上海阀门相识到某氮肥厂氨基甲酸铵组合阀阀体及进、排液阀板均接纳 0Cr18Ni12Mo3Ti 耐酸不锈钢制造，阀面研磨后离子氮化处置惩罚，卧式运行。该装备在生产运行中阀体、阀板间爆发强烈的低频撞击实现阀门的开合，甲铵液属强侵蚀性介质，加上 200℃ 左右的温度，故密封面会因攻击、侵蚀等综相助用而造成疲劳和开裂，从而导致走漏。走漏不但铺张了资源、能源和污染情形，并且影响装备的生产能力，甚至造成停产。
上海阀门以为由于该组合阀零件密封面凸台太窄小，如接纳古板的等离子喷焊和火焰堆焊工艺，一则变形大，二则欠好操作。接纳激光熔覆工艺，由于高能激光束热源集中，能量密度大，作用时间短，对基体热影响极�。誓芎芎玫刂慵庸ひ�。我们在这种阀门狭窄的密封面上用激光熔覆一层钴基自熔性合金，大大地提高了密封面的耐高温、耐震、抗蠕变、抗磨损、抗侵蚀性能，提高了密封面的可靠性、清静性，镌汰�；奔�，使其使用寿命比原氮化处置惩罚延伸一倍以上。在激光熔覆时发明，激光作用层内保存大的热应力和开裂倾向是影响其质量的最主要缘故原由，特殊是关于厚层熔覆，裂纹经常难以阻止。本文将先容组合阀零件密封面的激光熔覆工艺及试验效果，并对熔覆质量和后续加事情了讨论剖析。
1 试验条件与要领
0Cr18Ni12Mo3Ti 奥氏体耐酸不锈钢制阀体零件如图 1 所示，阀体上漫衍有十几个通孔和盲孔。激光熔覆用钴基自熔性合金粉末为 FCo-05，化学因素 w（%）为：0.25C，19Cr，29Ni，5~6Mo，4Si，3B，2~5Fe，余为 Co；粘结剂为 2123 酚醛树脂，用乙醉稀释协调。
奥氏体耐酸不锈钢制阀体零件图（图 1）
试验装置为 HGL-90 型 5kW 横流一连波 CO2 激光器：试件由数控回转事情台驱动。试件上预涂敷合金粉末层厚度 0.8~2.5mm，涂后缓升至 400℃ 后保温 1~2h 举行预热。激光熔覆时其功率为 2~3kW，扫描速率 3~4mm/s，用焦距 600mm 反射镜聚焦，聚焦光斑直径 5~8mm；若第二次重熔时激光功率 1.7~2.1kW，扫描速率稳固。接纳氧乙炔火焰跟踪熔池以赔偿热能；熔覆后实时于 500℃ 去应力退火，随炉缓冷降温。
用金相显微镜、显微硬度计、X 射线衍射仪视察剖析熔覆层组织和性能。
2 试验效果
FCo-05 合金在 0Cr18Ni12Mo3Ti 基体上激光熔覆后在团结区的形貌，激光熔层与基体之间保存一较窄的白亮带，这是敷层与基体金属在热源作用下合金交互扩散而形成的固溶团结层，体现己形成了优异的冶金团结。熔覆层由于冷却速率很快，结晶后会获得很是细小的枝晶组织，晶粒度达 11 级（YB27-77 标准）。
3 剖析讨论
3.1 热应力及开裂
试验中，在 0.8~2.5mm 涂敷厚度均未发明有气孔征象。熔覆层厚度较大时容易开裂，激光扫描时即可听到断续的响亮倾圯声，且多爆发于距熔池后 80~100mm 处。纵然接纳二次扫描重熔，也只能消除部分裂纹。由于熔覆层合金的膨胀系数与基体金属纷歧致，膨胀系数过大，在凝固缩短时爆发拉应力，拉应力凌驾了其时温度下质料的抗拉极限强度，因而爆发了裂纹。激光熔覆由于快速加热和速冷（104~106℃/s），熔池寿命很短，常使熔层中可能保存的氧化物、硫化物和其它杂质来缺乏释放出来，它们存于覆层中，很容易成为裂纹源。