激光熔覆含氮奥氏体不锈钢层的组织与性能 
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Microstructure and Properties of Nitrogenous Austenitic Stainless Steel Prepared Using Laser Cladding
图 & 表
图 1. AISI304粉末渗氮前后的形貌。(a)渗氮前;(b)渗氮后(氮的质量分数为0.41%)
Fig. 1. Morphology of AISI304 powder before and after nitriding. (a) Before nitriding; (b) after nitriding (mass fraction of nitrogen is 0.41%)
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图 2. 激光熔覆过程及拉伸试样的制备与尺寸。(a)激光熔覆示意图;(b)拉伸试样的取样方式及尺寸
Fig. 2. Laser cladding process and preparation and size of tensile samples. (a) Schematic of laser cladding; (b) sampling and size of tensile sample
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图 3. 熔覆层试样的截面镜像形貌。(a) CL1;(b) CL2;(c) CL3;(d) CL4;(e) CL5
Fig. 3. Section mirror images of cladding layer samples. (a) CL1; (b) CL2; (c) CL3; (d) CL4; (e) CL5
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图 4. 各熔覆层试样的组织分析。(a) XRD谱;(b) SEM图;(c) EDS分析结果
Fig. 4. Microstructure analysis of each cladding layer sample. (a) XRD spectra; (b) SEM image; (c) EDS analysis
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图 5. 熔覆层试样的显微硬度
Fig. 5. Microhardness of cladding layer samples
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图 6. 拉伸应力-应变曲线及拉伸断口形貌。(a)应力-应变曲线;(b) CL3试样的拉伸断口形貌
Fig. 6. Tensile stress-strain curves and tensile fracture. (a) Stress-strain curves; (b) tensile fracture morphology of sample CL3
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图 7. 各熔覆试样的摩擦因数-时间曲线
Fig. 7. Friction coefficient versus time for each cladding sample
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图 8. 各熔覆层试样的电化学阴极极化曲线
Fig. 8. Electrochemical cathode polarization curve for each cladding layer sample
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表 1含氮奥氏体不锈钢粉末及熔覆层试样的编号、氮含量
Table1. Code and nitrogen content of nitrogenous austenitic stainless steel powder and cladding layer samples
| Powdercode | Mass fractionof nitrogenin power /% | Mass fractionof nitrogen incladding layersamples /% | Samplecode |
|---|
| PN1 | 0.16 | 0.13 | CL1 | | PN2 | 0.37 | 0.18 | CL2 | | PN3 | 0.41 | 0.25 | CL3 | | PN4 | 0.44 | 0.29 | CL4 | | PN5 | 0.47 | 0.34 | CL5 | | AISI304 | ≤0.08 | ≤0.08 | AISI304CL |
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表 2熔覆层试样的XRD定量分析结果
Table2. XRD quantitative analysis of cladding layer samples
| Sample code | Mass fraction /% |
|---|
| Austenite | CrN | Cr2N |
|---|
| CL1 | 99.0 | 1.0 | 0 | | CL2 | 88.5 | 11.5 | 0 | | CL3 | 90.4 | 8.4 | 1.2 | | CL4 | 91.7 | 3.5 | 4.8 | | CL5 | 94.6 | 0 | 5.4 | | AISI304CL | 100 | 0 | 0 |
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表 3熔覆层试样的拉伸性能
Table3. Tensile properties of cladding layer samples
| Samplecode | Tensile property | |
|---|
| σb /MPa | σ0.2 /MPa | Elongation /% | |
|---|
| CL1 | 677±10 | 484±10 | 36±2 | | CL2 | 776±10 | 658±20 | 24.5±2 | | CL3 | 856±20 | 747±15 | 22±3 | | AISI304CL | 535±10 | 411±10 | 40±3 |
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表 4各熔覆层试样的电化学参数
Table4. Electrochemical parameters of each cladding sample
| Sample code | Corrosionpotential E /V | Corrosion rate /(g·m-2 h-1) |
|---|
| CL1 | 0.0777 | 1.6198×10-5 | | CL2 | -0.0628 | 8.4656×10-5 | | CL3 | -0.3470 | 3.2119×10-4 | | AISI304CL | -0.6429 | 3.6241×10-4 |
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宋勇, 朱伟, 李胜, 张聪, 邱长军. 激光熔覆含氮奥氏体不锈钢层的组织与性能[J]. 中国激光, 2020, 47(4): 0402004. Song Yong, Zhu Wei, Li Sheng, Zhang Cong, Qiu Changjun. Microstructure and Properties of Nitrogenous Austenitic Stainless Steel Prepared Using Laser Cladding[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(4): 0402004.
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