Razlika između praha na bazi željeza i praha na bazi nikla za lasersko oblaganje
Kod laserskog oblaganja dijelova od lijevanog željeza, izbor praha na bazi željeza i praha na bazi nikla izravno utječe na performanse, scenarije primjene i cijenu sloja oblaganja. Osnovna razlika između njih dvoje ogleda se u sastavu, performansama, prilagodljivosti procesa i scenarijima primjene, kako slijedi:
1. Razlike u sastojcima
| Vrsta praha | Glavni sastojci | Tipični legirajući elementi |
| Prah na bazi željeza | Na temelju Fe (sadržaj obično > 50%) | Često sadrži Cr, Ni, Mo, Si, B itd. (kao što su Fe-Cr-Ni-Mo sustav, Fe-Si-B sustav) |
| Prah na bazi nikla | Na temelju Ni (sadržaj obično > 50%) | Često sadrži Cr, Mo, W, Co, Si, B itd. (kao što su Ni-Cr-Mo sustav, Ni-Cr-B-Si sustav) |
2. Usporedba osnovnih performansi
1) Mehanička svojstva
Prah na bazi željeza:
• Visoka tvrdoća (HRC 30-60, s prilagodbom sastava, visoki Cr, Mo tip može doseći HRC 50 ili više), dobra otpornost na habanje;
• Čvrstoća je bliska čvrstoći matrice od lijevanog željeza (vlačna čvrstoća 500-1000 MPa), bolja metalurška kompatibilnost s lijevanim željezom, a čvrstoća vezivanja između sloja obloge i matrice je visoka (obično >300 MPa);
• Modeli srednje krhkosti i visoke tvrdoće mogu imati određenu osjetljivost na pukotine (proces oblaganja treba kontrolirati kako bi se smanjilo naprezanje).
Prah na bazi nikla:
• Srednja tvrdoća (HRC 20-45, niskolegirani tip je mekši, visokolegirani Cr, W tip može doseći HRC 40-50), ali izvrsna žilavost, bolja otpornost na udarce od praha na bazi željeza;
• Nešto niža vlačna čvrstoća od visokolegiranog praha na bazi željeza (400-800MPa), ali bolja plastičnost (isklusivost >10%, prah na bazi željeza je obično
• Nešto niža čvrstoća vezivanja s lijevanim željezom (obično 200-300 MPa), ali niska osjetljivost na pukotine, nije lako proizvesti hladne pukotine (zbog žilavosti i niskih naprezanja kod nikla).
2) Otpornost na koroziju
Prah na bazi željeza: srednja otpornost na koroziju. Obični prah na bazi željeza (nizak udio Cr) ima dobru otpornost na atmosfersku i slatkovodnu koroziju, ali je sklon hrđanju u kiselim i alkalnim okruženjima. Prah s visokim udjelom Cr (udio Cr > 12%) ima poboljšanu otpornost na koroziju, ali još uvijek nije tako dobar kao prah na bazi nikla.
Prah na bazi nikla: izvrsna otpornost na koroziju, posebno u uvjetima visoke temperature, vlage, kiselosti i lužine (kao što su organske kiseline, slabe lužine) (jer Ni i Cr tvore gusti oksidni film), pogodan za korozivne uvjete.
3) Otpornost na toplinu
Prah na bazi željeza: opća otpornost na toplinu, dugotrajna radna temperatura je obično
Prah na bazi nikla: jaka otpornost na toplinu, može stabilno raditi u okruženju s visokom temperaturom od 600-1000 ℃ (kao što je prah na bazi nikla koji sadrži Cr i W elemente, izvrsna otpornost na oksidaciju i toplinski umor).
4) Kompatibilnost s matricom od lijevanog željeza
Prah na bazi željeza: bliži koeficijentu toplinskog širenja lijevanog željeza (na bazi Fe) (prah na bazi željeza je oko 11-14×10⁻⁶/℃, lijevano željezo je oko 10-12×10⁻⁶/℃), malo toplinsko naprezanje tijekom oblaganja, nije lako pucati zbog razlike u toplinskom širenju (posebno pogodno za debele slojeve oblaganja).
