นามธรรม: ชั้นโลหะผสมโคบอลต์ Stellite6 ถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวสแตนเลส 316L โดยใช้กระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์แบบป้อนลวด ได้มีการวิเคราะห์การก่อตัว อัตราการเจือจาง โครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบทางเคมี ความแข็งระดับจุลภาค และความต้านทานการสึกหรอของชั้นเคลือบ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่ากระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์สองชั้นสามารถรับประกันการก่อตัวของชั้นเคลือบที่ดีที่สุด โดยมีอัตราการเจือจางต่ำกว่า 5% และอัตราการเจือจางมีความสม่ำเสมอ โครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบเป็นโครงสร้างแบบซับยูเทคติก ประกอบด้วยสารละลายของแข็งที่อุดมไปด้วยโคบอลต์แบบเดนไดรต์และคาร์ไบด์ยูเทคติกแบบเครือข่าย โดยมีคาร์ไบด์แบบเครือข่ายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าในชั้นบนเมื่อเทียบกับชั้นล่าง กระบวนการเคลือบสองชั้นส่งผลให้ความแข็งเพิ่มขึ้นเป็นขั้นๆ ในทิศทางแนวตั้งของชั้นเคลือบ ซึ่งจะคงที่หลังจากความหนาถึง 1.8 มม. ความแข็งระดับจุลภาคในแนวนอนของชั้นเคลือบใกล้กับพื้นผิวมีความสม่ำเสมอค่อนข้างดี โดยมีค่าตั้งแต่ 450 HV ถึง 550 HV กระบวนการเคลือบสองชั้นแสดงให้เห็นถึงความต้านทานการสึกหรอที่เหนือกว่า โดยมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0.37 และลดการสูญเสียมวลลง 53.9% เมื่อเทียบกับวัสดุพื้นฐาน กลไกการสึกหรอของกระบวนการเคลือบสองชั้นเปลี่ยนจากการสึกหรอแบบยึดติดของวัสดุพื้นฐานไปเป็นการสึกหรอแบบขัดถู

เหล็กกล้าไร้สนิม 316L เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีการเติมโมลิบเดนัมลงใน 18Cr-8Ni ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมในสภาพแวดล้อมที่มีคลอรีน และมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลังงาน เคมี และสาขาอื่นๆ เพื่อผลิตท่อและชิ้นส่วนโครงสร้างในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อน [1-2] เพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของ 316L จำเป็นต้องเตรียมชั้นฟังก์ชันที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมบนพื้นผิว [3]

วิธีการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้กันทั่วไปคือการชุบโครเมียมทางเคมี แต่กระบวนการของวิธีนี้ก่อให้เกิดมลพิษอย่างร้ายแรง และคุณภาพของการเคลือบไม่คงที่ การเคลือบและพื้นผิวไม่ได้ยึดติดกันด้วยโลหะวิทยา และมีความเสี่ยงที่การเคลือบจะหลุดลอกเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน [4] โลหะผสมโคบอลต์ (โลหะผสมสเตลไลต์) มีความแข็งแรง ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนสูงทั้งที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง และเป็นวัสดุชั้นที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนที่เหมาะสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง [5] ปัจจุบัน การเชื่อมด้วยอาร์กอาร์กอน การเชื่อมด้วยพลาสมาอาร์ก และวิธีการเคลือบหรือวิธีการพ่นอื่นๆ มักใช้เพื่อสร้างพันธะทางโลหะวิทยาระหว่างโลหะผสมโคบอลต์และพื้นผิวเพื่อให้ได้ชั้นโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม Sankarapandian และคณะ [6] ใช้การเชื่อมด้วยอาร์กอาร์กอนเพื่อเคลือบโลหะผสมสเตลไลต์ 6 บนพื้นผิว A36 ยิ่งมีคาร์ไบด์ในชั้นโลหะผสม Stellite6 มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวได้ดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม โลหะผสมโคบอลต์มักมีประสิทธิภาพที่แตกต่างจากพื้นผิวมาก พลังงานของการเคลือบด้วยอาร์คมีขนาดใหญ่และกระจายตัว ซึ่งอาจนำไปสู่การเจือจางของสารเคลือบในอัตราสูงและมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ง่าย [7] การพ่นด้วยเปลวไฟออกซิอะเซทิลีนถูกนำมาใช้ในการเตรียมการเคลือบ เนื่องจากอุณหภูมิศูนย์กลางของเปลวไฟต่ำกว่าอาร์คไฟฟ้า อัตราการเจือจางควบคุมได้ง่าย และอุปกรณ์เข้าถึงได้ง่าย Sun Delin [8] ใช้กระบวนการพ่นผงด้วยเปลวไฟออกซิอะเซทิลีนเพื่อทำการเคลือบผิวบนลูกกลิ้งผนังบางกลวง ด้วยการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวด การอุ่นล่วงหน้า การระบายความร้อนอย่างช้าๆ และมาตรการอื่นๆ ทำให้ได้สารเคลือบที่มีการขึ้นรูปที่ดีและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม Costel-Relu et al. [9] ใช้การพ่นด้วยเปลวไฟออกซิอะเซทิลีนของสารเคลือบคอมโพสิต NiCrBSi/WC-12Co บนพื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิมเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนจากโพรงอากาศของพื้นผิว อย่างไรก็ตาม วิธีนี้เป็นการทำงานด้วยมือ และมีปัญหาต่างๆ เช่น การควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการพ่น การใช้แรงงานมาก และคุณภาพการเคลือบที่ไม่คงที่เนื่องจากอิทธิพลของมนุษย์

