AISI321奥氏体不锈钢激光表面合金化研究

论文摘要

采用AISI321奥氏体不锈钢作为基体材料,以TiC颗粒为主要的增强相,利用激光表面合金化技术制备了TiC颗粒增强的耐磨复合材料合金层。采用MBS金相显微镜、X`Pert MPD X-射线衍射仪、PhlipsXL30扫描电子显微镜对激光表面合金化层显微组织、物相组成进行了分析,利用HXD-1000数字显微硬度计和MM-200滑动磨损试验机对激光表面合金化试样进行显微硬度和耐磨性测试,并对合金化层的形成机理进行了探讨。金相检测和分析表明,激光表面合金化层与奥氏体基体为良好的冶金结合,合金层内未见裂纹、气孔、夹杂等缺陷。激光表面合金化层主要由奥氏体、TiC、Cr23C6组成,TiC颗粒细小均匀,呈块状或花瓣状弥散分布于奥氏体基体之中。显微硬度测试表明,激光表面合金金层显微硬度高达450HV,约为基体的2.5倍,且呈阶梯分布。滑动磨损实验表明,激光表面合金层的摩擦系数和失重均小于基体的,无明显的犁沟、粘着、剥落现象,磨损表面划痕较浅,平滑;表现出了优异的耐磨性。对激光表面合金化试样进行稳定化处理后发现,稳定化处理后合金化层TiC颗粒有增大的趋势。激光表面合金化层显微硬度约为400HV,较稳定化处理前略有下降,约为基体的2倍。磨损实验表明,较未稳定化处理激光表面合金化试样磨损失重下降,明显小于未处理激光合金化试样,耐磨性显著提高,表明稳定化处理能够提高了激光表面合金化试样的耐磨性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 激光加工技术
• 1.1.1 激光技术及特点
• 1.1.2 激光加工技术的特点及应用
• 1.2 激光表面强化
• 1.2.1 激光相变强化
• 1.2.2 激光熔化淬火
• 1.2.3 激光熔覆
• 1.2.4 激光非晶化
• 1.2.5 激光冲击硬化
• 1.3 激光表面合金化技术
• 1.3.1 激光表面合金化技术的工艺特点
• 1.3.2 激光合金化选材原则
• 1.3.3 激光合金化层质量控制
• 1.3.4 激光合金化送粉方式
• 1.3.5 激光表面合金化组织与性能
• 1.3.6 激光合金化应用
• 1.4 奥氏体不锈钢与TiC颗粒
• 1.5 本课题的意义与研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 激光合金化及稳定化处理工艺
• 2.4 试样制备
• 2.4.1 试样制备
• 2.4.2 微观组织观察与分析
• 2.4.3 合金化层物相分析
• 2.4.4 合金层硬度测量
• 2.4.5 磨损性能测试及实验方法
• 第三章 合金化层性能测试结果与讨论
• 3.1 激光表面合金化层
• 3.1.1 物相分析
• 3.1.2 显微组织
• 3.1.3 显示硬度
• 3.2 稳定化处理后激光表面合金化
• 3.2.1 物相分析
• 3.2.2 显微组织
• 3.2.3 显微硬度
• 第四章 合金化层耐磨性分析
• 4.1 激光表面合金化层耐磨性
• 4.1.1 磨损量
• 4.1.2 摩擦系数
• 4.1.3 磨损形貌
• 4.2 稳定化处理后试样的耐磨性
• 4.2.1 磨损量
• 4.2.2 摩擦系数
• 4.2.3 磨损形貌
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢
• 附录