CN101381869A - 激光熔覆高硬无裂铁基合金专用合金粉末 - Google Patents

Abstract

本发明属合金材料技术领域，是对现有技术的改进，具体涉及一种激光熔覆高硬无裂铁基合金专用合金粉末。本发明的配方，重量百分含量：碳(C)：0.3－0.5；硅(Si)：1.2－2.0；硼(B)：0.4－1.0；镍(Ni)：1.5－2.5；铬(Cr)：1.0－1.5；锰(Mn)：1.0－1.5；钼(Mo)：1.5－2.5；钒(V)：0.15－0.7；铌(Nb)：0.15－0.7余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。本发明具有在无需预热和后续热处理的条件下即可获得大面积大厚度无裂纹的激光熔覆铁基合金，熔覆层强度、硬度和耐磨性高，塑韧性好，并且比现有大多数热喷涂用自熔合金粉末和现有大多数激光熔覆专用铁基合金粉末成本明显偏低。

Description

激光熔覆高硬无裂铁基合金专用合金粉末

技术领域

本发明属合金材料技术领域，是对现有技术的改进，具体涉及一种激光熔覆高硬无裂铁基合金专用合金粉末。

背景技术

与传统的表面涂层技术，如常规堆焊、火焰喷焊和电镀等技术相比，激光熔覆技术作为一种新型表面处理技术具有熔覆层晶粒细小、熔覆层与基材结合牢固、热影响区和热变形量小等优点。其不足之处是目前激光熔覆所使用的合金粉末大多为热喷涂所用自熔合金粉末，而绝大多数自熔合金粉末中硼和硅的含量较高，使激光熔覆过程中的一些夹杂如硼硅酸盐无法顺利从快速凝固的熔池内浮出，导致激光熔覆层开裂敏感性大，激光熔覆层硬度高时开裂现象尤为明显。激光熔覆技术的研究者已经认识到必须研制激光熔覆专用的合金粉末体系，激光熔覆专用的合金粉末主要有铁基合金粉末、镍基合金粉末和钴基合金粉末，由于实际生产中的金属零件主要是铁基合金材料，相比较于镍基合金粉末和钴基合金粉末而言，铁基合金粉末不仅因成分与零件基体成分接近，界面结合牢固，而且成本低，易于研究和推广应用。因此，研制激光熔覆专用铁基合金粉末具有很大的价值。近年来一些研究者获得了一些激光熔覆专用铁基合金粉末，但这些粉末还存在一定局限性，比如，为使激光熔覆层具有高的硬度和耐磨性，粉末中碳含量过高(重量％>0.65％)导致激光熔覆层塑韧性较低，在激光熔覆大面积大厚度铁基合金时熔覆层容易开裂，又如为使激光熔覆层具有高的塑韧性，粉末中碳含量过低(重量％<0.25％)导致激光熔覆层硬度和耐磨性较低，使该种合金粉末的应用受到相当局限；另外，热喷涂所用自熔合金粉末和近几年所研制的激光熔覆专用铁基合金粉末大多合金元素含量过高(重量％>20％)，这明显增加了粉末的成本，而且也很可能增加激光熔覆层的冷裂纹敏感性。总之，目前激光熔覆所使用的热喷涂合金粉末和近几年研制的激光熔覆专用铁基合金粉末都存在相当的局限性。

发明内容

本发明的目的是避免上述现有技术中的不足之处而提供的一种激光熔覆高硬无裂铁基合金专用合金粉末。

该合金粉末可以在无需预热和缓冷的条件下，即可获得高硬高耐磨且有良好强韧性无裂纹的激光熔覆铁基合金，这种激光熔覆铁基合金同时还具有较高的回火抗力和较低廉的价格。

本发明的目的可通过下列的措施来实现

本发明的配方，重量百分含量：

碳(C)：             0.3——0.5

硅(Si)：            1.2——2.0

硼(B)：             0.4——1.0

镍(Ni)：            1.5——2.5

铬(Cr)：            1.0——1.5

锰(Mn)：            1.0——1.5

钼(Mo)：            1.5——2.5

钒(V)：             0.15——0.7

铌(Nb)：            0.15——0.7

余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。

本发明的制备方法：采用上述配方由各种合金粉末经过充分的机械混合而成。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明提出的以上成份的铁基合金粉末，特别适用于在室温及中温工作状态下有较高表面硬度的铁基合金工件的激光熔覆修复，比如轧辊和模具等工件的激光熔覆修复。所得激光熔覆铁基合金粉末工艺性能好，在无需预热和后续热处理的条件下即可获得大面积大厚度无裂纹的激光熔覆铁基合金，熔覆层强度、硬度和耐磨性高，塑韧性好，并且比现有大多数热喷涂用自熔合金粉末和现有大多数激光熔覆专用铁基合金粉末成本明显偏低。

具体实施方式

本发明的配方，重量百分含量：

碳(C)：                     0.4

硅(Si)：                    1.6

硼(B)：                     0.7

镍(Ni)：                    2

铬(Cr)：                    1.2

锰(Mn)：                    1.2

钼(Mo)：                    2

钒(V)：                     0.4

铌(Nb)：                    0.4

余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。

本发明的制备方法：采用上述配方由各种合金粉末经过充分的机械混合而成。

本发明中的合金粉末采用中碳含量，使激光熔覆层既具有高的硬度和耐磨性，又具有良好强韧性。相对绝大多数热喷涂所用自熔合金粉末，本发明中的粉末降低了硼和硅的含量以降低熔覆层开裂敏感性。另外，本发明中的合金粉末添加了少量的韧性相元素镍，使激光熔覆铁基合金层在基本不降低硬度的前提下保存有少量的残余奥氏体，以达到提高激光熔覆铁基合金塑韧性和降低其开裂敏感性的目的。本发明中的合金粉末添加少量钒、铌和钼元素以达到细化熔覆层晶粒、提高熔覆层强度和回火抗力的目的，同时本粉末采用中量的合金元素含量(重量％≈10％)以降低粉末成本。

产品的主要性能指标及有关测试数据：

室温下激光熔覆铁基合金硬度：58HRC-63HRC

室温下激光熔覆铁基合金拉伸试样的抗拉强度：σ_b≈1300MN/m²

室温下激光熔覆铁基合金拉伸试样的断面收缩率：Ψ≈6％。

Claims (1)

1、一种激光熔覆铁基合金粉末，其特征在于:本发明的配方，重量百分含量:

碳(C):       0.3——0.5

硅(Si):      1.2——2.0

硼(B):       0.4——1.0

镍(Ni):      1.5——2.5

铬(Cr):      1.0——1.5

锰(Mn):      1.0——1.5

钼(Mo):      1.5——2.5

钒(V):       0.15——0.7

铌(Nb):      0.15——0.7

余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。