การเคลือบด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้เลเซอร์ในการหลอมวัสดุเคลือบลงบนพื้นผิวของวัสดุรองรับอย่างรวดเร็ว จากนั้นทำให้แข็งตัวอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้ชั้นฟังก์ชันที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งสร้างพันธะทางโลหะวิทยากับวัสดุรองรับ [10] การเคลือบด้วยเลเซอร์มีข้อดีคือพลังงานเข้มข้น อัตราการเจือจางต่ำ ประสิทธิภาพของชั้นเคลือบที่ดี และการทำงานอัตโนมัติที่ง่าย นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดเลเซอร์ยังสามารถน้อยกว่า 1 มม. และการควบคุมมีความแม่นยำมากกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการปรับสภาพพื้นผิวอื่นๆ [11] Soltanipour et al. [12] ศึกษาผลของพารามิเตอร์กระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์ต่อโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบผง Stellite6 บนวัสดุรองรับสแตนเลส X19CrMoNbVN11-1 การเพิ่มกำลังเลเซอร์นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของผลึกเซลลูลาร์ที่ส่วนต่อประสานของชั้นเคลือบและผลึกทรงกลมบนพื้นผิว โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม จะได้ชั้นเคลือบที่หลอมรวมได้ดีและปราศจากข้อบกพร่อง Maximilian et al. [13] การเคลือบผงโลหะผสม Stellite6 ด้วยเลเซอร์บนพื้นผิวเหล็กหล่อสีเทา และศึกษาผลของกำลังเลเซอร์ต่ออัตราการเจือจาง รูปทรง และความแข็งของชั้นเคลือบ พวกเขาพบว่ากำลังที่ต่ำกว่าส่งผลให้โครงสร้างละเอียดขึ้นและมีคาร์ไบด์มากขึ้น จึงได้การเคลือบที่มีความแข็งสูงขึ้น Wang Weidong และคณะ [14] ทำการเคลือบผงโลหะผสม Stellite6 ด้วยเลเซอร์หลายรอบบนพื้นผิวของเหล็กกล้าแม่พิมพ์ร้อน H13 และพบว่าชั้นเคลือบหลายรอบมีความแข็งมากกว่าชั้นเคลือบรอบเดียว และความผันผวนของความแข็งตามแนวยาวมีมากกว่า แต่ไม่ส่งผลต่อแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงความแข็งโดยรวม ในที่สุด การเคลือบด้วยเลเซอร์ช่วยเพิ่มความแข็งระดับจุลภาคและปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Leunda et al. [15] ใช้การเคลือบด้วยเลเซอร์เพื่อเตรียมชั้นเคลือบ NiCr-WC บนผนังด้านในของชิ้นส่วนที่มีรูทรงกระบอกคู่ โดยการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสม พื้นผิวถูกให้ความร้อนล่วงหน้าถึง 350°C และมีการเพิ่มชั้นบัฟเฟอร์กลางเพื่อลดแนวโน้มการแตกร้าวของชั้นเคลือบ อัตราการใช้ประโยชน์ของวัสดุเคลือบได้รับการปรับปรุงโดยการใช้ผงที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ และในที่สุดก็สามารถเตรียมชั้นเคลือบที่มีรูปร่างดีและยอดเยี่ยมบนผนังด้านในของรูทรงกระบอกคู่ที่มีความยาว 300 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 110 มม. Zhu Mingdong et al. [16] ได้ทำการเคลือบด้วยเลเซอร์ผงโลหะผสม Stellite6 บนระนาบของเหล็กกล้าไร้สนิม 304LN และผนังด้านในของรูขนาดเล็ก โดยการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์บนระนาบให้เหมาะสม ทำให้ได้ชั้นเคลือบที่มีอัตราการเจือจางต่ำและปราศจากข้อบกพร่อง ผลการทดสอบการสึกหรอและการทดสอบการกัดกร่อนแสดงให้เห็นว่าการเคลือบด้วยเลเซอร์ช่วยปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวและผนังด้านในของรูเล็กๆ ปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับการเคลือบด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมโคบอลต์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่วัสดุผง อย่างไรก็ตาม การเคลือบด้วยเลเซอร์ของวัสดุผงมีปัญหาเรื่องการใช้ประโยชน์จากวัสดุต่ำและมลภาวะสูง นอกจากนี้ ความไม่ต่อเนื่องของวัสดุผงทำให้เลเซอร์กระทำต่อพื้นผิวได้ง่าย ส่งผลให้เกิดความเครียดจากความร้อนสูง จำเป็นต้องมีมาตรการควบคุมอุณหภูมิบางอย่างเพื่อป้องกันการแตกร้าว การเสียรูป และปัญหาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อระหว่างลวดและเลเซอร์ดีขึ้น การควบคุมอุณหภูมิจึงน้อยลง และอัตราการใช้ประโยชน์จากวัสดุใกล้เคียง 100% ดังนั้นจึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง [17] ดังนั้น บทความนี้จึงใช้เทคนิคการเคลือบด้วยเลเซอร์แบบป้อนลวดเพื่อเตรียมชั้นเคลือบโลหะผสมโคบอลต์ Stellite6 หนา 3 มม. บนพื้นผิว 316L ศึกษาอิทธิพลของกระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์ต่ออัตราการเจือจางและคุณภาพการขึ้นรูปของชั้นเคลือบ วิเคราะห์อิทธิพลของกระบวนการเคลือบต่อโครงสร้างและประสิทธิภาพ และให้พื้นฐานเชิงทดลองสำหรับการปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและอายุการใช้งานของพื้นผิวสแตนเลส 316L

