Research on the Microstructure and Performance of Dual-layer Wear-resistant Alloy Steel Plate with Laser Cladding

WU Xiaojun; MA Jun; FENG Min; LI Yuliang; SU Xiaoming; XIANG Yu; WEN Guodong

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2026.07.12

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Research on the Microstructure and Performance of Dual-layer Wear-resistant Alloy Steel Plate with Laser Cladding
Vol. 56, Issue 7, Pages: 94-98(2026)
Received：20 May 2025，

Revised：2025-09-05，

Published：20 July 2026
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.07.12
稿件说明：

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毋晓军，马君，冯敏，等.合金钢激光熔覆复合耐磨板组织和性能研究［J］.电焊机，2026，56（7）：94-98. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.07.12.

WU Xiaojun, MA Jun, FENG Min, et al.Research on the Microstructure and Performance of Dual-layer Wear-resistant Alloy Steel Plate with Laser Cladding[J].Electric Welding Machine, 2026, 56(7): 94-98. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.07.12.

摘要

为了提升煤矿钻探装备耐磨构件的硬度和耐磨性，基于激光熔覆技术，以Q345钢为基板，以Fe基合金粉末为熔覆材料，成形了耐磨板，研究了耐磨板的显微组织、显微硬度以及冲击功。结果表明，激光熔覆层质量良好，没有出现明显气孔和裂纹，熔覆层与基体呈致密的冶金结合。熔覆层的显微组织主要为柱状晶和等轴晶，其显微硬度最高值约为600 HV，复合板的硬度和耐磨性明显提升。试样的冲击功约为20J，断裂类型为混合断裂。该研究可为改善耐磨板的耐磨性能提供相关研究依据。

Abstract

In order to improve the hardness and wear resistance of the guide rails of the drilling rig

based on laser cladding technology

a wear-resistant plate was formed by using Q345 steel as the base plate and Fe-based alloy powder as the cladding material. The microstructure

microhardness and impact energy of the wear-resistant layer were studied. The results show that the laser cladding layer has good quality

there are no obvious pores and cracks

and the laser cladding layer and the matrix form a dense metallurgical bond. The microstructure of the cladding layer mainly consists of columnar crystal and equiaxial crystal. The maximum microhardness is 600 HV

and the hardness and wear resistance are significantly improved. The impact energy of the sample is about 20J

and the fracture type is mixed fracture. This study can provide relevant research basis for improving the wear resistance of wear-resistant plates.

关键词

Keywords

references

鄢忠方 . 激光熔覆技术在钻机耐磨导轨上的应用［J］. 煤矿机械， 2022 ， 43 （ 12 ）： 159 - 160 .

YAN Z F . Application of laser cladding technology on wear-resistant guide rails of drilling rigs ［J］. Coal Mining Machinery ， 2022 ， 43 （ 12 ）： 159 - 160 .

林道杰 . 导轨副摩擦磨损试验及耐磨性提升关键技术研究［D］. 南京：南京理工大学， 2021 .

Lin D J . Research on friction and wear test of guide rail pair and key technology for improving wear resistance ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Science and Technology ， 2021 .

龚泽东，龚海军，高正源，等 . 45钢表面激光熔覆铁基不锈钢粉末工艺研究［J］. 热加工工艺， 2025 ， 54 （ 20 ）： 137 - 142 .

GONG Z D ， GONG H J ， GAO Z Y ， et al . Study of Laser Cladding Iron-based Stainless Steel Powder Process on 45 Steel Surface ［J］. Hot Working Technology ， 2025 ， 54 （ 20 ）： 137 - 142 .

关天宇，张旭 . 车轮表面激光熔覆铁基粉末熔覆层组织研究［J］. 机械工程与自动化， 2025 ， 54 （ 1 ）： 160 - 164 .

GUAN T Y ， ZHANG X . Study on the Microstructure of Iron-based Powder Cladding Layer for Laser Cladding on Wheel Surface ［J］. Mechanical Engineering and Automation ， 2025 ， 54 （ 1 ）： 160 - 164

杨林 . 激光增铬、增碳强化单元体对严重非均匀磨损导轨的修复研究［D］. 长春：吉林大学， 2018 .

YANG L . Study on the repair of severe non-uniform wear guide rail by laser chromization and carburization reinforcement unit ［D］. Changchun ： Jilin University ， 2018 .

林一鸣，师文庆，江龙威，等 . 添加MoS2对激光熔覆铁基涂层耐磨性能的影响［J］. 激光技术， 2025 ， 49 （ 4 ）： 556 - 563 .

