《表2 熔覆层能谱分析：镍含量对铁基激光熔覆层组织与性能的影响》

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《镍含量对铁基激光熔覆层组织与性能的影响》

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利用扫描电镜携带的能谱仪测定了3种合金熔覆层同一部位不同区域的成分，分析部位及结果如图4、表2所示。结果显示熔覆层主要由树枝晶及枝间共晶组成，A区为树枝晶枝干部分，B区为枝晶间隙。A、B区的元素质量分数如表2所示。自行制备的铁基粉末中合金元素主要有Ni、Cr、Mo、Si、B和C。其中Ni、B和C是奥氏体相形成元素，而Cr、Mo、Si是铁素体形成元素和缩小奥氏体区元素。EDS结果显示三重熔覆层元素分布基本相似，即枝晶区域主要富集元素为Cr和Mo；枝晶间区域主要元素富集Ni和Si。作为主要合金元素的Ni、Cr和Mo，在凝固过程中将发生偏析，从而造成组织差异，图5显示熔覆层XRD分析结果可以看出，不同Ni含量熔覆层主要由γ-Fe相和α-Fe相以及微量其他化合物组成，各物相对应的衍射峰的位置不变，强度却随Ni含量的改变而变化。当Ni含量为4.5%时，熔覆层主要由α-Fe相组成，以及Fe Ni Cr C、Fe0.64Ni0.36、Fe Ni Cr化合物以及少量γ-Fe相；当Ni含量为7%时，熔覆层中γ-Fe相含量显著增加，α-Fe相大幅减少，Fe Ni Cr化合物析出量也减少；当Ni含量为9%时，熔覆层主要含γ-Fe相及少量Fe Ni Cr C、Fe0.64Ni0.36化合物，几乎无α-Fe相和Fe Ni Cr化合物。同时本工作根据粉末中Ni当量、Cr当量，依据Schaeffler diagram进行预测，其预测结果如图6所示，图6中a、b、c位置分别代表1#、2#、3#三种熔覆层，1#熔覆层主要相为α-Fe（含铁素体相和马氏体相）以及少量γ-Fe（奥氏体相）；2#熔覆层主相为α-Fe和γ-Fe；3#熔覆层主要相为γ-Fe，几乎不含α-Fe相，这与XRD测试结果相吻合。根据EDS结果并结合XRD分析，认为1#熔覆层大块区域为铁素体相（含少量马氏体相）、Fe0.64Ni0.36和Fe Ni Cr C化合物，细密的树枝晶为Cr固溶体以及Fe Ni Cr的共晶组织；2#熔覆层大块区域为奥氏体、铁素体（无马氏体相）、Fe0.64Ni0.36和Fe Ni Cr C化合物，细密的树枝晶为Cr固溶体以及Fe Ni Cr；3#熔覆层大块区域为奥氏体枝晶、Fe0.64Ni0.36和Fe Ni Cr C化合物，细密的树枝晶为Fe Ni Cr固溶体以及Fe0.64Ni0.36的共晶组织。同时3种熔覆层枝晶中也存在大量的Ni元素和大量的Cr元素，这归因于在冷却凝固过程中铁基合金粉末中的Ni、Cr与Fe的原子半径相差不大而固溶于Fe原子，从而形成了富含Ni和Cr的固溶体。