激光修复28CrMoNiV钢的热影响区组织优化与性能提升

本文研究了利用3 kW半导体宽带激光器对28CrMoNiV钢进行激光熔覆修复时热影响区（HAZ）的组织演变过程。28CrMoNiV钢是一种常见的高强度结构钢材，其在工业应用中经常遭受磨损或损伤，激光熔覆作为一种高效修复技术，可以改善材料性能。 实验首先在28CrMoNiV钢基板上进行了单层激光熔覆，通过3 kW激光器产生的高温，金属局部熔化并快速凝固，形成了熔覆层。在这个过程中，热影响区由于温度梯度的影响，组织发生了显著变化。结果显示，单层熔覆的HAZ主要经历了马氏体相变，这是由于冷却速度过快，导致了非平衡相变，形成了硬度较高的马氏体组织。 然而，在单层熔覆的HAZ顶部，发现了一种不良组织，即马氏体和铁素体共存的现象。这种组织不均匀可能会影响修复区域的机械性能。为了优化修复效果，作者结合热影响区的温度场模拟，探讨了多层熔覆策略。模拟结果显示，通过增加熔覆层数，例如采用三层或多层熔覆，可以在一定程度上避免这种不良组织，因为多层处理能提供更均匀的冷却条件，从而促进更稳定的相变过程。 进一步的拉伸性能测试证实了这一结论。三层熔覆的HAZ表现出优异的性能，平均抗拉强度高达927.35 MPa，远高于单层熔覆的HAZ，这表明多层熔覆有效提升了材料的强度。同时，三层熔覆的HAZ的断后伸长率也提升到了10.23%，接近基体材料的性能，这意味着修复后的材料在保持高强度的同时，仍具有较好的塑性。 该研究揭示了激光修复28CrMoNiV钢热影响区时，通过优化熔覆工艺和层数，可以有效控制组织演变，改善热影响区的性能，这对于提高复杂工件的耐磨性和耐久性具有重要意义。未来的研究可进一步探索不同激光参数对组织和性能的具体影响，以便于在实际应用中实现更精准的修复。