Skillnaden mellan järnbaserat pulver och nickelbaserat pulver för laserbeklädnad
Vid laserbeklädnad av gjutjärnsdelar påverkar valet av järnbaserat pulver och nickelbaserat pulver direkt prestandan, tillämpningsscenarierna och kostnaden för beklädnadsskiktet. Kärnskillnaden mellan de två återspeglas i sammansättning, prestanda, processanpassningsförmåga och tillämpningsscenarier, enligt följande:
1. Skillnader i ingredienser
| Pulvertyp | Huvudingredienser | Typiska legeringselement |
| Järnbaserat pulver | Baserat på Fe (innehåll vanligtvis > 50 %) | Innehåller ofta Cr, Ni, Mo, Si, B, etc. (såsom Fe-Cr-Ni-Mo-systemet, Fe-Si-B-systemet) |
| Nickelbaserat pulver | Baserat på Ni (innehåll vanligtvis > 50 %) | Innehåller ofta Cr, Mo, W, Co, Si, B, etc. (såsom Ni-Cr-Mo-systemet, Ni-Cr-B-Si-systemet) |
2. Jämförelse av kärnprestanda
1) Mekaniska egenskaper
Järnbaserat pulver:
• Hög hårdhet (HRC 30-60, med justering av sammansättningen, hög Cr, Mo-typ kan nå HRC 50 eller högre), god slitstyrka;
• Hållfastheten är nära den hos gjutjärnsmatrisen (draghållfasthet 500-1000 MPa), bättre metallurgisk kompatibilitet med gjutjärn, och bindningsstyrkan mellan beklädnadsskiktet och matrisen är hög (vanligtvis >300 MPa);
• Modeller med medelhög sprödhet och hög hårdhet kan ha viss sprickkänslighet (beklädnadsprocessen måste kontrolleras för att minska spänningar).
Nickelbaserat pulver:
• Medelhårdhet (HRC 20-45, låglegerad typ är mjukare, hög Cr, W-typ kan nå HRC 40-50), men utmärkt seghet, bättre slagtålighet än järnbaserat pulver;
• Något lägre draghållfasthet än höglegerat järnbaserat pulver (400-800 MPa), men bättre plasticitet (töjning > 10 %, järnbaserat pulver är vanligtvis
• Något lägre bindningsstyrka med gjutjärn (vanligtvis 200-300 MPa), men låg sprickkänslighet, inte lätt att producera kalla sprickor (på grund av nickelns seghet och låga spänningsegenskaper).
2) Korrosionsbeständighet
Järnbaserat pulver: medelhög korrosionsbeständighet. Vanligt järnbaserat pulver (låg Cr) har god motståndskraft mot atmosfärisk och sötvattenskorrosion, men är benäget att rosta i sura och alkaliska miljöer. Hög Cr-typ (Cr-halt > 12 %) har förbättrad korrosionsbeständighet, men är fortfarande inte lika bra som nickelbaserat pulver.
Nickelbaserat pulver: utmärkt korrosionsbeständighet, särskilt i miljöer med hög temperatur, fukt, sura och alkaliska (såsom organiska syror, svaga alkalier) (eftersom Ni och Cr bildar en tät oxidfilm), lämplig för korrosiva förhållanden.
3) Värmebeständighet
Järnbaserat pulver: generell värmebeständighet, långvarig arbetstemperatur är vanligtvis
Nickelbaserat pulver: stark värmebeständighet, kan fungera stabilt i högtemperaturmiljöer på 600-1000 ℃ (såsom nickelbaserat pulver som innehåller Cr- och W-element, utmärkt antioxidation och termisk utmattningsbeständighet).
