Разлика између праха на бази гвожђа и праха на бази никла за ласерско облагање
Код ласерског облагања делова од ливеног гвожђа, избор праха на бази гвожђа и праха на бази никла директно утиче на перформансе, сценарије примене и трошкове слоја облагања. Основна разлика између њих двоје огледа се у саставу, перформансама, прилагодљивости процеса и сценаријима примене, као што следи:
1. Разлике у састојцима
| Тип праха | Главни састојци | Типични легирајући елементи |
| Прах на бази гвожђа | На основу Fe (садржај обично > 50%) | Често садржи Cr, Ni, Mo, Si, B, итд. (као што су Fe-Cr-Ni-Mo систем, Fe-Si-B систем) |
| Прах на бази никла | На основу Ni (садржај обично > 50%) | Често садржи Cr, Mo, W, Co, Si, B итд. (као што су Ni-Cr-Mo систем, Ni-Cr-B-Si систем) |
2. Поређење основних перформанси
1) Механичка својства
Прах на бази гвожђа:
• Висока тврдоћа (HRC 30-60, са подешавањем састава, висок Cr, Mo тип може достићи HRC 50 или више), добра отпорност на хабање;
• Чврстоћа је блиска чврстоћи матрице од ливеног гвожђа (затезна чврстоћа 500-1000MPa), боља металуршка компатибилност са ливеним гвожђем, а чврстоћа везивања између слоја облоге и матрице је висока (обично >300MPa);
• Модели средње кртости и високе тврдоће могу имати одређену осетљивост на пуцање (процес облагања треба контролисати како би се смањио напон).
Прах на бази никла:
• Средња тврдоћа (HRC 20-45, нисколегирани тип је мекши, високолегирани Cr, W тип може достићи HRC 40-50), али одлична жилавост, боља отпорност на ударце од праха на бази гвожђа;
• Нешто нижа затезна чврстоћа од високолегираног праха на бази гвожђа (400-800MPa), али боља пластичност (издужење >10%, прах на бази гвожђа је обично
• Нешто нижа чврстоћа везивања са ливеним гвожђем (обично 200-300MPa), али ниска осетљивост на пукотине, није лако створити хладне пукотине (због жилавости и карактеристика ниског напрезања никла).
2) Отпорност на корозију
Прах на бази гвожђа: средња отпорност на корозију. Обичан прах на бази гвожђа (са ниским садржајем Cr) има добру отпорност на атмосферску и слатководну корозију, али је склон рђању у киселим и алкалним срединама. Прах са високим садржајем Cr (садржај Cr > 12%) има побољшану отпорност на корозију, али и даље није тако добар као прах на бази никла.
Прах на бази никла: одлична отпорност на корозију, посебно у условима високе температуре, влажности, киселости и алкалности (као што су органске киселине, слабе алкалије) (јер Ni и Cr формирају густи оксидни филм), погодан за корозивне услове.
3) Отпорност на топлоту
Прах на бази гвожђа: општа отпорност на топлоту, дуготрајна радна температура је обично
Прах на бази никла: јака отпорност на топлоту, може стабилно радити у окружењу са високом температуром од 600-1000 ℃ (као што је прах на бази никла који садржи елементе Cr и W, одлична отпорност на антиоксидацију и термички замор).
4) Компатибилност са матрицом од ливеног гвожђа
Прах на бази гвожђа: ближи коефицијенту термичког ширења ливеног гвожђа (на бази Fe) (прах на бази гвожђа је око 11-14×10⁻⁶/℃, ливено гвожђе је око 10-12×10⁻⁶/℃), мали термички напон током облагања, није лако пуцати због разлике у термичком ширењу (посебно погодно за дебели слој облагања).
Прах на бази никла: Коефицијент термичког ширења је релативно висок (око 13-16×10⁻⁶/℃), што се мало разликује од ливеног гвожђа. Лако пуца због термичког напрезања током дебелог облагања, што треба ублажити претходним загревањем, спорим хлађењем или слојевитим облагањем.
3. Разлике у прилагодљивости процеса
Прах на бази гвожђа:
• Мала осетљивост на снагу ласера, средња флуидност растопљеног базена, лако се формира равни слој облоге;
• Садржи деоксидујуће елементе као што су Si и B, има високу толеранцију на нечистоће као што су C и S у ливеном гвожђу (није лако створити поре);
• Брзина разблаживања слоја облоге (удео основног метала помешаног са слојем облоге) је умерено тешка за контролу, обично се контролише на 10%-20% (превисока може смањити тврдоћу).
Прах на бази никла:
• Висока стопа апсорпције ласера, добра флуидност растопљеног базена (посебно прах на бази никла који садржи B и Si), лако се постиже танак и уједначен слој облоге;
• Осетљиво на C у ливеном гвожђу. Ако матрица има висок садржај угљеника (као што је сиви лив), лако је формирати крхке фазе (као што су мрежни карбиди) због дифузије C у слој облоге. Потребно је строго контролисати параметре ласера (као што је смањење снаге и повећање брзине скенирања) како би се смањила стопа разблаживања (обично је потребно да буде мања од 10%);
• Лако реагује са сумпором (S) у ливеном гвожђу и формира еутектику са ниском температуром топљења (као што је Ni₃S₂), што доводи до термичких пукотина. Неопходно је осигурати да се површински сулфиди уклоне током претходне обраде делова од ливеног гвожђа.
4. Трошкови и сценарији примене
| Димензије | Прах на бази гвожђа | Прах на бази никла |
| Цена | Нижи (око 1/3-1/2 праха на бази никла), исплативији | Висок (због високе цене метала Ni), висок притисак трошкова |
| Применљиви сценарији | 1. Радни услови који захтевају високу отпорност на хабање и средњу отпорност на корозију (као што су вођице машинских алата и поправка ваљака); 2. Јефтина, димензионална рестаурација или површинско ојачавање делова од ливеног гвожђа великих размера; 3. Захтеви за дебеле слојеве облоге (＞2 мм) (као што је поправка хабања великих делова од ливеног гвожђа). | 1. Радни услови који захтевају високу отпорност на корозију и отпорност на топлоту (као што су хемијска опрема, вентили за високе температуре); 2. Сценарији који захтевају одличну жилавост и отпорност на ударце (као што су површине зубаца зупчаника, чекићи за дробљење); 3. Прецизно облагање танкозидних или сложених облика делова од ливеног гвожђа (као што су калупи, хидраулични делови). |
Резиме
• Прах на бази гвожђа је пожељнији: када се тежи ниској цени и високој отпорности на хабање, а радни услови не захтевају јаку корозију или високу температуру (као што је поправка обичних механичких делова).
• Прах на бази никла је пожељнији: када је потребна отпорност на корозију, отпорност на топлоту или висока жилавост, а већи трошкови су прихватљиви (као што је јачање прецизних делова од ливеног гвожђа под посебним условима рада).
