La diferencia entre el polvo a base de hierro y el polvo a base de níquel para el revestimiento láser.

En el revestimiento láser de piezas de hierro fundido, la elección del polvo a base de hierro o de níquel afecta directamente al rendimiento, los escenarios de aplicación y el coste de la capa de revestimiento. La principal diferencia entre ambos radica en su composición, rendimiento, adaptabilidad al proceso y escenarios de aplicación, como se detalla a continuación:

1. Diferencias en los ingredientes

2. Comparación del rendimiento principal

1) Propiedades mecánicas

Polvo a base de hierro:

• Alta dureza (HRC 30-60, con ajuste de composición, los tipos con alto contenido de Cr y Mo pueden alcanzar HRC 50 o superior), buena resistencia al desgaste;

• Su resistencia es similar a la de la matriz de hierro fundido (resistencia a la tracción de 500 a 1000 MPa), presenta una mejor compatibilidad metalúrgica con el hierro fundido y la fuerza de unión entre la capa de revestimiento y la matriz es alta (generalmente >300 MPa);

• Los modelos de fragilidad media y alta dureza pueden presentar cierta sensibilidad al agrietamiento (es necesario controlar el proceso de revestimiento para reducir la tensión).

Polvo a base de níquel:

• Dureza media (HRC 20-45, el tipo de aleación baja es más blando, el tipo con alto contenido de Cr y W puede alcanzar HRC 40-50), pero excelente tenacidad, mejor resistencia al impacto que el polvo a base de hierro;

• Resistencia a la tracción ligeramente inferior a la del polvo de hierro de alta aleación (400-800 MPa), pero mejor plasticidad (elongación > 10 %, mientras que la del polvo de hierro suele ser

• Presenta una resistencia de unión ligeramente inferior con el hierro fundido (normalmente entre 200 y 300 MPa), pero tiene una baja sensibilidad a las grietas y no es fácil que se produzcan grietas en frío (debido a la tenacidad y las bajas características de tensión del níquel).

2) Resistencia a la corrosión

Polvo a base de hierro: resistencia a la corrosión media. El polvo común a base de hierro (bajo en Cr) presenta buena resistencia a la corrosión atmosférica y en agua dulce, pero es propenso a oxidarse en ambientes ácidos y alcalinos. El tipo con alto contenido de Cr (Cr > 12%) ofrece una mayor resistencia a la corrosión, aunque no tan buena como la del polvo a base de níquel.

Polvo a base de níquel: excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes de alta temperatura, húmedos, ácidos y alcalinos (como ácidos orgánicos y álcalis débiles) (debido a que el Ni y el Cr forman una película de óxido densa), adecuado para condiciones corrosivas.

3) Resistencia al calor

Polvo a base de hierro: resistencia general al calor, la temperatura de trabajo a largo plazo suele ser

Polvo a base de níquel: fuerte resistencia al calor, puede funcionar de forma estable en entornos de alta temperatura de 600-1000 ℃ (como el polvo a base de níquel que contiene elementos Cr y W, excelente resistencia a la oxidación y a la fatiga térmica).

4) Compatibilidad con matriz de hierro fundido

Polvo a base de hierro: más cercano al coeficiente de expansión térmica del hierro fundido (a base de Fe) (el polvo a base de hierro tiene un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 11-14×10⁻⁶/℃, mientras que el hierro fundido tiene un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 10-12×10⁻⁶/℃), presenta una baja tensión térmica durante el revestimiento y no se agrieta fácilmente debido a la diferencia de expansión térmica (especialmente adecuado para capas de revestimiento gruesas).

Polvo a base de níquel: Su coeficiente de dilatación térmica es relativamente alto (aproximadamente 13-16 × 10⁻⁶/°C), ligeramente diferente al del hierro fundido. Es propenso a agrietarse debido a las tensiones térmicas durante el revestimiento grueso, lo que requiere mitigarlo mediante precalentamiento, enfriamiento lento o revestimiento por capas.

3. Diferencias en la adaptabilidad del proceso

Polvo a base de hierro:

• Baja sensibilidad a la potencia del láser, fluidez media del baño de fusión, facilidad para formar una capa de revestimiento plana;

• Contiene elementos desoxidantes como Si y B, y tiene una alta tolerancia a impurezas como C y S en el hierro fundido (no es fácil que se formen poros);

• La tasa de dilución de la capa de revestimiento (la proporción de metal base mezclado con la capa de revestimiento) es moderadamente difícil de controlar, y generalmente se mantiene entre el 10 % y el 20 % (un valor demasiado alto puede reducir la dureza).

Polvo a base de níquel:

• Alta tasa de absorción del láser, buena fluidez del baño de fusión (especialmente en polvo a base de níquel que contiene B y Si), facilidad para lograr una capa de revestimiento delgada y uniforme;

• Sensible al carbono en el hierro fundido. Si la matriz tiene un alto contenido de carbono (como el hierro fundido gris), es fácil que se formen fases frágiles (como carburos reticulados) debido a la difusión del carbono en la capa de revestimiento. Es necesario controlar estrictamente los parámetros del láser (como reducir la potencia y aumentar la velocidad de escaneo) para reducir la tasa de dilución (generalmente se requiere que sea inferior al 10%).

• Reacciona fácilmente con el azufre (S) en el hierro fundido para formar eutécticos de bajo punto de fusión (como Ni₃S₂), lo que provoca fisuras térmicas. Es necesario asegurar la eliminación de los sulfuros superficiales durante el pretratamiento de las piezas de hierro fundido.

4. Coste y escenarios de aplicación

Resumen

• Se prefiere el polvo a base de hierro cuando se busca un bajo costo y una alta resistencia al desgaste, y las condiciones de trabajo no requieren una corrosión intensa ni altas temperaturas (como la reparación de piezas mecánicas comunes).

• Se prefiere el polvo a base de níquel cuando se requiere resistencia a la corrosión, resistencia al calor o alta tenacidad, y se aceptan costos más elevados (como por ejemplo, para reforzar piezas de hierro fundido de precisión en condiciones de trabajo especiales).