40cr鋼管是機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的合金結(jié)構(gòu)鋼之一。經(jīng)過淬火和回火處理后，其可加工性好，可制作各類別模具零件。不過，在惡劣的工作條件下，模具零件的嚴(yán)重摩擦?xí)貏e嚴(yán)重，使用年限會大大縮短。大致需要強(qiáng)化40cr鋼管的表面。現(xiàn)在常用到的傳統(tǒng)淬火、噴丸和氮化等方法為此類模具零件有著一定的局限性。

激光熔覆技術(shù)是一種先進(jìn)的表面改性技術(shù)，是一種顯著提升基體表面耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性、抗氧化性和電特性的表面強(qiáng)化方法。它可以在金屬材料的基礎(chǔ)上制成具備高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫氧化等特殊性能的鍍層。將激光熔覆技術(shù)應(yīng)用作于40cr鋼管，可以在40Cr鋼管表面制備具有著特殊性能的合金熔覆層，與此同時(shí)保持40Cr基體的強(qiáng)韌性，節(jié)約貴金屬材料，環(huán)比降低研發(fā)設(shè)計(jì)成本。采用激光熔覆技術(shù)在40cr鋼管表面制備了耐磨鐵基熔覆層，并對熔覆層的組織和性能開展了說明。

測試材料和方法

試驗(yàn)的母材為40Cr鋼管，淬火后在550℃左右回火，表面硬度為32~38HRC。其合金元素組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為:碳:0.37 ~ 0.45，硅:0.17 ~ 0.37，錳:0.5 ~ 0.8，鉻:0.8 ~ 1.1。試驗(yàn)前，將所有樣品表面的油、銹、氧化物清理干凈，再之后用不相同粒度的金相砂紙打磨。拋光后，用無水乙醇和丙酮超聲清洗10分鐘。包覆金屬粉末為YSU600，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為:碳:1.00，硅:0.30，錳:0.30，鉻:14.0，鈷:1.7，其他為鐵，粉末粒度為150-200目。

激光熔覆采用4000瓦半導(dǎo)體激光器，矩形光斑尺寸為2.5毫米×11.5毫米，波長為0.976微米..熔覆工藝參數(shù)為:激光功率等級2500瓦，掃描速度350毫米/分鐘，重疊率43.5%。

耐磨性對比試驗(yàn)采用高溫推力環(huán)摩擦副試驗(yàn)。試驗(yàn)中，摩擦副材料為淬火Cr12MoV，硬度約為60HRC，試驗(yàn)加載力為1000N，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，加載時(shí)間為40分鐘，試樣為40Cr基體，包覆試樣為YSU600粉末。

40Cr鋼管的摩擦損毀量較大，達(dá)到0.0651克，相對摩擦系數(shù)為1.640；而熔覆試樣熔覆層的摩擦損壞量較小，為0.0283克，為40Cr母材的43.47%，相應(yīng)的摩擦副摩擦損壞量為0.0314克，相對摩擦系數(shù)為0.901。