CN116179945B - 45#钢高温用激光熔覆粉末 - Google Patents

45#钢高温用激光熔覆粉末 Download PDF

Info

Publication number
CN116179945B
CN116179945B CN202310043782.6A CN202310043782A CN116179945B CN 116179945 B CN116179945 B CN 116179945B CN 202310043782 A CN202310043782 A CN 202310043782A CN 116179945 B CN116179945 B CN 116179945B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
high temperature
laser cladding
powder
cladding powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310043782.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116179945A (zh
Inventor
曹猷鸿
殷子强
展琰
孙秀怀
候东旭
李奕彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN202310043782.6A priority Critical patent/CN116179945B/zh
Publication of CN116179945A publication Critical patent/CN116179945A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116179945B publication Critical patent/CN116179945B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0824—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种45#钢高温用激光熔覆粉末，属于激光熔覆材料领域。所述45#钢高温用激光熔覆粉末按质量百分比计，包含以下化学成分：C:0.2‑0.3％，B:2.0‑3.0％，Si:1.0‑2.0％，Mo:2.0‑5.0％，Cu:0.01‑0.25％，Mn:0.5‑0.8％，Ni:5.0‑8.0％，Cr:15.0‑18.0％，V:0.2‑0.3％，W:0.2‑0.3％，稀土元素:0.005‑0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质，具有更好的硬度、耐磨性、自润滑性、耐高温腐蚀性、冶金结合能力、润湿性等性能，具有很好的应用价值。

