热流密度对高速钢刀具多道熔覆WC/Co陶瓷层组织与性能的影响

作     者：陈翔 张德强 李金华 郭海华 姚芳萍 朴若华 

作者机构：大连市经济贸易学校实训中心 辽宁工业大学机械工程与自动化学院 辽宁工业大学工程训练中心 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：辽宁省教育厅高等学校基本科研项目（LJKMZ20220967） 

主　　题：激光熔覆 热流密度 WC/Co陶瓷熔覆层 显微组织 高速钢刀具 多道熔覆 

摘      要：目的 研究高速钢刀具表面激光多道熔覆WC/Co陶瓷层时，热流密度对熔覆层道次间的影响规律以及多道熔覆层制备时的参数选择。方法 通过建立多道单层激光熔覆理论模型，并利用模拟仿真和实验的方法，以热流密度作为评价指标对激光热源的不同参数和熔覆层组织与性能进行耦合分析。结果 所建的模型经模拟仿真分析验证了其正确性。当热流密度小于24.06×106W/m2时，熔覆层内形成细长的枝状晶。当热流密度在36.09×106W/m2～39.82×106W/m2范围变化时，熔覆层内形成以胞状、枝状为主要强化相的多晶体混合组织。当热流密度大于44.11×106W/m2时，熔覆层组织形成稳态的块状结构。不同热流密度下熔覆层的物相组织均由Fe3W3C、Co3W3C、Mo3Co3C、W2C、WC、Cr3Mo、(Cr，Fe)7C3和多种间隙化合物组成。结论 当第n道熔覆层制备完成后，受到后续第n+1道熔覆层制备时的热流密度影响较大，而此后道次的影响较小。熔覆层内部组织形态随着热流密度的增加从细长的枝状晶向胞状晶转变，再逐渐形成稳态块状晶。熔覆层内各位置的显微硬度值随着热流密度的增加而先增大随后逐渐减小。较大的热流密度会导致基材参与熔覆的质量增加，但降低了基材的抗弯曲强度，加大了熔覆层及基材断裂的可能性。热流密度为36.09×106W/m2时，是一组较为理想的工艺参数选则。