摘 要：為了提高蒸汽發電機葉片（SUS403不銹鋼）的耐磨性能和耐氣蝕性能，采用了4.0kW光纖耦合傳輸半導體激光器堆焊系統，在SUS403不銹鋼葉片上堆焊了鈷基合金（司太立6#）粉末。經試驗確定了最佳的激光熔覆參數，并通過光學顯微鏡、SEM、EDS、XRD、顯微硬度計和磨損試驗機對堆焊層的顯微組織、相組成、微區成分、維氏硬度和耐磨性能進行了研究。結果表明，堆焊層的組織為亞共晶組織，其初晶相由富Co的γ奧氏體組成，而共晶組織由富Co的γ奧氏體和復雜的碳化物組成；堆焊后的葉片使用壽命提高了3倍以上。
關 鍵 詞：激光堆焊；鈷基合金；維氏硬度；耐磨性能；稀釋率；亞共晶組織；初晶相；共晶組織
激光堆焊過程的優點是可以形成一個復合功能結構、低稀釋率、焊接變形小的堆焊層，且通過快速加熱和冷卻的堆焊過程容易獲得優質而耐磨的堆焊層。另外，通過優化激光加工參數（如離焦量、焊接速度及送粉量等）可靈活地控制堆焊層的稀釋率，以滿足使用性能的要求。因此，近幾年，在制造領域，激光表面堆焊技術得到了迅速發展[1-6]。比如，日本汽車工業已將激光堆焊技術應用于汽車發動機進出氣門和氣門座圈的制作；日本核電行業已將激光堆焊技術應用于成套設備的閥門零部件的生產[7]。由于激光光束能量密度高，熱量容易控制，所以對零部件的精密堆焊及薄板件的堆焊尤為適用。
SUS403不銹鋼在高溫下為奧氏體組織，淬火后為馬氏體組織，主要用于工具、發電機葉片、軸承等比較苛刻的環境中[8]。特別是在高溫下長時間工作的蒸汽發電機葉片的前緣部位，由于尺寸薄且受到高溫蒸汽的沖刷，所以容易造成失效（磨損和氣蝕）。為了改善葉片失效部位的性能，往往采用銀基釬焊或TIG焊接方法將司太立6#合金板條焊在葉片的前緣[9]。另外，還有人采用等離子堆焊方法嘗試向葉片的前緣堆焊司太立6#合金粉末。但是，由于釬焊接合強度低，而TIG電弧和等離子電弧的熱源分散，堆焊后葉片的焊接變形大、焊縫成形難于控制且生產效率低，很難滿足葉片的使用性能要求。本研究中嘗試采用了激光堆焊方法，以解決了上述制造方法所帶來的問題。
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