45钢(工件表面合金粉激光熔覆)金相图

图1(120×)

图2(500×)

图3(500×)

材料：45钢及(Ni-Cr-Si-B)合金粉

工艺情况：工件表面合金粉激光熔覆

浸蚀方法：苦味酸饱和水溶液加少量盐酸浸蚀

组织说明：图1：45钢表面激光熔覆Ni-Cr-Si-B合金的组织全貌。图上方为表层Ni-(Cr、Fe)固溶体，呈树枝状结构，其间分布有硼化物、碳化物、硅化物等硬质相。白色细带状为表面合金层与母材结合的过渡带。过渡带下方逐渐由马氏体向马氏体和黑色托氏体的混合组织过渡。图下方为心部组织：索氏体。

                  图2：为过渡带附近高倍下形貌，白亮带清晰可见，树枝状合金化合物与细针状马氏体均十分明显。

                  图3：为混合组织区高倍下形貌。马氏体及托氏体混合分布，越近下方托氏体增多。

工作在苛刻的磨损条件下的许多构件，尽管有许多传统的涂覆工艺，但往往不能保证长久的耐磨性能。因此，在20世纪80年代，利用大功率激光束作热源，将涂覆在工件(开槽)的Ni-Cr-Si-B合金粉末熔化，同时基体也产生微熔，在凝固过程中使合金粉末与基体牢固地结合成涂覆合金层。

与一般的涂覆工艺相比，激光涂覆工艺具有以下优点：

(1) 涂覆层的显微组织特征表明它与基体材料具有优良的黏合力。

(2) 合金元素沿层深均匀分布，与基体材料交界处合金元素分布合理。

(3) 由于激光加热速度快，涂覆层元素不易被基体稀释。

(4) 由于激光加热变形甚小，因此激光涂覆具有实用价值。

Ni-Cr-Si-B粉末合金硬化处理的表面组织结构比较复杂，其中连续的灰白色母相是Ni-(Cr、Fe.)固溶体，呈细小树枝状结晶分布，其上均匀分布着硼化物、碳化物及硅化物等相。碳化物呈甚细的块、条状分布于枝晶间，硼化物及硅化物呈细针或弥散分布的细小质点，均匀、分散地分布在Ni-Cr固溶体上。镍铬固溶体中主要固溶铬元素，以及其他少量合金元素。Ni-Cr固溶体的树枝晶结构十分细小，靠近母材壁处呈明显的垂直方向分布。硬化层的这种组织结构具有极大的耐磨性。在合金硬化层与母材结合处有一明显的细白带(为马氏体)，则为合金层与母材的结合处，有合金元素扩散，显示合金层与基体具有牢固的结合力。同时，还说明激光束能使不同熔点的元素同时熔化，从而获得均匀的涂覆层，深度可以达到1.0mm左右。

Ni-Cr-Si-B激光涂覆层具有很高的硬度，硬化层为960HV0.1，母材马氏体区的硬度为782～814HV0.1。母材马氏体与非马氏体过渡区的硬度为386HV0.1，母材硬度(索氏体状态)为344HV0.1。高硬度的碳化物、硼化物的硬度可达1400HV0.1。

Ni-Cr-Si-B合金层不仅是耐磨合金，同样具有优良的耐腐蚀性能。