摘 要：为了提高蒸汽发电机叶片（SUS403不锈钢）的耐磨性能和耐气蚀性能，采用了4.0kW光纤耦合传输半导体激光器堆焊系统，在SUS403不锈钢叶片上堆焊了钴基合金（司太立6#）粉末。经试验确定了最佳的激光熔覆参数，并通过光学显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计和磨损试验机对堆焊层的显微组织、相组成、微区成分、维氏硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明，堆焊层的组织为亚共晶组织，其初晶相由富Co的γ奥氏体组成，而共晶组织由富Co的γ奥氏体和复杂的碳化物组成；堆焊后的叶片使用寿命提高了3倍以上。

关 键 词：激光堆焊；钴基合金；维氏硬度；耐磨性能；稀释率；亚共晶组织；初晶相；共晶组织

激光堆焊过程的优点是可以形成一个复合功能结构、低稀释率、焊接变形小的堆焊层，且通过快速加热和冷却的堆焊过程容易获得优质而耐磨的堆焊层。另外，通过优化激光加工参数（如离焦量、焊接速度及送粉量等）可灵活地控制堆焊层的稀释率，以满足使用性能的要求。因此，近几年，在制造领域，激光表面堆焊技术得到了迅速发展^[1-6]。比如，日本汽车工业已将激光堆焊技术应用于汽车发动机进出气门和气门座圈的制作；日本核电行业已将激光堆焊技术应用于成套设备的阀门零部件的生产^[7]。由于激光光束能量密度高，热量容易控制，所以对零部件的精密堆焊及薄板件的堆焊尤为适用。

SUS403不锈钢在高温下为奥氏体组织，淬火后为马氏体组织，主要用于工具、发电机叶片、轴承等比较苛刻的环境中^[8]。特别是在高温下长时间工作的蒸汽发电机叶片的前缘部位，由于尺寸薄且受到高温蒸汽的冲刷，所以容易造成失效（磨损和气蚀）。为了改善叶片失效部位的性能，往往采用银基钎焊或TIG焊接方法将司太立6#合金板条焊在叶片的前缘^[9]。另外，还有人采用等离子堆焊方法尝试向叶片的前缘堆焊司太立6#合金粉末。但是，由于钎焊接合强度低，而TIG电弧和等离子电弧的热源分散，堆焊后叶片的焊接变形大、焊缝成形难于控制且生产效率低，很难满足叶片的使用性能要求。本研究中尝试采用了激光堆焊方法，以解决了上述制造方法所带来的问题。

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