1、引言

激光熔覆的优点是能够形成一个复合材料的熔覆层；由于激光熔覆热输入量低，所以焊接变形和残余应力小；激光熔覆通过离焦量的改变、熔覆速度的调整和送粉速度的控制可以获得极低稀释率的熔覆层^[1]。因此，在最近几年，激光熔覆在生产应用领域得到了迅速发展^[2]，如日本已将激光熔覆应用于汽车发动机出气阀门的强化^[3]。

复合材料的熔覆层往往是将硬质相颗粒（作为强化相）与具有较好韧性的合金粉末（作为粘结剂）混合后形成的。利用激光快速加热和冷却的特点，在硬质相颗粒还没有分解前熔池就凝固结晶，从而使硬质相颗粒镶嵌在韧性较好的合金粉末基体上，以提高熔覆层的使用性能^[4]。作为硬质相颗粒，WC被广泛地采用了；作为粘结剂，Ni基合金、Co基合金和Fe基合金被广泛地采用了。如Ni基合金+WC^[5]、Co基合金+ WC^[6]和Fe基合金+WC。虽然熔覆层的耐磨性能随WC含量的增加而增加，但是熔覆层的脆硬性也随之增加，导致熔覆层的裂纹敏感性提高^[6-11]。为了降低熔覆层裂纹敏感性，通常采用了预热方法。但是，有关预热温度、WC含量和单道熔覆方法对熔覆层裂纹敏感性的影响研究，还没有详细的报道。本试验中，采用额定输出功率2.4kW连续波CO₂激光熔覆系统，将Co基合金（Stellite-6）与WC的混合粉末熔覆于低碳钢（SM400B）的表面上。

2、试验条件与设备

试板尺寸为100×50×9mm的低碳钢板SM400B（0.13%C、0.19%Si、0.66%Mn、0.016%P、0.005%S、余量为Fe）。Co基合金粉末Stellite-6（1.08%C、1.27%S、1.63%Ni、8.32%Cr、2.04%Fe、4.33%、余量为Co）的粒度为63-250μm。VC粉末（99.7%VC）的粒度为45μm。试板表面的粗糙度（Rz）约为50μm。熔覆前，将试板的表面用丙酮清洗。

激光熔覆系统示意图如图1所示。该系统采用了额定输出功率为6kW 光纤IPG激光器，激光束的能量分布近似为高斯分布（TEM_00*）。