Description

45#钢高温用激光熔覆粉末
技术领域
本发明涉及激光熔覆材料领域，特别涉及一种45#钢高温用激光熔覆粉末。
背景技术
45#钢是一种应用广泛的结构钢，可应用于多种关键零部件。但在实际应用中，45#钢的表面往往容易发生磨损、腐蚀等失效。因此，如何在保持材料整体强韧性的同时，提高材料表面耐磨性、耐腐蚀性以及其它特定的使用性能，已成为目前的研究重点。
激光熔覆技术是指以不同的添加方法在被熔覆的基体上放置所选择的熔覆材料，利用高能量密度的热源对涂层材料进行辐照射，使材料快速加热至熔融状态，与基体表面熔凝后形成冶金结合良好的表面涂层，利用该技术可以对金属基零件表面进行修复和改性，改善金属表面的硬度、耐磨、耐腐蚀、耐热、抗氧化等性能。
激光熔覆性能受很多因素的影响，熔覆材料是最主要的影响因素之一。为了获得良好的无裂纹的涂层，一方面是需要熔覆材料不仅要有良好的自熔性还要有良好的冶金结合性能，另一方面是需要熔覆材料与基体间要有较好的润湿性。这就使得熔覆材料与基体的性能不能有较大的差异，如熔覆材料与基体的热膨胀系数、弹性模量、导热系数、熔点等要尽可能相近，否则在激光熔覆急冷、急热的特性下会产生气孔、裂纹、夹杂物等问题。
目前，熔覆粉末大多以配置好的商业粉末为主，但是针对某种金属的专用激光粉末材料还非常短缺。现有的激光熔覆粉末大都是在常温下对基体进行熔覆，改善的是常温下合金的性能，对于改善高温环境下的合金性能的报道还比较少。
发明内容
本发明针对45#钢在高温环境下的性能，设计出了一种45#钢高温用激光熔覆粉末。本发明的激光熔覆粉末为Fe基合金粉末，与基体的成分组成相近。且本发明进一步改进了激光熔覆粉末的制备方法，使以其改性的45#钢在高温环境下具有了更好的硬度、耐磨性、自润滑性、耐高温腐蚀性、冶金结合能力、润湿性等，具有很好的应用价值。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明技术方案之一：提供一种45#钢高温用激光熔覆粉末，其特征在于，按质量百分比计，包含以下化学成分：
C:0.2-0.3％，B:2.0-3.0％，Si:1.0-2.0％，Mo:2.0-5.0％，Cu:0.10-0.25％，Mn:0.5-0.8％，Ni:5.0-8.0％，Cr:15.0-18.0％，V:0.2-0.3％，W:0.2-0.3％，稀土元素:0.005-0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
更优选地，按质量百分比计，包含以下化学成分：
C:0.23-0.25％，B:2.3-2.5％，Si:1.5-1.7％，Mo:3.5-4.0％，Cu:0.18-0.20％，Mn:0.65-0.70％，Ni:6.0-7.0％，Cr:16.5-17.0％，V:0.23-0.25％，W:0.23-0.25％，稀土元素:0.008-0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
最优选地，按质量百分比计，化学成分为：
C:0.24％，B:2.37％，Si:1.55％，Mo:3.85％，Cu:0.192％，Mn:0.68％，Ni:6.2％，Cr:17.0％，V:0.235％，W:0.248％，稀土元素:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述稀土元素为La、Ce和Y中的一种或几种。
更优选地，所述稀土元素为La。
优选地，所述45#钢高温用激光熔覆粉末的微观形貌为球形；所述45#钢高温用激光熔覆粉末的平均粒径为80-200μm；
本发明技术方案之二：提供一种上述45#钢高温用激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)加热融化45#钢，再加入氧化钼、氧化铬，得到预制物；
(2)向硫酸镍水溶液中加入草酸铵制得草酸镍沉淀，其化学反应如下：
NiSO4·6H2O+(NH4)2C2O4·H2O→NiC2O4↓+(NH4)2SO4+7H2O
(生成Ni的沉淀物以便于进行Ni的还原反应)。
(3)将预制物和草酸镍沉淀、氯化硼、氧化钒、氧化钨、稀土元素混合，加热并通入BCl3和还原剂，得到预制粉末(通入BCl3气体是为了参与还原反应制备硼)；
(4)将预制粉末加热熔融，然后在保护气氛中进行加压雾化，干燥，过筛，即得所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
本发明步骤(1)加热融化以及添入氧化铬、氧化钼的目的在于脱去磷、硫杂质，同时增加产物中钼、铬元素的含量。
本发明步骤(3)得到的预制粉末的粒径为150μm左右。
步骤(3)中：所述加热为800-1500℃下加热1h；所述还原剂为H2或CO。
步骤(4)中：所述加压的压力为3.5-4MPa；所述过筛为过80目筛。
本发明技术方案之三：提供一种上述45#钢高温用激光熔覆粉末在45#钢表面熔覆中的应用。
本发明的有益技术效果如下：
本发明通过对45#钢高温用激光熔覆粉末中C和Ni的调控，改善了粉末的润湿性，使涂层的塑韧性增加，抑制了熔覆过程中熔覆层的开裂倾向及裂纹的扩展速率；同时，在粉末中添加的稀土元素能够起到细化晶粒、净化熔体、强化晶界等作用。
本发明的熔覆粉末在熔覆过程中会生成硬质相WC、VC，提高了涂层的耐磨性能。
