Forskjellen mellom jernbasert pulver og nikkelbasert pulver for laserkledning

Ved laserkledning av støpejernsdeler påvirker valget av jernbasert pulver og nikkelbasert pulver direkte ytelsen, bruksscenariene og kostnaden for kledningslaget. Kjerneforskjellen mellom de to gjenspeiles i sammensetning, ytelse, prosesstilpasningsevne og bruksscenarier, som følger:

1. Forskjeller i ingredienser

2. Sammenligning av kjerneytelse

1) Mekaniske egenskaper

Jernbasert pulver:

• Høy hardhet (HRC 30-60, med justering av sammensetningen, høy Cr, Mo-type kan nå HRC 50 eller høyere), god slitestyrke;

• Styrken er nær den til støpejernsmatrise (strekkfasthet 500–1000 MPa), bedre metallurgisk kompatibilitet med støpejern, og bindingsstyrken mellom kledningslaget og matrisen er høy (vanligvis >300 MPa);

• Modeller med middels sprøhet og høy hardhet kan ha en viss sprekkfølsomhet (kledningsprosessen må kontrolleres for å redusere spenning).

Nikkelbasert pulver:

• Middels hardhet (HRC 20-45, lavlegeringstypen er mykere, høy Cr, W-typen kan nå HRC 40-50), men utmerket seighet, bedre slagfasthet enn jernbasert pulver;

• Litt lavere strekkfasthet enn høylegert jernbasert pulver (400–800 MPa), men bedre plastisitet (forlengelse > 10 %, jernbasert pulver er vanligvis

• Litt lavere bindingsstyrke med støpejern (vanligvis 200-300 MPa), men lav sprekkfølsomhet, ikke lett å produsere kalde sprekker (på grunn av seigheten og lave spenningsegenskapene til nikkel).

2) Korrosjonsbestandighet

Jernbasert pulver: middels korrosjonsbestandighet. Vanlig jernbasert pulver (lavt Cr) har god motstand mot atmosfærisk og ferskvannskorrosjon, men er utsatt for rust i sure og alkaliske miljøer. Høy Cr-type (Cr-innhold > 12 %) har forbedret korrosjonsbestandighet, men fortsatt ikke like god som nikkelbasert pulver.

Nikkelbasert pulver: utmerket korrosjonsbestandighet, spesielt i miljøer med høy temperatur, fuktige, sure og alkaliske (som organisk syre, svak alkali) (fordi Ni og Cr danner en tett oksidfilm), egnet for korrosive forhold.

3) Varmebestandighet

Jernbasert pulver: generell varmebestandighet, langtids arbeidstemperatur er vanligvis

Nikkelbasert pulver: Sterk varmebestandighet, kan fungere stabilt i høye temperaturer på 600-1000 ℃ (som nikkelbasert pulver som inneholder Cr- og W-elementer, utmerket antioksidasjon og termisk utmattingsmotstand).

4) Kompatibilitet med støpejernsmatrise

Jernbasert pulver: nærmere den termiske ekspansjonskoeffisienten til støpejern (Fe-basert) (jernbasert pulver er omtrent 11-14 × 10⁻⁶/℃, støpejern er omtrent 10-12 × 10⁻⁶/℃), lav termisk spenning under kledning, ikke lett å sprekke på grunn av termisk ekspansjonsforskjell (spesielt egnet for tykke kledningslag).

Nikkelbasert pulver: Den termiske utvidelseskoeffisienten er relativt høy (ca. 13–16 × 10⁻⁶/℃), noe som er litt forskjellig fra støpejern. Det er lett å sprekke på grunn av termisk stress under tykk kledning, noe som må lindres ved forvarming, langsom avkjøling eller lagdelt kledning.

3. Forskjeller i prosesstilpasningsevne

Jernbasert pulver:

• Lav følsomhet for laserkraft, middels flyt i smeltebadet, lett å danne et flatt kledningslag;

• Inneholder deoksiderende elementer som Si og B, har høy toleranse for urenheter som C og S i støpejern (ikke lett å produsere porer);

• Fortynningshastigheten til kledningslaget (andelen av basismetall blandet inn i kledningslaget) er moderat vanskelig å kontrollere, vanligvis kontrollert til 10 %–20 % (for høy kan redusere hardheten).

Nikkelbasert pulver:

• Høy laserabsorpsjonshastighet, god flyt i smeltebadet (spesielt nikkelbasert pulver som inneholder B og Si), lett å oppnå tynt og jevnt kledningslag;

• Følsom for C i støpejern. Hvis matrisen har et høyt karboninnhold (som grått støpejern), er det lett å danne sprø faser (som nettverkskarbider) på grunn av diffusjonen av C inn i kledningslaget. Det er nødvendig å kontrollere laserparametrene strengt (som å redusere effekten og øke skannehastigheten) for å redusere fortynningshastigheten (vanligvis kreves det at den er mindre enn 10 %);

• Reagerer lett med svovel (S) i støpejern og danner lavtsmeltende eutektisk materiale (som Ni₃S₂), noe som fører til termiske sprekker. Det er nødvendig å sørge for at overflatesulfidene fjernes under forbehandlingen av støpejernsdeler.

4. Kostnads- og bruksscenarioer

Sammendrag

• Jernbasert pulver foretrekkes: når lav kostnad og høy slitestyrke er tilstrebet, og arbeidsforholdene ikke krever sterk korrosjon eller høy temperatur (for eksempel reparasjon av vanlige mekaniske deler).

• Nikkelbasert pulver foretrekkes: når det kreves korrosjonsbestandighet, varmebestandighet eller høy seighet, og høyere kostnader er akseptable (for eksempel forsterkning av presisjonsstøpejernsdeler under spesielle arbeidsforhold).