D0I:10.13374/5.issn1001-t63x.2011.01.008 第33卷第1期 北京科技大学学报 Vol 33 No 1 2011年1月 Journal of Un iersity of Science and Technology Beijing Jan 2011 热处理对镍基合金涂层与基体结合界面的影响 王立生 林涛四侯婷邵惠萍郭志猛 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E mail lintad@ustb edu cn 摘要通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层·为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度，对镀有镍基 合金涂层的基体进行了热处理.研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能·结果表明，与热处理前相比，热处理 后界面附近的涂层中析出物长大，界面处存在不连续块状铁的硼化物，界面两侧镍、铁互扩散距离增加，靠近界面的过渡带由 5~8m变为20m,热处理前、后涂层均由Y-(F6N)、CB、C鱼B和CsC2等相组成，过渡带相组成为Y-(F。Ni)、微量CB 和Fes(CB)g·热处理后，显微硬度由界面向涂层内逐渐增加，界面结合强度由140MPa提高到2O0MPa 关键词镍合金：涂层；界面：热浸镀；热处理：力学性能 分类号G174.4 Effect of heat treatm ent on interfaces betw een Nibased alloy coatings and sub- strates WANG Li-sheng LN Ta.HOU Ting SHAO Huiping GUO Zhimeng School of Materials Science and Engineering University of Science and Technobgy Beijing Beijng 100083 China Corresponding author Email lintad@ustb edu cn ABSTRACT Ni-based alby coatings were prepared by hot dipping on plain steel substrates successfully The coated plin steel was heat treated to iprove the bonding strength of in terfaces between the coatings and the substrates The m icrostructure and the mechani cal properties of the interface were nvestigated before and after heat treament It is shown that after heat treament precipitates on the side of the coating are larger than those before heat treament Noncontinuous hmp iron borides are found in the interface The interdif- fusion distance of Ni and Fe locatng on both sides of the in terface increases and the transition zone evolves from 5-8m to 20m af ter heat treament There are y(Fe Ni).CB CeB C&Ca eto in the coatings before and after heat treament The transition zone is composed of three phases which are majory-(Fe Ni)and m inorC B and Fes (C.B)s.From the interface to the coating themi crohandness increases gradually after heat treament The bonding strengths before and after heat treament are 140MPa and 200MPa respective ly KEY W ORDS nickel alloys coatings interfaces hot dipping heat treament mechanical pmoperties 镍基合金以优异的耐冲蚀磨损、摩擦磨损、腐蚀 可以提高材料的性能.许多研究者对不同表面强化 和高温氧化性能被广泛应用于制造业山.因此，一 技术得到的镍基合金涂层进行了报道，Coha 些表面处理技术，如等离子熔焊)、热喷涂3和激 等[利用激光熔覆工艺在ASB04不锈钢表面制备 光熔覆[已被广泛应用于制备镍基合金涂层以提 了与基体结合良好的两种镍基合金涂层，结合界面 高金属基体的性能， 附近较小区域合金元素均匀分布，显微组织缓慢变 镍基合金涂层中大量碳化物或硼化物作为硬质 化，没有发现性能突变.Navas等获得NCBS涂 相来提高材料的力学性能，而力学性能的好坏取决 层具有多相组织：Ni十NB片状共晶组织、块状 于材料的组织，因此，改善镍基合金涂层组织特征， CB和针状(CsFe),C等.0ckem报道了镍基合 收稿日期：2010-05-06 基金项目：水利部引进国际先进水利科学技术计划资助项目(N。201048)第 33卷 第 1期 2011年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2011 热处理对镍基合金涂层与基体结合界面的影响 王立生 林 涛 侯 婷 邵惠萍 郭志猛 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｎｔａｏ＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 摘 要 通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层．