另外，熔覆层在瞬间凝固结晶，晶界位错、空位增多，同时热脆性增大，塑韧度下降，开裂敏感性也就增大。覆层越厚，以上情形就越显着。加大功率密度、减慢扫描速率以延伸熔池寿命、增大能量输入，能起到一些好的效果，但需适当控制。因激光能量密度 P/vL 和激光热线性输入 P/v（P 为激光功率；v 为激光扫描速率；L 为光束宽度）与稀释度有一定的对应关系，P 增大，v 减小，稀释度一定增大。而激光熔覆时要求其稀释度尽可能低（＜10%）。在不锈钢和 FCo-05 合金粉末中．钼含量较高，Cieslack 等人已证实钼会在不锈钢中形成低熔点 X 相，这些多余的低熔点液体可能是不锈钢爆发裂纹的缘故原由。稀释度的增大，基体热影响区增大，一定会增大热影响区的开裂倾向，这在薄层熔覆己获得了证实。故差别厚度的覆层，需选用差别的功率密度和扫描速率。通过试验，同时思量质料的熔点、吸收系数等因素，来选择最佳功率密度和扫描速率。在预敷粉末层厚度 1.2~2mm 时，在熔池后面 50~70mm 处接纳氧乙炔火焰对熔覆道跟踪后热，以增大热能，减小热应力，证实是镌汰裂纹的行之有用的要领。
3.2 阀体激光熔覆面平整度的控制
基于熔覆道截面常呈半月形覆于基体及熔覆层深度偏向保存硬度落差这一事实，为包管后续加工获得足够宽的密封环面及理想的外貌硬度，应凭证试验效果设计合理的工艺尺寸，即控制外貌加工余量并将熔覆环面宽度适当放宽。关于统一平面多圈熔覆，熔覆面的平整性就显得至关主要了。平整性欠好，将造成各密封环面宽度不等及环面外貌硬度落差过大，影响密封副配对以及使用寿命。由于尚未提出预敷粉末法激光熔覆截面半径关系式，以是关于多圈熔覆，一要注重环带凸台宽度一致，二要阻止基体加工泛起凹、凸平面，三要控制预敷粉末厚度的一致性，四要接纳相同的激光工艺参数，以控制熔覆面平整度小于 0.2mm。
3.3 预热及后热的温度控制
预热：400~420℃ 保温 1~2h，以增大热容量，可降低熔覆层冷却速率，减小剩余应力，亦是避免冷裂纹的有用步伐。
后热：500℃ 保温 2h 后随炉缓冷。此举是使用熔覆层在高温时屈服强度下降和蠕变征象抵达松驰剩余应力的目的。
预热及后热温度均避开了 500~850℃ 温度规模，因 0Cr18Ni12Mo3Ti 如在该规模被二次加热或在该温度规模内缓慢冷却，奥氏体中的碳就以碳化铬（Cr3C6）的形式从固溶体中析出，使靠近晶界的一薄层固溶体的铬降低到钝化所必需的最低含铬量 12% 以下成为阳极，碳化物自己和稍远不缺铬的固溶体为阴极，与具有很强晶间侵蚀破损力的脲液（NH2COONH4＋H2O → NH2COOH+＋NH3·H2O）接触，形成小阳极大阴极的微电池，阳极（晶界临界区域）受到强烈的电化学侵蚀。侵蚀沿晶间爆发和生长，可能在外貌上形成裂纹。
4 上海阀门研究结论
（1）对耐酸不锈钢阀门零件密封面举行激光熔覆加工，可加工性好，在质量上可以获得无裂纹、无气孔和无夹渣等缺陷并与基体形成可靠冶金团结的熔层，其熔层组织细密，强度、韧性、硬度高。该工艺还可加工重大外貌，熔层厚度达 2mm。凭证资料比照显示，熔层晶粒度划分比等离子喷焊、火焰堆焊晶粒度高 2~3 个品级，硬度漫衍匀称性也获得响应提高。
（2）激光熔覆化工阀门时应充分思量材科、结构形状、热处置惩罚性子等因素，设计合理的激光工艺参数、工艺尺寸和预、后热温度，以取得理想的外貌改性效果。
