Différence entre la poudre à base de fer et la poudre à base de nickel pour le rechargement laser

Lors du rechargement laser de pièces en fonte, le choix entre une poudre à base de fer et une poudre à base de nickel influe directement sur les performances, les applications et le coût de la couche de rechargement. La principale différence entre ces deux poudres réside dans leur composition, leurs performances, leur adaptabilité au procédé et leurs applications, comme suit :

1. Différences dans les ingrédients

2. Comparaison des performances principales

1) Propriétés mécaniques

Poudre à base de fer :

• Dureté élevée (HRC 30-60, avec ajustement de la composition, le type à haute teneur en Cr, Mo peut atteindre HRC 50 ou plus), bonne résistance à l'usure ;

• sa résistance est proche de celle de la matrice en fonte (résistance à la traction de 500 à 1000 MPa), sa compatibilité métallurgique avec la fonte est meilleure et la résistance de liaison entre la couche de revêtement et la matrice est élevée (généralement > 300 MPa) ;

• Les modèles à fragilité moyenne et à dureté élevée peuvent présenter une certaine sensibilité aux fissures (le processus de revêtement doit être contrôlé pour réduire les contraintes).

Poudre à base de nickel :

• Dureté moyenne (HRC 20-45, le type faiblement allié est plus doux, le type à haute teneur en Cr, W peut atteindre HRC 40-50), mais excellente ténacité, meilleure résistance aux chocs que la poudre à base de fer ;

• Résistance à la traction légèrement inférieure à celle de la poudre à base de fer fortement alliée (400-800 MPa), mais meilleure plasticité (allongement > 10 %, la poudre à base de fer est généralement

• Résistance d'adhérence légèrement inférieure avec la fonte (généralement 200-300 MPa), mais faible sensibilité aux fissures, ne produit pas facilement de fissures à froid (en raison de la ténacité et des caractéristiques de faible contrainte du nickel).

2) Résistance à la corrosion

Poudre à base de fer : résistance moyenne à la corrosion. La poudre à base de fer ordinaire (faible teneur en chrome) présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et en eau douce, mais est sujette à la rouille en milieux acides et alcalins. La poudre à haute teneur en chrome (> 12 %) offre une meilleure résistance à la corrosion, mais reste inférieure à celle de la poudre à base de nickel.

Poudre à base de nickel : excellente résistance à la corrosion, notamment dans les environnements à haute température, humides, acides et alcalins (tels que les acides organiques, les bases faibles) (car le Ni et le Cr forment un film d’oxyde dense), adaptée aux conditions corrosives.

3) Résistance à la chaleur

Poudre à base de fer : résistance générale à la chaleur, la température de fonctionnement à long terme est généralement

Poudre à base de nickel : forte résistance à la chaleur, peut fonctionner de manière stable dans un environnement à haute température de 600 à 1000 °C (comme la poudre à base de nickel contenant des éléments Cr et W, excellente résistance à l'oxydation et à la fatigue thermique).

4) Compatibilité avec la matrice en fonte

Poudre à base de fer : plus proche du coefficient de dilatation thermique de la fonte (à base de Fe) (la poudre à base de fer a un coefficient d'environ 11-14×10⁻⁶/℃, la fonte a un coefficient d'environ 10-12×10⁻⁶/℃), faible contrainte thermique lors du revêtement, ne se fissure pas facilement en raison de la différence de dilatation thermique (particulièrement adapté aux couches de revêtement épaisses).

Poudre à base de nickel : Son coefficient de dilatation thermique est relativement élevé (environ 13-16 × 10⁻⁶/°C), légèrement différent de celui de la fonte. Elle est sujette aux fissures dues aux contraintes thermiques lors du dépôt de couches épaisses ; il est donc nécessaire d’y remédier par préchauffage, refroidissement lent ou dépôt multicouche.

3. Différences d'adaptabilité des processus

Poudre à base de fer :

• Faible sensibilité à la puissance du laser, fluidité moyenne du bain de fusion, facilité de formation d'une couche de revêtement plane ;

• Contient des éléments désoxydants tels que le Si et le B, présente une tolérance élevée aux impuretés telles que le C et le S dans la fonte (ne produit pas facilement de pores) ;

• Le taux de dilution de la couche de revêtement (la proportion de métal de base mélangée à la couche de revêtement) est moyennement difficile à contrôler, généralement maintenu entre 10 et 20 % (un taux trop élevé peut réduire la dureté).

Poudre à base de nickel :

• Taux d'absorption laser élevé, bonne fluidité du bain de fusion (en particulier la poudre à base de nickel contenant du B et du Si), facile à obtenir une couche de revêtement mince et uniforme ;

• Sensible au carbone dans la fonte. Si la matrice présente une teneur élevée en carbone (comme la fonte grise), la diffusion du carbone dans la couche de revêtement favorise la formation de phases fragiles (comme les carbures réticulés). Il est donc nécessaire de contrôler rigoureusement les paramètres du laser (par exemple, en réduisant la puissance et en augmentant la vitesse de balayage) afin de limiter le taux de dilution (généralement inférieur à 10 %).

• Il réagit facilement avec le soufre (S) présent dans la fonte pour former un eutectique à bas point de fusion (tel que Ni₃S₂), ce qui provoque des fissures thermiques. Il est donc nécessaire de s'assurer que les sulfures de surface sont éliminés lors du prétraitement des pièces en fonte.

4. Scénarios de coûts et d'application

Résumé

• La poudre à base de fer est privilégiée : lorsque l'on recherche un faible coût et une résistance élevée à l'usure, et que les conditions de travail ne nécessitent pas une forte corrosion ou une température élevée (comme pour la réparation de pièces mécaniques ordinaires).

• La poudre à base de nickel est privilégiée lorsque la résistance à la corrosion, la résistance à la chaleur ou une ténacité élevée sont requises et que des coûts plus élevés sont acceptables (par exemple, pour le renforcement de pièces en fonte de précision dans des conditions de travail particulières).