1 วัสดุและวิธีการทดลอง

• วัสดุเคลือบด้วยเลเซอร์

ในการทดสอบได้เลือกแผ่นรองพื้นขนาด 30 มม. × 30 มม. × 10 มม. โดยวัสดุแผ่นรองพื้นคือสแตนเลส 316L และวัสดุหุ้มคือลวดเชื่อมแข็ง Stellite6 ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.2 มม. ส่วนประกอบทางเคมีของวัสดุแผ่นรองพื้นและวัสดุหุ้มแสดงในตารางที่ 1

• วิธีการหุ้มด้วยเลเซอร์

ในการทดลองใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ YLS-4000 โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดเลเซอร์ 200 ไมโครเมตร ระหว่างกระบวนการเคลือบผิว ใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรม 6 แกน MOTOMAN NX100 ในการควบคุมการเคลื่อนที่ และใช้อุปกรณ์จับยึดลวดเชื่อมเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของลวดเชื่อมและเลเซอร์ให้อยู่ในแนวเดียวกัน วิธีการป้อนลวดเป็นแบบป้อนด้านข้าง พื้นผิวของวัสดุรองรับถูกขัดเงาก่อนการเคลือบผิวและทำความสะอาดด้วยเอทานอลปราศจากน้ำ เพื่อกำจัดสิ่งสกปรก เช่น คราบออกไซด์และน้ำมัน ระหว่างการเคลือบผิว ใช้เส้นทางรูปทรงโค้งเพื่อทำการเคลือบผิวหลายชั้นบนพื้นผิวของวัสดุรองรับ ความหนาของการเคลือบผิวคือ 3 มิลลิเมตร และเพื่อให้ได้ความหนาที่สม่ำเสมอ จึงทำการเคลือบผิวเพิ่มอีกชั้นที่ขอบของวัสดุรองรับเพื่อป้องกันไม่ให้บ่อหลอมเหลวยุบตัว การทดลองได้เลือกกลุ่มตัวอย่างพารามิเตอร์ของกระบวนการเคลือบผิวด้วยการป้อนลวดเลเซอร์หลายกลุ่มมาวิเคราะห์ โดยพิจารณาจากสามปัจจัย ได้แก่ กำลังของเลเซอร์ ความเร็วในการป้อนลวด และจำนวนชั้นของการเคลือบผิว แผนการทดสอบเฉพาะแสดงอยู่ในตารางที่ 2 พารามิเตอร์กระบวนการหุ้มที่เหลือ ได้แก่ อัตราการทับซ้อน 50% ก๊าซอาร์กอนบริสุทธิ์ 99.9% สำหรับก๊าซปกคลุมแบบโคแอกเซียล และอัตราการไหลของก๊าซ 20 ลิตร/นาที

• วิธีการตรวจจับ

ตัวอย่างบล็อกสองชิ้นขนาด 5.5 มม. × 4 มม. × 10 มม. ถูกตัดจากชั้นเคลือบใกล้กึ่งกลางและใกล้ขอบโดยใช้การตัดด้วยลวด และองค์ประกอบของชั้นเคลือบได้รับการวิเคราะห์เชิงปริมาณโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ฟลูออเรสเซนซ์เอ็กซ์เรย์แบบพกพา ThermoScientific Niton XL5 Plus (XRF) โดยใช้ Fe เป็นวัตถุเป้าหมาย อัตราการเจือจางคำนวณตามสูตร (1)

โดยที่: ชั้น ω

(Fe) คือปริมาณธาตุเหล็กในชั้นหุ้ม; ω ฐาน

(Fe) คือปริมาณธาตุเหล็ก (Fe) ในวัสดุพื้นฐาน 316L ซึ่งถือว่าเป็นค่าคงที่ที่ 71.329% หลังจากการตรวจจับด้วย XRF; ω คือวัสดุ

(Fe) คือปริมาณธาตุเหล็ก (Fe) ในวัสดุหุ้ม

ใช้เครื่องตัดลวดในการตัดขนาด 12 มม. × 10 มม.

แผ่นบางขนาด 2 มม. × 2 มม. จากหน้าตัดของชั้นเคลือบ หลังจากฝังแผ่นบางแล้ว จะทำการขัดทีละขั้นตอนด้วยกระดาษทรายเบอร์ 150 ถึง 3000 จากนั้นจึงขัดเงาด้วยเครื่องจักรจนได้พื้นผิวเรียบเหมือนกระจกด้วยเครื่องขัดขนาด 2.5 มม.

เพสต์เพชรขนาด μm สารละลายกัดกร่อนที่เตรียมโดย 5 กรัม

CuSO4

+50 มล.HCl+50 มล.H2

O ถูกนำมาใช้เพื่อขัดถู

ทิ้งไว้ 10 วินาที แล้วล้างด้วยแอลกอฮอล์และทำให้แห้งเพื่อทำเป็นตัวอย่างทางโลหะวิทยา สังเกตลักษณะทางสัณฐานวิทยาของหน้าตัดของชั้นเคลือบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ

กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาแบบกลับหัว AOSVI ถูกใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาคของแต่ละบริเวณเล็กๆ ของชั้นเคลือบ และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนตั้งโต๊ะ TM4000Plus (SEM) ถูกใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาคที่กำลังขยายสูงขึ้น และสเปกตรัม EDS ถูกใช้สำหรับการวิเคราะห์แบบสแกนเส้นและแบบสแกนจุด เครื่องทดสอบความแข็งแบบไมโครวิคเกอร์ HV-1000TPTA ถูกใช้เพื่อทดสอบความแข็งระดับจุลภาคของชั้นเคลือบในทิศทางตามยาวและ 0.5 มม. จากพื้นผิวในทิศทางตามขวาง เพื่อตรวจสอบกฎการเปลี่ยนแปลงความแข็งและความสม่ำเสมอของความแข็ง พารามิเตอร์การทดสอบความแข็งคือ แรงกด 500 กรัม และเวลาคงที่ 10 วินาที เครื่องทดสอบแรงเสียดทานและการสึกหรอ MFT-5000 ถูกใช้เพื่อทำการทดสอบแรงเสียดทานและการสึกหรอแบบแห้งบนพื้นผิวและชั้นเคลือบที่อุณหภูมิห้อง การทดสอบแรงเสียดทานใช้แบบลูกบอล-แผ่นดิสก์ โดยใช้ลูกบอลเซรามิก Si3N4 ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.35 มม. เป็นคู่เสียดทาน และเงื่อนไขการทดสอบคือ แรงกด 35 N ความเร็ว 300 รอบ/นาที เวลาสึกหรอ 30 นาที และรัศมีการสึกหรอ 4.5 มม. ก่อนและหลังการสึกหรอ ใช้เครื่องชั่งความแม่นยำสูง (ความแม่นยำ 0.1 มก.) วัดน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นและลดลง ใช้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์สแกนนิ่ง OLS51003D สังเกตลักษณะพื้นผิวของชิ้นงานหลังการสึกหรอ และใช้ SEM และ EDS สังเกตลักษณะการสึกหรอในระดับจุลภาค

2 ผลการทดลองและการอภิปราย

2.1 การวิเคราะห์มหภาควิทยาของชั้นหุ้ม

ภาพที่ 1 แสดงลักษณะทางกายภาพภาคตัดขวางและผลการทดสอบอัตราการเจือจางของชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์แบบป้อนลวดที่มีกระบวนการแตกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบแบบแผนที่ 1 และแบบแผนที่ 2 พบว่าอัตราการเจือจางของชั้นเคลือบสองชั้นต่ำกว่าแบบชั้นเคลือบชั้นเดียวอย่างเห็นได้ชัด ความแตกต่างของอัตราการเจือจางระหว่างตำแหน่งขอบและตรงกลางของชั้นเคลือบในแบบแผนที่ 2 มีน้อย แสดงให้เห็นว่ากระบวนการเคลือบสองชั้นเอื้อต่อความสม่ำเสมอของอัตราการเจือจาง ความหนาของชั้นที่สองในตำแหน่งตรงกลางของชั้นเคลือบในแบบแผนที่ 2 มีขนาดเล็กกว่า ในขณะที่ความหนาของชั้นที่สองในตำแหน่งขอบมีขนาดใหญ่กว่า ทั้งนี้เนื่องจากเมื่อการเคลือบด้วยเลเซอร์ไปถึงขอบและกำลังเลเซอร์สูง อุณหภูมิของชั้นเคลือบจะสะสมสูงเกินไปเมื่อความเร็วในการป้อนลวดช้า ส่งผลให้บ่อหลอมเหลวยุบตัวและชั้นแรกหลอมเหลวมากเกินไป จากเส้นการหลอมละลายในแผนภาพที่ 1 และแผนภาพที่ 2 จะเห็นได้ว่าวัสดุพื้นฐานหลอมละลายมากขึ้นบริเวณขอบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสะสมของอุณหภูมิด้วยเช่นกัน

เมื่อเปรียบเทียบแบบแผนที่ 2 และแบบแผนที่ 3 พบว่า เมื่อลดกำลังเลเซอร์จาก 3200 วัตต์เหลือ 2600 วัตต์ และเพิ่มความเร็วในการป้อนลวดจาก 40 มม./วินาที เป็น 55 มม./วินาที อัตราการเจือจางของชั้นเคลือบในแบบแผนที่ 3 ลดลงอย่างเห็นได้ชัด และความแตกต่างของอัตราการเจือจางระหว่างขอบและตรงกลางมีน้อยและสม่ำเสมอกว่า เส้นเชื่อมในแบบแผนที่ 3 ตรงกว่าแบบแผนที่ 2 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลกระทบจากการสะสมอุณหภูมิน้อยกว่า และวัสดุพื้นฐานละลายที่ขอบน้อยกว่า ความหนาของชั้นที่สองในแบบแผนที่ 3 ก็สม่ำเสมอกว่าที่ขอบและตำแหน่งตรงกลาง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลกระทบจากการสะสมอุณหภูมิน้อยกว่าเช่นกัน เมื่อพิจารณาจากอัตราการเจือจางและการก่อตัวของชั้นเคลือบแล้ว แบบแผนที่ 3 จึงถูกกำหนดให้เป็นพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเคลือบด้วยเลเซอร์แบบป้อนลวด

2.2 โครงสร้างจุลภาคของชั้นหุ้ม

ได้ทำการสังเกตโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบผิวของแต่ละกระบวนการ ดังแสดงในรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบผิวด้วยเลเซอร์แบบป้อนลวดของทั้งสามกระบวนการมีความคล้ายคลึงกัน โดยทั้งหมดเป็นโครงสร้างไฮโปยูเทคติกที่ประกอบด้วยโครงสร้างเดนไดรต์สีขาวและโครงสร้างเครือข่ายระหว่างเกรนสีเทา-ดำ จากด้านล่างของชั้นเคลือบผิวไปยังด้านบนของชั้นเคลือบผิว โครงสร้างระหว่างเกรนสีเทา-ดำจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และโครงสร้างเดนไดรต์สีขาวจะค่อยๆ ลดลง ปรากฏการณ์นี้เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในโครงสร้างของกระบวนการที่ 3 เนื่องจากใช้กำลังเลเซอร์ที่ต่ำกว่าและความเร็วในการป้อนลวดที่เร็วกว่า ส่งผลให้อัตราการเจือจางต่ำลง จากด้านล่างของชั้นเคลือบผิวไปยังด้านบนของชั้นเคลือบผิว รูปร่างของเกรนแบ่งออกเป็นสี่บริเวณคร่าวๆ ได้แก่ บริเวณผลึกแบบระนาบ บริเวณผลึกแบบเซลลูลาร์และผลึกแบบคอลัมน์ บริเวณเดนไดรต์ และบริเวณผลึกแบบไอโซแอกซ์

