Forskellen mellem jernbaseret pulver og nikkelbaseret pulver til laserbeklædning

Ved laserbeklædning af støbejernsdele påvirker valget af jernbaseret pulver og nikkelbaseret pulver direkte beklædningslagets ydeevne, anvendelsesscenarier og omkostninger. Kerneforskellen mellem de to afspejles i sammensætning, ydeevne, procestilpasningsevne og anvendelsesscenarier, som følger:

1. Forskelle i ingredienser

2. Sammenligning af kerneydelse

1) Mekaniske egenskaber

Jernbaseret pulver:

• Høj hårdhed (HRC 30-60, med justering af sammensætningen, høj Cr, Mo-typen kan nå HRC 50 eller derover), god slidstyrke;

• Styrken er tæt på støbejernsmatrixens (trækstyrke 500-1000 MPa), bedre metallurgisk kompatibilitet med støbejern, og bindingsstyrken mellem beklædningslaget og matrixen er høj (normalt >300 MPa);

• Modeller med medium sprødhed og høj hårdhed kan have en vis revnefølsomhed (beklædningsprocessen skal kontrolleres for at reducere spændinger).

Nikkelbaseret pulver:

• Medium hårdhed (HRC 20-45, lavlegeret type er blødere, høj Cr, W-type kan nå HRC 40-50), men fremragende sejhed, bedre slagfasthed end jernbaseret pulver;

• Lidt lavere trækstyrke end højlegeret jernbaseret pulver (400-800 MPa), men bedre plasticitet (forlængelse > 10 %, jernbaseret pulver er normalt

• Lidt lavere bindingsstyrke med støbejern (normalt 200-300 MPa), men lav revnefølsomhed, ikke let at producere koldreevner (på grund af nikkels sejhed og lave spændingsegenskaber).

2) Korrosionsbestandighed

Jernbaseret pulver: medium korrosionsbestandighed. Almindeligt jernbaseret pulver (lavt Cr) har god modstandsdygtighed over for atmosfærisk og ferskvandskorrosion, men er tilbøjeligt til at ruste i sure og alkaliske miljøer. Høj Cr-type (Cr-indhold > 12%) har forbedret korrosionsbestandighed, men er stadig ikke så god som nikkelbaseret pulver.

Nikkelbaseret pulver: fremragende korrosionsbestandighed, især i miljøer med høj temperatur, fugtighed, sure og alkaliske (såsom organisk syre, svag base) (fordi Ni og Cr danner en tæt oxidfilm), egnet til korrosive forhold.

3) Varmebestandighed

Jernbaseret pulver: generel varmebestandighed, langvarig arbejdstemperatur er normalt

Nikkelbaseret pulver: stærk varmebestandighed, kan fungere stabilt i høje temperaturer på 600-1000 ℃ (såsom nikkelbaseret pulver indeholdende Cr- og W-elementer, fremragende antioxidation og termisk træthedsbestandighed).

4) Kompatibilitet med støbejernsmatrix

Jernbaseret pulver: tættere på den termiske udvidelseskoefficient for støbejern (Fe-baseret) (jernbaseret pulver er ca. 11-14 × 10⁻⁶/℃, støbejern er ca. 10-12 × 10⁻⁶/℃), lille termisk spænding under beklædning, ikke let at revne på grund af termisk udvidelsesforskel (særligt egnet til tykke beklædningslag).

Nikkelbaseret pulver: Den termiske udvidelseskoefficient er relativt høj (ca. 13-16 × 10⁻⁶/℃), hvilket er en smule anderledes end støbejern. Det revner let på grund af termisk belastning under tyk beklædning, hvilket skal afhjælpes ved forvarmning, langsom afkøling eller lagdelt beklædning.

3. Forskelle i procestilpasningsevne

Jernbaseret pulver:

• Lav følsomhed over for lasereffekt, medium flydende smeltebassin, let at danne et fladt beklædningslag;

• Indeholder deoxiderende elementer såsom Si og B, har en høj tolerance over for urenheder såsom C og S i støbejern (ikke let at danne porer);

• Fortyndingshastigheden af ​​beklædningslaget (andelen af ​​basismetal blandet i beklædningslaget) er moderat vanskelig at kontrollere og kontrolleres normalt ved 10%-20% (for høj kan reducere hårdheden).

Nikkelbaseret pulver:

• Høj laserabsorptionshastighed, god smeltebassinfluiditet (især nikkelbaseret pulver indeholdende B og Si), let at opnå et tyndt og ensartet beklædningslag;

• Følsom over for C i støbejern. Hvis matrixen har et højt kulstofindhold (såsom gråt støbejern), er det let at danne sprøde faser (såsom netværkskarbider) på grund af diffusionen af ​​C ind i beklædningslaget. Det er nødvendigt at kontrollere laserparametrene nøje (såsom at reducere effekten og øge scanningshastigheden) for at reducere fortyndingshastigheden (normalt kræves det, at den er mindre end 10%);

• Reagerer let med svovl (S) i støbejern og danner lavtsmeltende eutektikum (såsom Ni₃S₂), hvilket resulterer i termiske revner. Det er nødvendigt at sikre, at overfladesulfiderne fjernes under forbehandlingen af ​​støbejernsdele.

4. Omkostnings- og anvendelsesscenarier

Oversigt

• Jernbaseret pulver foretrækkes: når der tilstræbes lave omkostninger og høj slidstyrke, og arbejdsforholdene ikke kræver stærk korrosion eller høj temperatur (f.eks. reparation af almindelige mekaniske dele).

• Nikkelbaseret pulver foretrækkes: når der kræves korrosionsbestandighed, varmebestandighed eller høj sejhed, og højere omkostninger er acceptable (f.eks. forstærkning af præcisionsstøbejernsdele under særlige arbejdsforhold).