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收稿：2023-05-16，
修回：2024-01-20，
纸质出版：2024-07-25
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为解决窄孔内壁堆焊的可达性差和提高304L不锈钢的耐磨性能，采用激光金属沉积的方式在深30 mm、直径14 mm的304L窄孔内壁制备了一层约2.5 mm厚、致密度为99.9981%、无裂纹、未熔合等缺陷的stellite6耐磨层。通过微纳CT、XRD、金相、硬度测试和摩擦磨损试验等方法，系统研究了耐磨层的组织、相组成、硬度分布和耐磨性能。结果表明，Stellite6耐磨层致密无缺陷，其显微组织从底部到顶部依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。相组成主要为γ-Co、M
23
C
6
、CoCx及（Cr，Fe）
7
C
3
等。熔合线附近各种元素均匀分布，未出现明显聚集。耐磨层的显微硬度平均值是基体304L的2.38倍，且窄孔不同高度位置的显微硬度值相对稳定。耐磨层的磨损率较304L基体降低了29.3%，显示出优异的耐磨性能。该研究为大深宽比内孔壁激光金属沉积耐磨层在核电、能源动力等行业的应用提供了依据。
To solve the poor accessibility of narrow hole inner wall surfacing and enhance the wear resistance of 304L stainless steel
a layer of stellite 6 wear-resistant coating with a thickness of approximately 2.5 mm
density of 99.9981%
and free of cracks and unfused defects was deposited on the inner wall of a 304L narrow hole with a depth of 30 mm and diameter of 14 mm using laser metal deposition. The microstructure
phase composition
hardness distribution
and wear resistance of the wear-resistant layer were systematically investigated through micro-nano CT
XRD
metallographic examination
hardness testing
and friction wear testing. The results revealed that the stellite 6 wear-resistant layer was dense and defect-free
with its microstructure transitioning from planar crystals at the bottom to cellular crystals
dendrites
and equiaxed crystals at the top. The phase composition mainly consists of γ-Co
M
23
C
6
CoCx
and (Cr
Fe)
7
C
3
etc. Various elements are evenly distributed near the fusion line
with no significant aggregation. The average microhardness of the wear-resistant layer is 2.38 times that of the 304L matrix
and the microhardness values at different heights of the narrow hole are relatively stable. The wear rate of the wear-resistant layer is 29.3% lower than that of the 304L matrix
indicating excellent wear resistance. This study provides a ba
sis for the application of laser metal deposition wear-resistant coatings on large depth-width ratio inner hole walls in industries such as nuclear power and energy.
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