Page 67 - 《摩擦学学报》2021年第6期

852 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

(a) (b)

Liquid Liquid

(d) (c)
γ-Fe

γ-Fe
γ-Fe

γ-Fe WC
Liquid Liquid

(e) (f)

M 23 C 6 M 23 C 6
Liquid

Fig. 11 The schematic diagram of solidification process of sample 3
图 11 试样3凝固过程机理图

图12为试样4底部、中部和顶部的微观结构图. 由 2.3 显微硬度
图12可知，在涂层顶部主要由枝晶和晶间碳化物组 图13显示了所有熔覆层在横截面上沿深度方向
成，而在底部和中部主要由枝晶和层状共晶组成. 此 的显微硬度分布曲线图. 由图13可知，纯Fe60合金粉
外，底部和中部的晶间析出相还存在少量的碳化物. 末制备的熔覆层(试样1)平均显微硬度(604.6 HV )在
0.5
结合图8(b)结果可知，枝晶为α-Fe超饱和固溶体，晶间 所有制备的熔覆层中最低. 添加了质量分数为30%的
碳化物主要为M C 碳化物，层状共晶为α-Fe+M C . (W+C)粉末后(试样2)，熔覆层的显微硬度明显提升，
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WC的熔点很高，达到2 850 ℃，从而可知WC溶解将消 平均显微硬度达到783.3 HV ，相较于试样1的平均显
0.5
耗比Fe60合金熔化更多的热量. 可以说明WC添加得 微硬度增加了约180 HV . 此外，在试样2的基础上又
0.5
越多，在恒定的激光能量照射下，单个WC颗粒平均分 添加了质量分数为1.84%的C制备试样3，试样3的平均
到的能量将越少. 因此，为了使得添加的WC在激光照 显微硬度上升到835.3 HV ，相较于试样1的平均显微
0.5
射下溶解量对熔覆层基体的化学成分产生较小影响， 硬度增加了230 HV . 试样2~3显微硬度的增加，主要
0.5
从外部添加了质量分数为30%的WC来增强熔覆层. 归咎于3个原因：一是W固溶于α-Fe中所产生固溶强化
然而，试样4顶部晶间相完全以碳化物形式存在，这主 作用；二是原位合成的网状结构M C 复合碳化物存
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要是因为熔覆顶部的凝固过程与顶部和底部是迥然 在于晶间，起到晶界强化作用；三是原位合成块状
不同的. 由于激光直接照射涂层表面，导致表面温度 WC颗粒弥散分布在熔覆层中，起到弥散强化作用. 分
急剧升高，大量WC颗粒被溶解，导致该顶部区域C和 析试样4的显微硬度分布曲线可知，顶部和顶部区域
W原子显著增加，因此顶部高含量的C有利于晶界完 的显微硬度较高，平均在870 HV 左右. 然而在离顶
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全以M C 碳化物形式析出形成网状结构. 部约0.2~1.7 mm范围内，存在1个低硬度软区，且软区
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