4) Kompatibilitet med gjutjärnsmatris
Järnbaserat pulver: närmare gjutjärns (Fe-baserat) värmeutvidgningskoefficient (järnbaserat pulver är cirka 11-14 × 10⁻⁶/℃, gjutjärn är cirka 10-12 × 10⁻⁶/℃), liten termisk spänning under beklädnad, inte lätt att spricka på grund av skillnader i värmeutvidgning (särskilt lämplig för tjocka beklädnadsskikt).
Nickelbaserat pulver: Värmeutvidgningskoefficienten är relativt hög (cirka 13-16 × 10⁻⁶/℃), vilket skiljer sig något från gjutjärn. Det är lätt att spricka på grund av termisk stress under tjock beklädnad, vilket behöver lindras genom förvärmning, långsam kylning eller skiktad beklädnad.
3. Skillnader i processanpassningsförmåga
Järnbaserat pulver:
• Låg känslighet för lasereffekt, medelhög flytförmåga i smältbadet, lätt att bilda ett plant beklädnadsskikt;
• Innehåller deoxiderande element som Si och B, har hög tolerans mot föroreningar som C och S i gjutjärn (inte lätt att bilda porer);
• Utspädningshastigheten för beklädnadsskiktet (andelen basmetall som blandas i beklädnadsskiktet) är måttligt svår att kontrollera, vanligtvis kontrollerad till 10%-20% (för hög kan minska hårdheten).
Nickelbaserat pulver:
• Hög laserabsorptionshastighet, god smältbasfluiditet (särskilt nickelbaserat pulver innehållande B och Si), lätt att uppnå ett tunt och enhetligt beklädnadsskikt;
• Känslig för kol i gjutjärn. Om matrisen har en hög kolhalt (såsom grått gjutjärn) är det lätt att bilda spröda faser (såsom nätverkskarbider) på grund av diffusionen av kol in i beklädnadsskiktet. Det är nödvändigt att strikt kontrollera laserparametrarna (såsom att minska effekten och öka skanningshastigheten) för att minska utspädningshastigheten (vanligtvis krävs det att den är mindre än 10 %);
• Reagerar lätt med svavel (S) i gjutjärn för att bilda lågsmältande eutektikum (såsom Ni₃S₂), vilket resulterar i termiska sprickor. Det är nödvändigt att säkerställa att ytsulfiderna avlägsnas under förbehandlingen av gjutjärnsdelar.
4. Kostnads- och tillämpningsscenarier
| Mått | Järnbaserat pulver | Nickelbaserat pulver |
| Kosta | Lägre (cirka 1/3-1/2 av nickelbaserat pulver), kostnadseffektiv | Hög (på grund av det höga priset på Ni-metall), högt kostnadstryck |
| Tillämpliga scenarier | 1. Arbetsförhållanden som kräver hög slitstyrka och medelhög korrosionsbeständighet (t.ex. reparation av styrskenor och rullar i maskinverktyg); 2. Lågkostnads-, storskalig dimensionell restaurering eller ytförstärkning av gjutjärnsdelar; 3. Krav på tjocka beklädnadsskikt (>2 mm) (t.ex. slitagereparation av stora gjutjärnsdelar). | 1. Arbetsförhållanden som kräver hög korrosionsbeständighet och värmebeständighet (såsom kemisk utrustning, högtemperaturventiler); 2. Scenarier som kräver utmärkt seghet och slagtålighet (t.ex. kuggytor, krosshammare); 3. Precisionsbeklädnad av tunnväggiga eller komplexformade gjutjärnsdelar (såsom formar, hydrauliska delar). |
Sammanfattning
• Järnbaserat pulver är att föredra: när låg kostnad och hög slitstyrka eftersträvas, och arbetsförhållandena inte kräver stark korrosion eller hög temperatur (t.ex. vid reparation av vanliga mekaniska delar).
• Nickelbaserat pulver är att föredra: när korrosionsbeständighet, värmebeständighet eller hög seghet krävs, och högre kostnader är acceptabla (t.ex. förstärkning av precisionsgjutjärnsdelar under speciella arbetsförhållanden).
