合金元素Nb对激光熔覆铁基合金组织及性能的影响
梁旭东1
张松1
王莉2
吴臣亮1
霍凤萍3
1.沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳 1108702.沈阳市装备制造工程学校,辽宁沈阳 1100753.沈阳大陆激光技术有限公司,辽宁沈阳 110136
摘要：[目的]马氏体不锈钢(0Cr13Ni5Mo)因具备优良的锻造、铸造和耐腐蚀性能,广泛应用于水电、化工和高压容器等领域.然而,在特定工作环境中,0Cr13Ni5Mo材料的失效加速,尤其在水力过流部件中易受到沙粒冲击和水体腐蚀的影响.因此,有必要采取保护措施提升其表面性能,从而延缓材料失效.[方法]为提高过流部件的使用寿命,采用激光熔覆技术在0Cr13Ni5Mo基材表面制备了不同Nb含量(0％、5％、7％、9％)的铁基合金涂层.通过XRD、SEM、维氏硬度计和电化学工作站分析Nb元素的添加对铁基合金涂层显微组织、相组成、显微硬度及电化学性能的影响.[结果]研究结果显示,显微组织由灰色基体和块状、花瓣状VC增强相以及网状Cr碳化物构成.随着Nb含量的增加,基体中块状和颗粒状Nb碳化物的尺寸逐渐增大,形貌由块状和颗粒状转变为花瓣状和蝶状,同时Cr碳化物网状结构逐渐减少.相组成分析表明:4种熔覆涂层试样均由体心立方结构的马氏体相、面心立方结构的奥氏体相、VC碳化物增强相和Cr23C6相组成.特别是在S2、S3和S4样品中,随着Nb含量增加,X射线衍射曲线中出现了 NbC相的峰值,表明Nb在激光熔覆过程中通过原位反应生成了 NbC碳化物增强相,且基体中奥氏体相随Nb含量增加而增加.所有样品的显微硬度均随着Nb含量的提高而提升,其中S3样品的显微硬度最高,达到645 HV.电化学测试表明,随着Nb含量增加,样品的自腐蚀电位逐渐升高,自腐蚀电流逐渐减小.S3和S4样品展现出典型的阳极极化特征,包括活性溶解区、钝化区以及钝化膜破裂后的过钝化区.在样品S4中,由于碳化物数量较多,导致了微电偶腐蚀,耐蚀性有所下降.S3样品的电化学性能最佳,自腐蚀电位为-179.3 mV,自腐蚀电流密度仅为样品S1的10.3％,达到9.258 × 10-8 A/cm2.其耐腐蚀性能的提升归因于MC型碳化物中Cr含量的减少,导致更多的Cr溶解进入基体,相中Cr含量增加,从而增强了涂层的耐腐蚀性能.[结论]设计并制备了一种含Nb的铁基合金涂层,用于0Cr13Ni5Mo水力过流部件的表面改性,以期推动激光熔覆技术在过流部件表面强化涂层中的应用发展.
关键词：激光熔覆过流部件马氏体碳化物铁基合金涂层原位自生显微硬度耐腐蚀性
分类号：TG142.1(金属学与热处理)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFB4606605)辽宁省教育厅高等学校科研项目(LJKQZ2021050)沈阳市科技局计划项目(22-101-0-16)沈阳市科技局计划项目(19-109-1-03)
论文发表日期：2025-05-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 332-338 )
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