上海阀门相识到某氮肥厂氨基甲酸铵组合阀阀体及进、排液阀板均接纳 0Cr18Ni12Mo3Ti 耐酸不锈钢制造，阀面研磨后离子氮化处置惩罚，卧式运行。该装备在生产运行中阀体、阀板间爆发强烈的低频撞击实现阀门的开合，甲铵液属强侵蚀性介质，加上 200℃ 左右的温度，故密封面会因攻击、侵蚀等综相助用而造成疲劳和开裂，从而导致走漏。走漏不但铺张了资源、能源和污染情形，并且影响装备的生产能力，甚至造成停产。
上海阀门以为由于该组合阀零件密封面凸台太窄小，如接纳古板的等离子喷焊和火焰堆焊工艺，一则变形大，二则欠好操作。接纳激光熔覆工艺，由于高能激光束热源集中，能量密度大，作用时间短，对基体热影响极�。誓芎芎玫刂慵庸ひ�。我们在这种阀门狭窄的密封面上用激光熔覆一层钴基自熔性合金，大大地提高了密封面的耐高温、耐震、抗蠕变、抗磨损、抗侵蚀性能，提高了密封面的可靠性、清静性，镌汰�；奔�，使其使用寿命比原氮化处置惩罚延伸一倍以上。在激光熔覆时发明，激光作用层内保存大的热应力和开裂倾向是影响其质量的最主要缘故原由，特殊是关于厚层熔覆，裂纹经常难以阻止。本文将先容组合阀零件密封面的激光熔覆工艺及试验效果，并对熔覆质量和后续加事情了讨论剖析。
1 试验条件与要领
0Cr18Ni12Mo3Ti 奥氏体耐酸不锈钢制阀体零件如图 1 所示，阀体上漫衍有十几个通孔和盲孔。激光熔覆用钴基自熔性合金粉末为 FCo-05，化学因素 w（%）为：0.25C，19Cr，29Ni，5~6Mo，4Si，3B，2~5Fe，余为 Co；粘结剂为 2123 酚醛树脂，用乙醉稀释协调。
奥氏体耐酸不锈钢制阀体零件图（图 1）
试验装置为 HGL-90 型 5kW 横流一连波 CO2 激光器：试件由数控回转事情台驱动。试件上预涂敷合金粉末层厚度 0.8~2.5mm，涂后缓升至 400℃ 后保温 1~2h 举行预热。激光熔覆时其功率为 2~3kW，扫描速率 3~4mm/s，用焦距 600mm 反射镜聚焦，聚焦光斑直径 5~8mm；若第二次重熔时激光功率 1.7~2.1kW，扫描速率稳固。接纳氧乙炔火焰跟踪熔池以赔偿热能；熔覆后实时于 500℃ 去应力退火，随炉缓冷降温。
用金相显微镜、显微硬度计、X 射线衍射仪视察剖析熔覆层组织和性能。
2 试验效果
FCo-05 合金在 0Cr18Ni12Mo3Ti 基体上激光熔覆后在团结区的形貌，激光熔层与基体之间保存一较窄的白亮带，这是敷层与基体金属在热源作用下合金交互扩散而形成的固溶团结层，体现己形成了优异的冶金团结。熔覆层由于冷却速率很快，结晶后会获得很是细小的枝晶组织，晶粒度达 11 级（YB27-77 标准）。
3 剖析讨论
3.1 热应力及开裂
试验中，在 0.8~2.5mm 涂敷厚度均未发明有气孔征象。熔覆层厚度较大时容易开裂，激光扫描时即可听到断续的响亮倾圯声，且多爆发于距熔池后 80~100mm 处。纵然接纳二次扫描重熔，也只能消除部分裂纹。由于熔覆层合金的膨胀系数与基体金属纷歧致，膨胀系数过大，在凝固缩短时爆发拉应力，拉应力凌驾了其时温度下质料的抗拉极限强度，因而爆发了裂纹。激光熔覆由于快速加热和速冷（104~106℃/s），熔池寿命很短，常使熔层中可能保存的氧化物、硫化物和其它杂质来缺乏释放出来，它们存于覆层中，很容易成为裂纹源。