Prah na bazi nikla: Koeficijent toplinskog širenja je relativno visok (oko 13-16×10⁻⁶/℃), što se neznatno razlikuje od lijevanog željeza. Lako puca zbog toplinskog naprezanja tijekom debelog oblaganja, što je potrebno ublažiti predgrijavanjem, sporim hlađenjem ili slojevitim oblaganjem.
3. Razlike u prilagodljivosti procesa
Prah na bazi željeza:
• Niska osjetljivost na lasersku snagu, srednja fluidnost rastaljenog sloja, lako formiranje ravnog sloja oblaganja;
• Sadrži deoksidacijske elemente poput Si i B, ima visoku toleranciju na nečistoće poput C i S u lijevanom željezu (nije lako stvarati pore);
• Brzina razrjeđivanja sloja oblaganja (udio osnovnog metala pomiješanog u sloj oblaganja) umjereno je teško kontrolirati, obično se kontrolira na 10%-20% (previsoka može smanjiti tvrdoću).
Prah na bazi nikla:
• Visoka stopa apsorpcije lasera, dobra fluidnost rastaljenog sloja (posebno prah na bazi nikla koji sadrži B i Si), lako postizanje tankog i ujednačenog sloja oblaganja;
• Osjetljivo na C u lijevanom željezu. Ako matrica ima visok sadržaj ugljika (kao što je sivi lijevani željez), lako se stvaraju krhke faze (poput mrežnih karbida) zbog difuzije C u sloj plašta. Potrebno je strogo kontrolirati parametre lasera (kao što je smanjenje snage i povećanje brzine skeniranja) kako bi se smanjila stopa razrjeđivanja (obično se zahtijeva da bude manja od 10%);
• Lako reagira sa sumporom (S) u lijevanom željezu stvarajući eutektik niskog tališta (kao što je Ni₃S₂), što rezultira termičkim pukotinama. Potrebno je osigurati da se površinski sulfidi uklone tijekom predobrade dijelova od lijevanog željeza.
4. Troškovi i scenariji primjene
| Dimenzije | Prah na bazi željeza | Prah na bazi nikla |
| Trošak | Niže (oko 1/3-1/2 praha na bazi nikla), isplativo | Visok (zbog visoke cijene metala Ni), visoki trošak |
| Primjenjivi scenariji | 1. Radni uvjeti koji zahtijevaju visoku otpornost na habanje i srednju otpornost na koroziju (kao što su vodilice alatnih strojeva i popravak valjaka); 2. Jeftina, dimenzionalna restauracija ili površinsko ojačavanje dijelova od lijevanog željeza velikog volumena; 3. Zahtjevi za debele slojeve oblaganja (＞2 mm) (kao što je popravak habanja velikih dijelova od lijevanog željeza). | 1. Radni uvjeti koji zahtijevaju visoku otpornost na koroziju i otpornost na toplinu (kao što su kemijska oprema, visokotemperaturni ventili); 2. Scenariji koji zahtijevaju izvrsnu žilavost i otpornost na udarce (kao što su površine zubaca zupčanika, čekići drobilica); 3. Precizno oblaganje tankostijenih ili složeno oblikovanih dijelova od lijevanog željeza (kao što su kalupi, hidraulični dijelovi). |
Sažetak
• Prah na bazi željeza je poželjniji: kada se teži niskoj cijeni i visokoj otpornosti na habanje, a radni uvjeti ne zahtijevaju jaku koroziju ili visoku temperaturu (kao što je popravak običnih mehaničkih dijelova).
• Prah na bazi nikla je poželjniji: kada je potrebna otpornost na koroziju, otpornost na toplinu ili visoka žilavost, a prihvatljivi su i viši troškovi (kao što je jačanje preciznih dijelova od lijevanog željeza pod posebnim radnim uvjetima).