สำหรับชั้นล่างสุดของชั้นเคลือบ จะมีส่วนต่อประสานที่ชัดเจนระหว่างชั้นเคลือบกับพื้นผิว นั่นคือ เส้นหลอมเหลว ซึ่งบ่งชี้ว่าชั้นเคลือบกับพื้นผิวมีการยึดเกาะทางโลหะวิทยาที่ดี ที่เส้นหลอมเหลว บ่อหลอมเหลวจะสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิว ความชันของอุณหภูมิ (G) ของส่วนต่อประสานของของแข็งและของเหลวมีค่ามาก อัตราการแข็งตัว (R) มีค่าน้อย และ G/R มีค่ามาก ทำให้ผลึกของชั้นเคลือบเติบโตในรูปของผลึกแบบระนาบ เมื่อส่วนต่อประสานของของแข็งและของเหลวเคลื่อนตัวขึ้นจากด้านล่าง ความร้อนจะค่อยๆ สะสม ความชันของอุณหภูมิจะลดลง และอัตราการแข็งตัวจะเพิ่มขึ้น นั่นคือ G/R จะลดลง ส่งผลให้เกิดโซนการเย็นตัวยิ่งยวดขององค์ประกอบที่แคบมากที่ด้านหน้าของส่วนต่อประสานของของแข็งและของเหลว ผลึกจะเติบโตไปตามทิศทางที่มีอัตราการเย็นตัวเร็วที่สุด และทิศทางการเติบโตอื่นๆ จะถูกยับยั้ง ส่งผลให้เกิดการโป่งพอง ก่อตัวเป็นผลึกแบบเซลล์และผลึกแบบเสา

สำหรับบริเวณตรงกลางของชั้นเคลือบนั้น อินเตอร์เฟซของของแข็งและของเหลวจะเคลื่อนตัวเข้าใกล้ศูนย์กลางของชั้นเคลือบมากขึ้น อัตราส่วน G/R จะลดลง และผลึกจะค่อยๆ เปลี่ยนจากผลึกทรงกระบอกขนาดใหญ่ไปเป็นเดนไดรต์ทรงกระบอก ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเดนไดรต์หลักขนาดใหญ่และเดนไดรต์รองขนาดเล็ก ทิศทางการเติบโตของเดนไดรต์ขึ้นอยู่กับทิศทางการไหลของความร้อนและการวางแนวผลึก เมื่อเคลือบชั้นที่สอง วัฏจักรความร้อนของชั้นที่สองจะส่งผลต่อด้านบนของชั้นแรก ทำให้ชั้นแรกละลายบางส่วนและแสดงลักษณะของการตกผลึกร่วมกับชั้นเคลือบที่สอง และทำให้เกรนเติบโต เมื่อเปรียบเทียบรูปที่ 2 (a2), (b2) และ (c2) พบว่ากำลังเลเซอร์ที่ต่ำกว่าและความเร็วในการป้อนลวดที่เร็วกว่าของแบบแผนที่ 3 ทำให้โครงสร้างระหว่างเกรนสีเทา-ดำระหว่างชั้นมีมากขึ้น และความแตกต่างของขนาดเกรนระหว่างชั้นที่สองและชั้นแรกนั้นชัดเจนมากขึ้น โดยมีเดนไดรต์มากขึ้น วัฏจักรความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่าในระหว่างการเคลือบชั้นที่สองทำให้เกรนของชั้นแรกขยายตัว ในขณะที่กำลังเลเซอร์ที่ต่ำกว่าและความเร็วในการป้อนลวดที่เร็วกว่าทำให้เกรนของชั้นที่สองมีขนาดเล็ก

สำหรับส่วนบนสุดของชั้นเคลือบนั้น จะสัมผัสกับอากาศโดยตรง ทำให้มีอัตราการถ่ายเทความร้อนที่เร็วขึ้น อัตราการแข็งตัวที่เร็วขึ้น มีค่า G/R ต่ำมาก และผลึกส่วนใหญ่เป็นเดนไดรต์ขนาดเล็กที่ไม่เป็นทิศทางและผลึกทรงกลม เมื่อเปรียบเทียบรูปที่ 2 (a3), (b3) และ (c3) แล้ว แผนผังที่ 3 มีโครงสร้างระหว่างเกรนสีเทา-ดำมากกว่า และโครงสร้างมีความละเอียดกว่าอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากกำลังเลเซอร์ต่ำและความเร็วในการป้อนลวดที่รวดเร็ว

ได้ทำการสแกนการกระจายตัวของธาตุในชั้นเคลือบด้วยลวดเลเซอร์ในทิศทางตามยาวของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดในแบบแผนที่ 3 และผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าจากพื้นผิวไปยังชั้นเคลือบ ธาตุโคบอลต์ (Co) เพิ่มขึ้นและธาตุเหล็ก (Fe) ลดลง ปริมาณธาตุเปลี่ยนแปลงไปทีละขั้น โดยตำแหน่งการเปลี่ยนแปลงอยู่ที่แนวเชื่อมและระหว่างชั้นแรกและชั้นที่สอง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าชั้นเคลือบเชื่อมติดกับพื้นผิวได้ดี และการเคลือบสองชั้นช่วยลดอัตราการเจือจางของชั้นบน ภายใต้แบบแผนที่ 3 เลเซอร์และลวดเชื่อมมีการเชื่อมต่อกันอย่างดี และชั้นหลังจะหลอมละลายชั้นก่อนหน้าน้อยลงเมื่อทำการเคลือบ

