摘要
以AF1410为代表的超高强度钢因其高韧性、高强度、优良的焊接性能等特点被广泛应用于各种临界断裂敏感的长寿命高强度结构件如轮船主轴、飞机起落架等，其使用过程中面临严重的磨损工况，同时由于存在海上服役的需要对其耐腐蚀性提出了更高的要求。近些年来，激光熔覆技术由于热影响区小、操作灵活、绿色环保等优点被越来越多的应用于特种钢材表面改性领域并成为研究热点。本课题以提升耐磨性和中性环境下耐腐蚀性能为目的，改变扫描速度和激光功率在AF1410钢表面激光熔覆WC含量为60%的NiCrBSi涂层，分别评价并讨论了涂层的成形质量，微观组织，耐磨性和耐蚀性。 (1)采用金相显微镜和图像处理软件分别统计熔覆层的开裂情况、厚度、稀释率、孔隙率以评价成形质量。结果表明涂层表面开裂现象严重，涂层厚度分布在995μm~1502μm之间，稀释率分布在20%~60%之间；随扫描速度增加，稀释率逐渐减小而残余WC含量逐渐增大；随功率增大，涂层厚度先增大后减小，残余WC含量逐渐减小；稀释率变化趋势与厚度恰好相反。涂层中残余WC颗粒平均粒径分布在40μm~45μm。扫描速度增加后，孔隙率先增加后减小；激光功率增加后，孔隙率逐渐减小。 (2)利用扫描电子显微镜及能谱仪，X射线衍射仪等手段分析了涂层的显微组织、元素分布和物相组成。结果表明：熔覆层典型组织主要包括残余WC颗粒、含W碳化物树枝晶及γ-(Ni,Fe)颗粒。工艺参数对显微组织的构成没有明显影响。 (3)利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机分别对涂层的显微硬度和耐磨性能进行了表征，结果表明：变扫描速度试件和变激光功率试件熔覆层非残余WC区域显微硬度分别较基体平均提升了43%和49%，显微硬度的提升与残余WC含量，稀释率，熔覆层厚度密切相关。功率2800W，10mm/s参数下涂层的耐磨性最优：平均摩擦系数0.46，平均磨损率8.78×10-8mm3/N?m，较基体减少近60倍。 (4)利用电化学工作站，在质量分数为3.5%的NaCl溶液的腐蚀环境下，测试熔覆层的耐蚀性并讨论了腐蚀机理。缝隙腐蚀和电偶腐蚀是NiCrBSi-WC熔覆层发生最为主要的腐蚀过程。激光功率为3000W，扫描速度为14mm/s的试件涂层耐蚀性最强，自腐蚀电流为3.83×10-6A，自腐蚀电位为-0.4515V，激光功率为2800W，扫描速度为10mm/s的试件涂层耐蚀性最差，自腐蚀电流为4×10-6A，自腐蚀电位为-0.5114V。
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