钢制轧辊的等离子喷涂强化处理工艺及组织性能研究
钱智慧
中国知网
摘要
本文通过等离子喷涂技术在钢制轧辊表面制备 Ni60B 涂层和 Cr3C2-NiCr 涂层。对两种涂层的喷涂工艺参数进行优化，采用拉伸试验、硬度试验、热震试验并结合相关仪器设备，对涂层组织性能进行研究。
以涂层与基体的结合强度为指标，通过正交试验方法，对以上两种涂层的主要喷涂工艺参数即喷涂距离、主气流量、送粉速率、喷涂功率进行优化，并分析各个参数对涂层组织与性能的影响规律。观察拉伸试验断口，发现断裂处主要发生在涂层与基体的结合处。在优化的参数下进行喷涂，涂层的结合强度要大于优化前各组试样强度，Ni60B 涂层优化后结合强度达到 59.311MPa，Cr3C2-NiCr 涂层优化后结合强度达到68.491MPa，实现了优化效果。
制备涂层的金相试样，对涂层的微观组织形貌进行观察，发现涂层是主要是以层片状结构构成，含有孔隙、微裂纹等缺陷，基体和涂层之间是以机械结合为主的界面。优化后的涂层组织，较优化前孔隙、裂纹等缺陷明显减少。同时 XRD 分析表明等离子喷涂前后，涂层材料并未发生明显的相变，依旧保持原始粉末高硬度等特点。涂层的显微硬度在平行于基体和垂直于基体的方向上，涂层的显微硬度都存在相当大的分散性，但是显著地服从正态分布。
对 Ni60B 涂层和 Cr3C2-NiCr 涂层分别进行热震试验，发现两种涂层均表现较好的热震性能，较高热疲劳寿命。选取的热震温度分别为 650℃和 450℃，进行热震试验，发现热震温度越高，涂层的热疲劳寿命越短；反之，寿命越长。涂层失效形式主要有涂层沿与基体的结合界面启裂、扩展而整体剥落或小块剥落两种形式，热震的失效形式也受到热震温度的影响较大。
关键词：钢制轧辊；等离子喷涂；正交试验；结合强度；热震试验
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