ได้ทำการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบผิวด้วยการป้อนลวดเลเซอร์ของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดในแบบแผนที่ 3 โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) ดังแสดงในรูปที่ 4 จะเห็นได้ว่าโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบผิวด้วยเลเซอร์ Stellite6 เป็นโครงสร้างไฮโปยูเทคติกทั่วไป ซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างโปรยูเทคติกแบบเดนไดรต์ (A) และโครงสร้างยูเทคติกแบบตาข่าย (B) โครงสร้างยูเทคติกที่ด้านล่างของชั้นเคลือบผิวมีลักษณะเป็นโครงกระดูกน้อยกว่า ในขณะที่โครงสร้างยูเทคติกที่ด้านบนของชั้นเคลือบผิวมีลักษณะเป็นตาข่ายมากกว่า ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะโครงสร้างภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ได้ทำการสแกนพื้นที่โครงสร้างทั่วไป (A และ B) ของชั้นเคลือบผิวเพิ่มเติม ผลลัพธ์แสดงในตารางที่ 3 โครงสร้างโปรยูเทคติกแบบเดนไดรต์ (A) มีธาตุโคบอลต์มากกว่าและเป็นสารละลายของแข็งที่อุดมด้วยโคบอลต์ โครงสร้างยูเทคติกแบบตาข่าย (B) มีธาตุคาร์บอน โครเมียม และทังสเตนมากกว่า มีการคาดการณ์ว่าส่วนใหญ่เป็นคาร์ไบด์ยูเทคติกของ Cr และ W Hu Xiyun [18] ยังรายงานด้วยว่าโครงสร้างของชั้นเคลือบเลเซอร์ Stellite6 เป็นสารละลายของแข็งโปรยูเทคติกและคาร์ไบด์ยูเทคติก ซึ่งคล้ายกับสถานการณ์ในบทความนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับด้านล่างของชั้นเคลือบ ด้านบนของชั้นเคลือบมีการกระจายเครือข่ายคาร์ไบด์ยูเทคติกมากกว่า แสดงให้เห็นว่ากระบวนการเคลือบสองชั้นมีประโยชน์ในการเพิ่มคาร์ไบด์ด้านบนโดยการลดอัตราการเจือจาง

2.3 ประสิทธิภาพของชั้นผิวเคลือบ

ได้ทำการทดสอบความแข็งของชั้นเคลือบด้วยลวดเลเซอร์ของแต่ละแบบในทิศทางตามยาวและตามขวาง และผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 5 ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 5 (ก) ความแข็งของวัสดุพื้นฐาน 316L อยู่ที่ 180-230 HV ซึ่งต่ำกว่าความแข็งของชั้นเคลือบอย่างเห็นได้ชัด ความแข็งของวัสดุพื้นฐานใกล้กับแนวเชื่อมเพิ่มขึ้นเล็กน้อย จากวัสดุพื้นฐานไปยังชั้นเคลือบ ความแข็งเพิ่มขึ้นอย่างมาก จากด้านล่างถึงด้านบนของชั้นเคลือบ แบบที่ 2 และ 3 ใช้กระบวนการเคลือบสองชั้น และความแข็งแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นทีละขั้น นั่นคือ มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในความแข็งของชั้นเคลือบที่ตำแหน่งความหนา 1.8-2 มม. ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของธาตุที่แสดงโดยการสแกนเส้น EDS ในรูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่ากระบวนการเคลือบสองชั้นสามารถปรับปรุงความแข็งของด้านบนของชั้นเคลือบได้โดยการลดอัตราการเจือจาง เมื่อเปรียบเทียบกับแบบแผนที่ 2 แบบแผนที่ 3 มีกำลังเลเซอร์ต่ำและความเร็วในการป้อนลวดที่เร็วกว่า ความแข็งของชั้นเคลือบที่สองสูงกว่า อยู่ที่ 450-550 HV ส่วนบนของชั้นเคลือบในแบบแผนที่ 3 มีโครงสร้างคาร์ไบด์แบบยูเทคติกกระจายตัวเป็นเครือข่ายมากขึ้น และมีเดนไดรต์และผลึกทรงกลมที่ละเอียดกว่า ซึ่งเอื้อต่อการเพิ่มความแข็ง รูปที่ 5 (b) ทดสอบความสม่ำเสมอของความแข็งของชั้นเคลือบในทิศทางตามขวาง แนวโน้มความแข็งของชั้นเคลือบในแต่ละแบบแผนคล้ายกับผลการทดสอบความแข็งตามแนวยาว ความแข็งตามขวางของชั้นเคลือบในแบบแผนที่ 3 อยู่ระหว่าง 450 ถึง 550 HV ซึ่งค่อนข้างสม่ำเสมอ ความแข็งของตรงกลางชั้นเคลือบสูงกว่าตำแหน่งใกล้ขอบทั้งสองเล็กน้อย สาเหตุหลักเป็นเพราะเมื่อทำการเคลือบไปจนถึงขอบ ความร้อนที่สะสมทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น เมื่อทำการหุ้มบริเวณขอบ วัสดุตั้งต้นที่หลอมเหลวจะมีปริมาณมากกว่าเล็กน้อย อัตราการเจือจางจะสูงขึ้นเล็กน้อย และขนาดของเม็ดวัสดุจะหยาบกว่า

