CN101275227B - 用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末，其构成元素及其重量百分比分别为：C 1～2；Si 1～2；Mo 4.0～4.5；Cr25～30；Ni 15～20；Mn 0.5～1；余量为Fe。通过试验数据，有力地验证了本发明在耐高温方面的优良性能，并且制造成本较为低廉，是一种适合于在高温环境下工作的零件表面熔覆强化的铁基合金粉末材料。

Description

用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，尤其是一种用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末。
背景技术
目前国内外所用的金属表面强化熔覆合金按形式主要有焊条焊剂型和合金粉末型；按材料成分可分为铁基合金、镍基合金、钴基合金、铜基合金、复合材料等。铁基合金粉末的主要特点是常温耐磨性能好、抗冲击、原料来源丰富、成本低，但其存在的主要问题是耐高温性能和耐腐蚀性能差等。
通过检索，发现了两篇相关专利。一篇专利涉及一种激光熔敷专用铁基合金粉末(专利号为02154195.7)，其合金粉末的重量构成是(％)：C0.15～0.25；Cr14～17；Ni2～5；Mo1～2；Nb0.25～0.5；Ta0.1～0.4；N0.2～0.4；Si1.1～1.4；B0.1～1.0；其余为Fe。另一篇专利涉及一种铁基合金粉末冶金制品的生产工艺，其合金粉末的重量构成是(％)：Fe95.35；Cu1.5；C0.5；Mn0.4；Mo0.5；Cr1.5；S0.15；机油0.1。上述两篇专利的耐高温、耐腐蚀性能很一般。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种性能好、成本低且适合于在较高温度环境下工作的零件表面熔覆强化的耐高温铁基合金粉末。
本发明解决技术问题的技术方案是：
一种用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末，其构成元素及其重量百分比分别为：
C 1～2；    Si 1～2；   Mo 4.0～4.5； Cr 25～30；
Ni 15～20； Mn 0.5～1； 余量为Fe。
而且，各元素的最佳重量配比为：
C 1.7；  Si 1.45；  Mo 4.2；  Cr 27；
Ni 17；  Mn 0.7；  Fe 47.95。
而且，本合金粉末采用雾化法制备，且其粉末颗粒硬度为490-540HV，熔覆层硬度为38-42HRC。
本发明的优点和积极效果是：
通过试验数据，有力地验证了本发明在耐高温方面的优良性能，并且制造成本较为低廉，是一种适合于在高温环境下工作的零件表面熔覆强化的铁基合金粉末材料。
附图说明
图1为本发明的粉末形貌图片；
图2为本发明XRD分析图谱；
图3为本发明等离子熔覆层显微硬度分布曲线；
图4为本发明等离子熔覆层的微观组织图片；
图5为本发明高温处理后熔覆层硬度曲线；
图6为本发明高温氧化性能曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末，其构成元素及其重量百分比分别为：
C 1～2；Si 1～2；Mo 4.0～4.5；Cr 25～30；Ni 15～20；Mn 0.5～1；余量为Fe。
本发明的最佳实施例为(重量百分比)：
C 1.7；Si 1.45；Mo 4.2；Cr 27；Ni 17；Mn 0.7；Fe 47.95。
本发明采用雾化法制备耐高温铁基合金粉末，其粉末颗粒硬度为490-540HV。
下面通过各种性能试验结果来进一步验证本发明的先进性。
图2为合金粉末的XRD分析图谱。分析可知，粉末中的物相主要由γ(Fe、Cr、Ni)固溶体基体和(Cr、Fe)7C3组成。
图3显示了该粉末的等离子熔覆层沿不同层深的显微硬度曲线图，该熔覆层的厚度为2.6mm。
图4为本发明等离子熔覆层的微观组织，其熔覆层呈现明显的树枝晶结构，枝晶比较细小，微观组织图片中白色的是树枝状的基体，分布其间的是共晶组织。而且，XRD分析结果表明，熔覆层的组织主要由γ(Fe、Cr、Ni)固溶体基体和(Cr、Fe)7C3组成。
图5为处理温度与熔覆层硬度曲线图。其试验方法是：取硬度为38HRC的合金粉末熔覆试样，将试样放入箱式电阻炉中进行加热。温度分别设定为400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃，保温，取出试样空冷至室温，测定熔覆层硬度，并取其平均值。从曲线可以分析出：与未经高温处理的熔覆层相比，当加热温度低于750℃时，高温处理后其硬度基本保持不变，但当温度大于750℃后，硬度值开始下降。
图6为高温氧化性能曲线图。其试验方法是：将厚度2mm、直径18mm的该合金熔覆层试样经处理、称重后放入箱式电阻炉中，设定加热温度为800℃，每加热10h后取出空冷，称重，共加热120小时，用增重量来表征材料的高温氧化程度。由图6可看出，经800℃120小时的氧化试验，材料没有明显的增重。

Claims (2)

1.一种用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末，其特征在于：其构成元素及其重量百分比分别为：
C   1.7；Si 1.45；Mo 4.2；Cr  27；
Ni  17；Mn  0.7； Fe 47.95。
2.根据权利要求1所述的用于金属表面熔覆强化工艺的耐高温铁基合金粉末，其特征在于：采用雾化法制备，且其粉末颗粒硬度为490-540HV。
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