3  激光表面合金化技術(shù)修復(fù)失效軋輥的前景展望

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年我國(guó)累計(jì)生產(chǎn)鋼材21667萬(wàn)噸 [32]。通過(guò)修復(fù)軋輥再利用可增加直接經(jīng)濟(jì)效益約6億元。另外軋輥修復(fù)后可以大大延長(zhǎng)其在機(jī)時(shí)間，減少換輥次數(shù)和時(shí)間，減少頻繁的軋輥事故，降低直接損失2～5倍的相關(guān)損失和間接損失。

激光表面改性技術(shù)普遍存在處理后材料表層存在裂紋等缺陷。合金化工藝參數(shù)、合金化層成分和基體均對(duì)合金化層裂紋有重要影響[33]。合金化層成分的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。

⑴添加具有高硬度、高強(qiáng)度、高剛度、低密度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定特性，以及高溫下優(yōu)良的力學(xué)性能的復(fù)合碳化物陶瓷材料，以提高軋輥高溫耐磨耐蝕性；

⑵由于納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等使其相對(duì)于非納米尺寸的粒子熔點(diǎn)低、表面活性高、吸光性好等優(yōu)點(diǎn)；并且納米粒子在激光作用形成的熔池內(nèi)能夠快速均勻化，減少缺陷，降低裂紋敏感性，故合金化層涂料以納米尺度存在更有利。

另外，由于工廠實(shí)際生產(chǎn)的復(fù)雜性，現(xiàn)場(chǎng)一般不對(duì)軋輥進(jìn)行合金化前預(yù)熱處理和后退火等處理。但寶鋼梅山鋼鐵股份公司采用的多功能輥體堆焊裝置已成功在該廠得到應(yīng)用，效果很好，該裝置也可在很多軋鋼廠應(yīng)用[34]。其他企業(yè)可以自行設(shè)計(jì)的類似配套設(shè)備對(duì)軋輥進(jìn)行上述預(yù)處理和后處理后，對(duì)降低裂紋亦有益處?？删C合考慮多方面因素決定其必要性。

由于激光表面合金化處理軋輥速度快，效率高，成本低，質(zhì)量好、無(wú)污染；伴隨著可以有效減少涂層裂紋的納米涂層、梯度涂層等多種合金化涂層的不斷出現(xiàn)，激光表面合金化技術(shù)在修復(fù)軋輥中以及未來(lái)的熱處理行業(yè)中將會(huì)有更大的發(fā)展。

將激光的熱作用和金屬材料的表面改性結(jié)合起來(lái)的“激光局部強(qiáng)化法”，可實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件應(yīng)力集中部位的改性[35～37]；采用原位氣體合金化技術(shù)對(duì)鈦合金可實(shí)現(xiàn)氣體氮化[38]，用激光合金化方法原位反應(yīng)可合成金屬間化合物#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#[39]；應(yīng)用激光快速熔凝技術(shù)，可大幅度提高引進(jìn)汽油機(jī)凸輪軸的使用性能[40]。這些成果是激光技術(shù)在諸多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用的范例。最近，對(duì)國(guó)內(nèi)外熱軋板材、線材、棒材等大多數(shù)鋼材熱軋中廣泛采用的無(wú)限冷硬合金鑄鐵軋輥進(jìn)行表面處理的初步研究結(jié)果表明，在優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下，利用高功率激光器對(duì)預(yù)涂于軋輥表面的納米碳化物陶瓷粉末掃描后，可以得到顯微硬度為1160HV(約71HRC)、厚度為0.45mm的合金化層，該技術(shù)有望應(yīng)用于軋輥的修復(fù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

如何修復(fù)失效軋輥，一直是軋輥制造業(yè)面臨的重大問(wèn)題。在現(xiàn)有的各種軋輥修復(fù)表面技術(shù)中激光表面合金化技術(shù)以其各種優(yōu)越性在軋輥修復(fù)中擁有廣泛的市場(chǎng)前景。其處理軋輥可以大大提高。