ได้ทำการทดสอบแรงเสียดทานและการสึกหรอของพื้นผิว 316L และชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์ Stellite6 ของแบบแผนที่ 1 และแบบแผนที่ 3 ได้ทำการเปรียบเทียบและวิเคราะห์ประสิทธิภาพแรงเสียดทานและการสึกหรอของพื้นผิว การเคลือบชั้นเดียว และการเคลือบสองชั้น ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 6 รูปที่ 6 (ก) แสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของตัวอย่างทั้งสามมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงเริ่มต้น ซึ่งเป็นช่วงการสึกหรอในระยะแรก เนื่องจากการมีอยู่ของความหยาบของพื้นผิวและความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวสัมผัสในระดับจุลภาคทำให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานผันผวนอย่างมาก ต่อมาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมีแนวโน้มที่จะคงที่เนื่องจากส่วนที่ยื่นออกมาในระดับจุลภาคบนพื้นผิวสัมผัสถูกทำให้เรียบ [19] ในช่วงการสึกหรอที่คงที่ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้นผิว 316L โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.47 ซึ่งสูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเคลือบชั้นเดียว (0.37) และการเคลือบสองชั้น (0.37) รูปที่ 6 (b) เปรียบเทียบและวิเคราะห์การสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่างทั้งสามก่อนและหลังการสึกหรอ การสูญเสียน้ำหนักของวัสดุพื้นฐาน 316L คือ 11.5 มิลลิกรัม ในขณะที่การสูญเสียน้ำหนักของชั้นเคลือบป้องกันการสึกหรอ Stellite6 หลังจากการเคลือบชั้นเดียวคือ 7.3 มิลลิกรัม ซึ่งน้อยกว่าวัสดุพื้นฐาน 36.5% การสูญเสียน้ำหนักของชั้นเคลือบป้องกันการสึกหรอ Stellite6 หลังจากการเคลือบสองชั้นคือ 5.3 มิลลิกรัม ซึ่งน้อยกว่าวัสดุพื้นฐาน 53.9% ดังนั้น ชั้นเคลือบเลเซอร์ Stellite6 สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของวัสดุพื้นฐาน 316L ได้ และความต้านทานการสึกหรอของกระบวนการเคลือบสองชั้นนั้นดีกว่า

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของรอยสึกหรอของตัวอย่างทั้งสามชิ้นหลังจากการสึกหรอจากการเสียดสีแสดงในรูปที่ 7 รูปที่ 7 (a), (d) และ (g) แสดงให้เห็นว่ารอยสึกหรอของวัสดุพื้นฐาน 316L มีความกว้างและลึก ในขณะที่รอยสึกหรอของชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์ Stellite6 มีความแคบและตื้น และมีร่องเล็กๆ กระจายอยู่ทั่วไปจำนวนเล็กน้อย ส่วนรอยสึกหรอของการเคลือบสองชั้นนั้นแคบและตื้นกว่า และมีร่องมากกว่า รูปที่ 7 (c), (f) และ (i) แสดงภาพตัดขวางของรอยสึกหรอของตัวอย่างทั้งสามชิ้น ความกว้างของรอยสึกหรอของวัสดุพื้นฐาน 316L คือ 1380 ไมโครเมตร และความลึกของรอยสึกหรอสูงสุดคือ 41.5 ไมโครเมตร ในขณะที่ความกว้างของรอยสึกหรอของชั้นเคลือบคือ 867.5 ไมโครเมตร ซึ่งเล็กกว่าวัสดุพื้นฐานมาก และความลึกของรอยสึกหรอสูงสุดคือ 43.8 ไมโครเมตร ซึ่งเทียบเท่ากับวัสดุพื้นฐาน ความกว้างของการสึกหรอของชั้นเคลือบสองชั้นอยู่ที่ 750 ไมโครเมตร ซึ่งถือว่าน้อยที่สุด และความลึกของการสึกหรอสูงสุดอยู่ที่ 29.0 ไมโครเมตร ซึ่งก็ถือว่าน้อยที่สุดเช่นกัน ดังนั้น ชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์ Stellite6 สามารถลดความกว้างและความลึกของการสึกหรอของวัสดุพื้นฐาน 316L ได้ และกระบวนการเคลือบสองชั้นสามารถลดลงได้มากยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ยังใช้ SEM ในการตรวจสอบลักษณะการสึกหรอของตัวอย่างทั้งสาม ดังแสดงในรูปที่ 8 รูปที่ 8 (a), (c) และ (e) แสดงให้เห็นว่าร่องบนชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์ Stellite6 นั้นชัดเจนกว่าบนพื้นผิว 316L ขอบรอยสึกของพื้นผิว 316L สามารถสังเกตได้อย่างชัดเจนว่าถูกดันออกมาและสะสมเนื่องจากการเสียรูปพลาสติกในระหว่างการสึกหรอ ปรากฏการณ์การดันออกมาที่ขอบรอยสึกของชั้นเคลือบนั้นน้อยกว่า และขอบรอยสึกของชั้นเคลือบนั้นค่อนข้างเรียบ ผลการสแกนเส้น EDS แสดงให้เห็นว่ามีปริมาณ O เพิ่มขึ้นที่บริเวณสึกหรอของพื้นผิว 316L ซึ่งบ่งชี้ว่าความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานและการสึกหรอทำให้เกิดการออกซิเดชัน ในขณะที่ปริมาณ O บนพื้นผิวสึกหรอของชั้นเคลือบและชั้นเคลือบนั้นมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับการออกซิเดชันในระหว่างการสึกหรอนั้นมีน้อย เมื่อขยายลักษณะการสึกหรอให้ใหญ่ขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 8 (b), (d) และ (f) จะเห็นได้ว่ามีการเสียรูปพลาสติก การแตกร้าว การหลุดลอกของวัสดุ และปรากฏการณ์การสึกหรอแบบยึดติดของวัสดุที่ก่อให้เกิดเศษสึกหรอจากพื้นผิว 316L ทั้งนี้เนื่องจากเมทริกซ์ 316L ค่อนข้างอ่อน เมื่อแรงเฉือนระหว่างการเสียดสีและการสึกหรอมากกว่าความแข็งแรงคราของ 316L เมทริกซ์จะเกิดการเสียรูปพลาสติก ทำให้เกิดรูเล็กๆ และรอยแตกขนาดเล็ก เมื่อเวลาการสึกหรอเพิ่มขึ้น รอยแตกขนาดเล็กจะขยายตัว และเมทริกซ์จะหลุดออกเป็นชั้นๆ สามารถสังเกตเห็นร่องไถขนาดเล็กในลักษณะการสึกหรอ ซึ่งบ่งชี้ว่ารูปแบบการสึกหรอของเมทริกซ์ 316L ส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอแบบยึดติดและมีการสึกหรอแบบขัดถูเล็กน้อย Wang et al. [20] ยังรายงานลักษณะการสึกหรอที่คล้ายกันของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ด้วย ปรากฏการณ์การเสียรูปพลาสติกของลักษณะการสึกหรอของชั้นเคลือบมีน้อย โดยส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นร่องไถจำนวนมาก ซึ่งบ่งชี้ว่ารูปแบบการสึกหรอส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอแบบขัดถู และมีการสึกหรอแบบยึดติดเพียงเล็กน้อย ชั้นเคลือบด้วยเลเซอร์ Stellite6 ประกอบด้วยสารละลายของ Cr, W และธาตุอื่นๆ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งและความต้านทานต่อการเสียรูปของชั้นเคลือบ คาร์ไบด์ยูเทคติกแบบเครือข่ายที่อยู่ระหว่างเกรนทำหน้าที่เป็นจุดแข็ง ช่วยยับยั้งการเสียรูปของเนื้อวัสดุ ในระหว่างการสึกหรอ คาร์ไบด์แข็งจะหลุดออกบางส่วนเนื่องจากความเข้มข้นของความเค้น ทำให้เกิดหลุม อนุภาคแข็งที่หลุดออกมาทำหน้าที่เป็นสารขัดถู ทำให้ชั้นเคลือบเกิดเป็นร่อง ลักษณะการสึกหรอของชั้นเคลือบสองชั้นคล้ายกับชั้นเคลือบชั้นเดียว ปรากฏการณ์การเสียรูปพลาสติกลดลง และรูปแบบการสึกหรอสอดคล้องกับชั้นเคลือบชั้นเดียว