LIN Y M ， SHI W Q ， JIANG L W ， et al . Effect of MoS2 addition on the wear resistance of laser cladding iron-based coatings ［J］. Laser Technology ， 2025 ， 49 （ 4 ）： 556 - 563 .

Liu P Y ， Li H ， Zhang R H ， et al . Wear Resistance of Laser Cladding TiC Particle-Reinforced Fe-based Gradient Coating ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2024 ， 53 （ 03 ）： 632 - 643 .

吴朝锋，马明星，刘文今，等 . 激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层及其耐磨性的研究［J］. 金属学报， 2009 ， 45 （ 08 ）： 1013 - 1019 .

Wu C F ， Ma X X ， Liu W J ， et al . Study on in-situ preparation of composite carbide particle-reinforced iron-based composite coatings and their wear resistance ［J］. Acta Metallurgica Sinica ， 2009 ， 45 （ 08 ）： 1013 - 1019 .

曹金龙，杨学锋，王守仁，等 . 45钢表面激光熔覆Ni60-TiC陶瓷涂层的耐磨耐蚀性能［J］. 稀有金属材料与工程， 2020 ， 49 （ 02 ）： 611 - 617 .

CAO J L ， YANG X F ， WANG Shouren ， et al . Wear and corrosion resistance of laser cladding Ni60-TiC ceramic coating on the surface of 45 steel ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2020 ， 49 （ 02 ）： 611 - 617 .

尹燕，李志慧，李辉，等 . 铸轧辊套表面超高速激光熔覆钴基熔覆层高温耐磨性能［J］. 焊接学报， 2021 ， 42 （ 09 ）： 81 - 92 .

YIN Y ， LI Z H ， LI H ， et al . High-Temperature Wear Resistance of Ultra-High-Speed Laser Cladding Cobalt

-Based Coatings on the Surface of Cast Roll Sleeves ［J］. Journal of Welding Science ， 2021 ， 42 （ 09 ）： 81 - 92 .

丁清苗，李瑶治，王银娜 . 扫描速度对X90钢表面激光熔覆哈氏合金C276涂层耐蚀耐磨性能的影响［J］. 热加工工艺， 2025 ， 54 （ 2 ）： 28 - 36 .

DING Q M ， LI Y Z ， WANG Y N . Effect of Scanning Speed on Corrosion and Wear Resistance of Laser Cladding Hastelloy C276 Coating on X90 Steel ［J］. thermal processing technology ， 2025 ， 54 （ 2 ）： 28 - 36 .

李坤，房嘉辉，廖若冰，等 . 高性能金属激光能量场表面热处理技术研究现状及展望［J］. 中国激光， 2024 ， 51 （ 04 ）： 1 - 17 .

LI K ， FANG J H ， LIAO R B ， et al . Research Status and Prospect of Surface Heat Treatment Technology for High Performance Metal Laser Energy Field ［J］. Chinese Lasers ， 2024 ， 51 （ 04 ）： 1 - 17 .

齐泓钧，坚永鑫，陈子晗，等 . 超高速激光熔覆技术及其耐磨蚀涂层材料研究进展［J］. 热加工工艺， 2024 ， 53 （ 16 ）： 1 - 8 .

QI H J ， JIAN Y X ， CHEN Z H ， et al . Research progress of ultra-high-speed laser cladding technology and its wear-resistant coating materials ［J］. Thermal working technology ， 2024 ， 53 （ 16 ）： 1 - 8 .

陈月明，肖华强，林波，等 . 激光熔覆Ti3V2Nb基轻质高熵合金涂层耐磨性能的研究［J］. 激光技术， 2024 ， 48 （ 06 ）： 891 - 899 .

CHEN Y M ， XIAO H Q ， LIN B ， et al . Study on Wear Resistance of Laser Cladding Ti3V2Nb-based Lightweight High Entropy Alloy Coatings ［J］. Laser Technology ， 2024 ， 48 （ 06 ）： 891 - 899 .

李振岗，王海燕，张建勋 . 表面改性技术在石油钻采设备零部件中的应用［J］. 热加工工艺， 2018 ， 47 （ 22 ）： 27 - 31 .

LI Z G ， WANG H Y ， ZHANG J X . Application of surface modification technology in oil drilling and production equipment parts ［J］. Thermal Processing Technology ， 2018 ， 47 （ 22 ）： 27 - 31 .

Shi R ， Khairallah S A ， Roehling T T ， et al . Microstructural control in metal laser powder bed fusion additive manufacturing using laser beam shaping strategy ［J］. Acta Materialia ， 2020 ， 184 ： 284 - 305 .

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