718H模具鋼表面等離子熔覆Ni60A鎳基高溫合金層的微觀組織形成溫度特征與顯微硬度分布

李藍特，陳雨楠，張天，胡永俊，劉偉聰，肖小亭，劉崗，李風，成曉玲

（廣東工業大學材料與能源學院，廣東 廣州 510006）

制造行業中使用的模具不僅要求精度高，而且要求有較長的使用壽命。模具的主要失效形式有磨損和腐蝕，約占總損耗的40%～50%[1]。模具的大量消耗不僅直接增加生產成本，而且對其進行更換會造成生產線停產，頻繁的停產將影響生產進度，導致更大的經濟損失。因此，模具的表面強化和修復對保持模具性能和延長壽命而言，具有重要的意義。

與以往傳統的模具表面修復和強化相比，等離子熔覆有與基體冶金結合能力強、生產成本低、可大面積作業、功率轉化高等優勢，因此等離子熔覆是修復大面積模具的優選方法之一[2]。

等離子弧具有極高的熱流密度，金屬粉末會快速熔化與凝固，其中包含了復雜的熱物理過程和微觀組織結構生成等過程，同時伴隨著相變、導熱、對流、輻射等現象[3-5]，而冷卻條件在凝固過程中對微觀組織起重要作用。但由于等離子熔覆溫度極高，變化極快，因此目前對熔覆過程中溫度變化、組織形貌的研究較少。本文以718H模具鋼作為基材，在其表面熔覆Ni60A鎳基高溫合金層。采用ANSYS有限元軟件來分析Ni60A熔覆層微觀組織形成溫度場與溫度梯度，為Ni60A等離子熔覆在718H模具鋼表面強化和修復的應用提供理論依據和工藝指導。

1 實驗

1.1 材料

718H模具鋼板材的尺寸為120 mm × 120 mm × 25 mm。Ni60A合金粉末的成分為：C 0.85%，Cr 16.00%，B 3.40%，Si 4.50%，Fe 4.50%，Ni余量。在等離子熔覆前，先對粉末進行真空干燥，溫度70 °C，時間4 h?！?br>