ข้อสรุป 3

• โลหะผสม Stellite6 ถูกเคลือบลงบนพื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L โดยใช้กระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์แบบสองชั้น โดยการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการ ทำให้ได้ชั้นเคลือบที่มีความหนาประมาณ 3 มม. มีการขึ้นรูปที่ดีและไม่มีข้อบกพร่อง เช่น สิ่งเจือปนและรอยแตก อัตราการเจือจางที่บริเวณตรงกลางและขอบของชั้นเคลือบมีความสม่ำเสมอค่อนข้างดีและน้อยกว่า 5%
• โครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบด้วยการป้อนลวดเลเซอร์เป็นโครงสร้างไฮโปยูเทคติก กล่าวคือ สารละลายของแข็งพรียูเทคติกที่อุดมไปด้วยโคบอลต์แบบเดนไดรต์ และเครือข่ายของคาร์ไบด์ยูเทคติกของโครเมียมและทังสเตน คาร์ไบด์ยูเทคติกมีปริมาณน้อยกว่าที่ด้านล่างของชั้นเคลือบและมีปริมาณมากกว่าที่ด้านบน กำลังเลเซอร์ที่ต่ำกว่าและความเร็วในการป้อนลวดที่เร็วกว่าจะนำไปสู่การก่อตัวของเครือข่ายคาร์ไบด์ยูเทคติกมากขึ้นที่ด้านบนของชั้นเคลือบ (3) จากพื้นผิวไปยังชั้นเคลือบแรกและจากนั้นไปยังชั้นเคลือบที่สอง ความแข็งของชั้นเคลือบเลเซอร์ Stellite6 ที่ป้อนลวดจะเพิ่มขึ้นในลักษณะเป็นขั้นบันไดในทิศทางตามยาวและในที่สุดก็คงที่หลังจากความหนา 1.8 มม. ความแข็งของชั้นเคลือบมีความสม่ำเสมอค่อนข้างมากในทิศทางตามขวางใกล้กับพื้นผิว โดยมีค่าตั้งแต่ 450 ถึง 550 HV และความแข็งของศูนย์กลางจะสูงกว่าขอบเล็กน้อย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสะสมความร้อนในระหว่างการเคลือบ (4) ความต้านทานการสึกหรอของชั้นเคลือบด้วยการป้อนลวดเลเซอร์ได้รับการประเมินโดยการทดสอบแรงเสียดทานและการสึกหรอ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าโหมดการสึกหรอของชั้นเคลือบเปลี่ยนจากการสึกหรอแบบยึดติดของพื้นผิว 316L ไปเป็นการสึกหรอแบบขัดถูเนื่องจากสารละลายของแข็งของ Cr, W และธาตุอื่นๆ และการมีอยู่ของคาร์ไบด์แข็งแบบเครือข่ายจำนวนมาก ซึ่งช่วยปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวได้อย่างมีนัยสำคัญ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้นผิวเคลือบที่มีสองชั้นคือ 0.37 และการสูญเสียน้ำหนักลดลง 53.9% เมื่อเทียบกับพื้นผิว