另外，熔覆层在瞬间凝固结晶，晶界位错、空位增多，同时热脆性增大，塑韧度下降，开裂敏感性也就增大。覆层越厚，以上情形就越显着。加大功率密度、减慢扫描速率以延伸熔池寿命、增大能量输入，能起到一些好的效果，但需适当控制。因激光能量密度 P/vL 和激光热线性输入 P/v（P 为激光功率；v 为激光扫描速率；L 为光束宽度）与稀释度有一定的对应关系，P 增大，v 减小，稀释度一定增大。而激光熔覆时要求其稀释度尽可能低（＜10%）。在不锈钢和 FCo-05 合金粉末中．钼含量较高，Cieslack 等人已证实钼会在不锈钢中形成低熔点 X 相，这些多余的低熔点液体可能是不锈钢爆发裂纹的缘故原由。稀释度的增大，基体热影响区增大，一定会增大热影响区的开裂倾向，这在薄层熔覆己获得了证实。故差别厚度的覆层，需选用差别的功率密度和扫描速率。通过试验，同时思量质料的熔点、吸收系数等因素，来选择最佳功率密度和扫描速率。在预敷粉末层厚度 1.2~2mm 时，在熔池后面 50~70mm 处接纳氧乙炔火焰对熔覆道跟踪后热，以增大热能，减小热应力，证实是镌汰裂纹的行之有用的要领。
3.2 阀体激光熔覆面平整度的控制
基于熔覆道截面常呈半月形覆于基体及熔覆层深度偏向保存硬度落差这一事实，为包管后续加工获得足够宽的密封环面及理想的外貌硬度，应凭证试验效果设计合理的工艺尺寸，即控制外貌加工余量并将熔覆环面宽度适当放宽。关于统一平面多圈熔覆，熔覆面的平整性就显得至关主要了。平整性欠好，将造成各密封环面宽度不等及环面外貌硬度落差过大，影响密封副配对以及使用寿命。由于尚未提出预敷粉末法激光熔覆截面半径关系式，以是关于多圈熔覆，一要注重环带凸台宽度一致，二要阻止基体加工泛起凹、凸平面，三要控制预敷粉末厚度的一致性，四要接纳相同的激光工艺参数，以控制熔覆面平整度小于 0.2mm。
3.3 预热及后热的温度控制
预热：400~420℃ 保温 1~2h，以增大热容量，可降低熔覆层冷却速率，减小剩余应力，亦是避免冷裂纹的有用步伐。
后热：500℃ 保温 2h 后随炉缓冷。此举是使用熔覆层在高温时屈服强度下降和蠕变征象抵达松驰剩余应力的目的。
预热及后热温度均避开了 500~850℃ 温度规模，因 0Cr18Ni12Mo3Ti 如在该规模被二次加热或在该温度规模内缓慢冷却，奥氏体中的碳就以碳化铬（Cr3C6）的形式从固溶体中析出，使靠近晶界的一薄层固溶体的铬降低到钝化所必需的最低含铬量 12% 以下成为阳极，碳化物自己和稍远不缺铬的固溶体为阴极，与具有很强晶间侵蚀破损力的脲液（NH2COONH4＋H2O → NH2COOH+＋NH3·H2O）接触，形成小阳极大阴极的微电池，阳极（晶界临界区域）受到强烈的电化学侵蚀。侵蚀沿晶间爆发和生长，可能在外貌上形成裂纹。
4 上海阀门研究结论
（1）对耐酸不锈钢阀门零件密封面举行激光熔覆加工，可加工性好，在质量上可以获得无裂纹、无气孔和无夹渣等缺陷并与基体形成可靠冶金团结的熔层，其熔层组织细密，强度、韧性、硬度高。该工艺还可加工重大外貌，熔层厚度达 2mm。凭证资料比照显示，熔层晶粒度划分比等离子喷焊、火焰堆焊晶粒度高 2~3 个品级，硬度漫衍匀称性也获得响应提高。
（2）激光熔覆化工阀门时应充分思量材科、结构形状、热处置惩罚性子等因素，设计合理的激光工艺参数、工艺尺寸和预、后热温度，以取得理想的外貌改性效果。
