analiziran je energetski disperzivnim spektrometrom (EDS) skenirajućeg elektronskog mikroskopa. XRD fazna analiza je obavljena sa Miniflex600 rendgenskim difraktometrom. MC010-HVS-1000 Vickers tester mikrotvrdoće mjeri tvrdoću poprečnog presjeka premaza, mjereći 10 tačaka, svaka tačka je udaljena 1,5 mm, uzimajući prosjek. Eksperimentalna oprema za performanse habanja pri visokim temperaturama je MRH-1 mašina za ispitivanje habanja. Radni dijagram trenja i habanja prikazan je na slici 1. Gubitak kvalitete habanja mjeri se pomoću elektronske vage visoke preciznosti DJ1002A. Uzorak za ispitivanje habanja izrezan je u kockaste blokove dužine, širine i visine 20 mm, 10 mm i 10 mm respektivno, te poliran i poliran brusnim papirom (600-2000 mreža). Nakon detekcije 3D topografskim profilometrom, prosječna hrapavost površine uzoraka za ispitivanje trošenja tri premaza s različitim sadržajem Si iznosi 0,91 μm, a specifični parametri ispitivanja trošenja pri visokim temperaturama prikazani su u tablici 3.

Tab.3 Parametri za habanje pri visokim temperaturamast

(1) U prevlakama 5Si, 10Si i 15Si pripremljenim laserskim oblaganjem, mikrostruktura prevlaka 5Si je uglavnom dendritična i ekviaksijalna struktura, a fazni sastav se uglavnom sastoji od čvrstih otopina -Fe i Fe-Cr. Mikrostruktura prevlaka 10Si i 15Si je uglavnom izjednačena, a fazni sastav je uglavnom sastavljen od čvrstog rastvora Fe3Si i Fe-Cr.

(2) Sa povećanjem sadržaja Si elementa, tvrdoća i stopa habanja prevlake se zauzvrat povećavaju, što je zbog toga što Fe3Si faza ima određenu krtost dok ima visoku tvrdoću, te dolazi do ozbiljnog ljuštenja tokom procesa habanja, a Shodno tome se povećava stopa habanja premaza.

(3) 5Si premaz uglavnom karakterizira habanje ljepila i oksidativno trošenje, a njegova otpornost na habanje na visokoj temperaturi je najbolja, ali je njegova otpornost na oksidaciju loša i niska tvrdoća. 10Si i 15Si premazi su uglavnom abrazivni, a stopa habanja se sukcesivno povećava. U poređenju sa tri, 10Si premaz se procjenjuje kao najbolji premaz sa sadržajem Si.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskih mašina za lasersko oblaganje, brzih laserskih mašina za oblaganje, mašina za lasersko gašenje, mašina za lasersko zavarivanje i opreme za lasersko 3D štampanje. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inostranstvu. Ako ste zainteresovani za naše proizvode, kontaktirajte nas na bob@gshenglaser.com.