为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度‚对镀有镍基 合金涂层的基体进行了热处理．研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能．结果表明‚与热处理前相比‚热处理 后界面附近的涂层中析出物长大‚界面处存在不连续块状铁的硼化物‚界面两侧镍、铁互扩散距离增加‚靠近界面的过渡带由 5～8μｍ变为 20μｍ．热处理前、后涂层均由 γ--（Ｆｅ‚Ｎｉ）、ＣｒＢ、Ｃｒ2Ｂ和 Ｃｒ3Ｃ2等相组成‚过渡带相组成为 γ--（Ｆｅ‚Ｎｉ）、微量 ＣｒＢ 和 Ｆｅ23（Ｃ‚Ｂ）6．热处理后‚显微硬度由界面向涂层内逐渐增加‚界面结合强度由 140ＭＰａ提高到 200ＭＰａ． 关键词 镍合金；涂层；界面；热浸镀；热处理；力学性能 分类号 ＴＧ174∙4 ＥｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎＮｉ-ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｓｕｂ- ｓｔｒａｔｅｓ ＷＡＮＧＬｉ-ｓｈｅｎｇ‚ＬＩＮＴａｏ ‚ＨＯＵＴｉｎｇ‚ＳＨＡＯＨｕｉ-ｐｉｎｇ‚ＧＵＯＺｈｉ-ｍｅｎｇ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｎｔａｏ＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｎｉ-ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｏｔｄｉｐｐｉｎｇｏｎｐｌａｉｎｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．Ｔｈｅｃｏａｔｅｄｐｌａｉｎｓｔｅｅｌｗａｓ ｈｅａｔｔｒｅａｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉ- ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ‚ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓｏｎｔｈｅ ｓｉｄｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｒｅｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｂｅｆｏｒｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｎｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｕｍｐｉｒｏｎｂｏｒｉｄｅｓａｒｅｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｄｉｆ- ｆｕｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｏｆＮｉａｎｄＦｅｌｏｃａｔｉｎｇｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ‚ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅｅｖｏｌｖｅｓｆｒｏｍ5－8μｍｔｏ20μｍａｆ- ｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅａｒｅγ-（Ｆｅ‚Ｎｉ）‚ＣｒＢ‚Ｃｒ2Ｂ‚Ｃｒ3Ｃ2‚ｅｔｃ．ｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅ ｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｍａｊｏｒγ-（Ｆｅ‚Ｎｉ） ａｎｄｍｉｎｏｒＣｒＢａｎｄＦｅ23（Ｃ‚Ｂ）6．Ｆｒｏｍｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｔｈｅｃｏａｔｉｎｇ‚ｔｈｅｍｉ- ｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｒｅ140ＭＰａａｎｄ200ＭＰａ‚ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｎｉｃｋｅｌａｌｌｏｙｓ；ｃｏａｔｉｎｇｓ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ；ｈｏｔｄｉｐｐｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ 收稿日期：2010--05--06 基金项目：水利部引进国际先进水利科学技术计划资助项目 （Ｎｏ．201048） 镍基合金以优异的耐冲蚀磨损、摩擦磨损、腐蚀 和高温氧化性能被广泛应用于制造业 ［1］．因此‚一 些表面处理技术‚如等离子熔焊 ［2］、热喷涂 ［3--4］和激 光熔覆 ［5］已被广泛应用于制备镍基合金涂层以提 高金属基体的性能． 镍基合金涂层中大量碳化物或硼化物作为硬质 相来提高材料的力学性能‚而力学性能的好坏取决 于材料的组织．因此‚改善镍基合金涂层组织特征‚ 可以提高材料的性能．许多研究者对不同表面强化 技术得到的镍基合金涂层进行了报道．Ｃｏｒｃｈｉａ 等 ［6］利用激光熔覆工艺在 ＡＩＳＩ304不锈钢表面制备 了与基体结合良好的两种镍基合金涂层‚结合界面 附近较小区域合金元素均匀分布‚显微组织缓慢变 化‚没有发现性能突变．Ｎａｖａｓ等 ［3］获得 ＮｉＣｒＢＳｉ涂 层具有多相组织：γＮｉ＋Ｎｉ3Ｂ片状共晶组织、块状 ＣｒＢ和针状 （Ｃｒ‚Ｆｅ）7Ｃ3等．Ｏｃｋｅｎ ［7］报道了镍基合 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．01．008