热处理温度对大气等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

摘要

目的研究316L不锈钢涂层在不同热处理温度下组织结构和性能的变化规律,提高该涂层的摩擦学性能。方法利用大气等离子喷涂(APS)技术制备316L不锈钢涂层,对喷涂态涂层进行300~700℃热处理。通过光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析涂层的显微组织和相组成,利用维氏硬度计测试涂层的显微硬度值。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜测试涂层的摩擦系数和磨损率,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察磨痕表面并对磨损机制进行深入分析。结果喷涂态316L不锈钢涂层的厚度约为350?m,显微硬度值为335HV0.1,涂层组织中含有未熔颗粒、孔隙和氧化物等。在干摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.75左右,磨损率为(1.329±0.14)×10-5 mm3/(N·m)。随着热处理温度的升高,涂层扁平颗粒界面处的氧化行为明显,同时涂层内部的孔隙缩小,涂层结构更加致密,使得涂层显微硬度提高了30%。涂层的耐磨性能在700℃热处理条件下最佳,磨损率为(1.149±0.26)×10-5 mm3/(N·m),较喷涂态涂层降低14%,磨损机制以疲劳磨损和粘着磨损为主。结论热处理有助于提高316L不锈钢涂层的显微硬度,700℃热处理可有效提高涂层的耐磨性。