第10期 刘胜林等：等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能 ,1001. 面的推移，熔池中温度梯度逐渐减小，结晶速度逐渐 加大，形成各种形状的胞状晶 C-140 S-16 Fc-619 wwwwNi-335 AMo-215 20 um b 图3等离子熔覆层显微组织与电子探针成分分析.()基体与熔覆层界面：(b)元素分析结果 Fig.3 icrostructure and element analysis of the plasma cladding layer:(a)substrate/cladding layer interface;(b)element analysis by electron probe 熔覆层中上层组织有着共同特点，初生枝晶基 晶晶粒更加细小，晶粒的细化与碳硼化合物的析出 底上离散分布着形状各异（块状、条状、针状、羽毛 将有助于提高表层的耐磨性，同时，由于Ni、Mo的 状、菊花状等)的硼以及碳化物共晶组织（见图4）， 原子半径不同，Mo元素的添加还会造成固溶强化， 区别在于上部的共晶化合物更加细小，这是由于上 在一定的范围内随着Mo含量的增加，固溶强化效 部熔池中散热条件发生改变，除了通过基体传导散 应是增加的，另外，Mo的添加还起到细化晶粒与消 热和对流散热之外，还通过周围空气介质辐射散热 除网状碳化物的作用，所有这些都将提高涂层的显 与保护气流的强制散热，此时熔池中成分过冷度很 微硬度，因此可以预测涂层整体具有比较高的耐磨 大，使得熔池处于深过冷状态，形核率提高，所以结 性能 30μm A-O800 10m (b) 图41Cr18Ni9Ti不锈钢表面等离子熔覆层中上部显微组织.(a)熔覆层形貌：(b)熔覆层上部形貌 Fig.4 Microstructures of the plasma cladding layer on ICrl8NiTi steel:(a)morphology of the cladding layer:(b)surface morphology of the layer 表1是熔覆层各部位EDS分析结果.依据黑 析出的金属碳硼化合物所造成的沉淀强化， 色物质相的元素含量结合X衍射分析可推测黑色 表1镍基熔覆层EDS的分析结果（质量分数） 相为以M23C6为主的碳化物，白色相为以MoC与 Table 1 Composition of fusion layer by electron MC3为主的碳化物，灰色相为以M7C3为主的碳化 spectrum element analysis % 物，熔覆层的组织特征是由快速凝固的镍的过饱和 部位 Cr Fe Ni Mo 固溶体作为基体相，在其中分布着各种形状的共晶 黑色相 71.04 17.63 7.90 3.43 组织. 白色相 46.77 7.71 9.45 36.07 灰色相 57.49 12.36 8.25 21.89 Nⅱ合金层在接近基体部位处具有硬度最大值 基体 9.36 23.38 63.82 3.44 HV860,整个Ni合金层的显微硬度范围在HV500 ~860.熔覆层中部的硬度分布较为平缓，熔覆层 2.3 冲蚀磨损分析 的高硬度归功于覆层中的组织细化和合金层中弥散 图5表明，冲蚀36h后，Ni基熔覆合金层的累面的推移‚熔池中温度梯度逐渐减小‚结晶速度逐渐 加大‚形成各种形状的胞状晶． 图3 等离子熔覆层显微组织与电子探针成分分析．（a）基体与熔覆层界面；（b）元素分析结果 Fig．3 icrostructure and element analysis of the plasma cladding layer： （a） substrate／cladding layer interface；（b） element analysis by electron probe 熔覆层中上层组织有着共同特点‚初生枝晶基 底上离散分布着形状各异（块状、条状、针状、羽毛 状、菊花状等）的硼以及碳化物共晶组织（见图4）‚ 区别在于上部的共晶化合物更加细小．这是由于上 部熔池中散热条件发生改变‚除了通过基体传导散 热和对流散热之外‚还通过周围空气介质辐射散热 与保护气流的强制散热‚此时熔池中成分过冷度很 大‚使得熔池处于深过冷状态‚形核率提高‚所以结 晶晶粒更加细小．晶粒的细化与碳硼化合物的析出 将有助于提高表层的耐磨性．同时‚由于 Ni、Mo 的 原子半径不同‚Mo 元素的添加还会造成固溶强化‚ 在一定的范围内随着 Mo 含量的增加‚固溶强化效 应是增加的．另外‚Mo 的添加还起到细化晶粒与消 除网状碳化物的作用．所有这些都将提高涂层的显 微硬度‚因此可以预测涂层整体具有比较高的耐磨 性能． 图4 1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面等离子熔覆层中上部显微组织．（a） 熔覆层形貌；（b） 熔覆层上部形貌 Fig．4 Microstructures of the plasma cladding layer on1Cr18Ni9Ti steel： （a） morphology of the cladding layer；（b） surface morphology of the layer 表1是熔覆层各部位 EDS 分析结果．依据黑 色物质相的元素含量结合 X 衍射分析可推测黑色 相为以 M23C6 为主的碳化物‚白色相为以 MoC 与 M7C3 为主的碳化物‚灰色相为以 M7C3 为主的碳化 物．熔覆层的组织特征是由快速凝固的镍的过饱和 固溶体作为基体相‚在其中分布着各种形状的共晶 组织． Ni 合金层在接近基体部位处具有硬度最大值 HV 860‚整个 Ni 合金层的显微硬度范围在 HV 500 ～860．熔覆层中部的硬度分布较为平缓．熔覆层 的高硬度归功于覆层中的组织细化和合金层中弥散 析出的金属碳硼化合物所造成的沉淀强化． 表1 镍基熔覆层 EDS 的分析结果（质量分数） Table1 Composition of fusion layer by electron spectrum element analysis ％ 部位 Cr Fe Ni Mo 黑色相 71∙04 17∙63 7∙90 3∙43 白色相 46∙77 7∙71 9∙45 36∙07 灰色相 57∙49 12∙36 8∙25 21∙89 基体 9∙36 23∙38 63∙82 3∙44 2∙3 冲蚀磨损分析 图5表明‚冲蚀36h 后‚Ni 基熔覆合金层的累 第10期 刘胜林等： 等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能 ·1001·