本发明的45#钢高温用激光熔覆粉末为Fe基合金粉末，与基体45#钢的成分组成相近，因此热膨胀系数、弹性模量、导热系数、熔点等数据也较为相近，可以让用此熔覆粉末改性的45#钢在变温过程中性质更稳定，降低了涂层熔覆过程中的稀释率。
以本发明的熔覆粉末改性的45#钢，在高温环境下具有了更好的硬度、耐磨性、冶金结合能力、润湿性等性能，具有很好的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的熔覆粉末的SEM图。
图2为本发明实施例2制备的熔覆粉末的SEM图。
图3为本发明效果验证中S1的金相效果图。
图4为本发明效果验证中D2的析出相SEM图。
图5为本发明效果验证中S1的析出相SEM图。
图6为本发明效果验证中D4与S1的磨损后SEM图。其中，(a)为效果验证中D5的磨损后SEM图，(b)为效果验证中S1的磨损后SEM图。
图7为本发明效果验证中S1和D3的熔覆层微观图，(a)为S1的微观形貌图，(b)为D3的微观形貌图。
图8为本发明效果验证中S2和D4的微观组织图。其中，(a)为效果验证中D4的微观组织图，(b)为效果验证中S2的微观组织图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明以下实施例及对比例中所用各原料均为市售产品。
实施例1
按质量百分比计，45#钢高温用激光熔覆粉末的化学成分为：
C:0.3％，B:2.5％，Si:2％，Mo:4.0％，Cu:0.2％，Mn:0.65％，Ni:7.2％，Cr:15.0％，V:0.2％，W:0.2％，La:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
按照以上质量百分比计确定原料用量，制备45#钢高温用激光熔覆粉末，具体制备步骤如下：
(1)加热融化45#钢，再加入氧化钼、氧化铬，得到预制物。
(2)向硫酸镍水溶液中加入草酸铵制得草酸镍沉淀。
(3)将预制物和草酸镍沉淀、氯化硼、氧化钒、氧化钨、稀土元素混合，然后置于真空炉中，同时通入BCl3以及还原剂CO，在1500℃进行还原，保温1h，得到预制粉末。
(4)将预制粉末加热熔融，然后在-20℃～-10℃的氩气气氛中进行3.5MPa加压雾化，干燥，过80目筛，即得所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
所述熔覆粉末的SEM图见图1，由图1可知，本发明制备的粉末的形状规则，大小均匀，粒径约为100-150μm。
实施例2
按质量百分比计，45#钢高温用激光熔覆粉末的化学成分为：
C:0.24％，B:2.37％，Si:1.55％，Mo:3.85％，Cu:0.192％，Mn:0.68％，Ni:6.8％，Cr:17.0％，V:0.235％，W:0.248％，La:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
具体制备过程见实施例1，制备得到所述45#钢高温用激光熔覆粉末。图2为本发明实施例2制备的熔覆粉末的SEM图。由图2可知，制备的粉末的形状规则，大小均匀，粒径约为150-200μm。
实施例3
按质量百分比计，45#钢高温用激光熔覆粉末的化学成分为：
C:0.20％，B:2.4％，Si:1.6％，Mo:4.0％，Cu:0.19％，Mn:0.68％，Ni:7.0％，Cr:17.0％，V:0.24％，W:0.24％，La:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
具体制备过程见实施例1，制备得到所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
对比例1
按质量百分比计，45#钢高温用激光熔覆粉末的化学成分为：
C:0.24％，B:2.4％，Si:1.6％，Mo:4.0％，Cu:0.19％，Mn:0.68％，Ni:6.0％，Cr:17.0％，La:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
具体制备过程见实施例1。
对比例2
按质量百分比计，45#钢高温用激光熔覆粉末的化学成分为：
C:0.24％，B:2.4％，Si:1.6％，Mo:4.0％，Cu:0.19％，Mn:0.68％，Ni:6.0％，Cr:17.0％，V:0.24％，La:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
具体制备过程见实施例1，制备得到所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
对比例3
与实施例1的区别在于，C含量为0.35％，制备得到45#钢高温用激光熔覆粉末。
对比例4
与实施例2的区别仅在于，省略La元素的加入，制备得到所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
效果验证
为验证本发明制得的熔覆粉末的性能，将实施例1-3及对比例1-4制得的熔覆粉末用于激光熔覆，工艺步骤如下：
1)先对45#钢被熔覆表面进行打磨清理去除表面污渍，然后用丙酮清洗表面，清洗后吹干，减少外部杂质对熔覆层的影响。
2)用半导体耦合激光器进行熔覆，熔覆的条件为：采用氩气保护、同步送粉的方式，以及激光功率1300W，熔覆速度300mm/min，送粉速度25g/min，搭接率30％，光斑直径15mm×2mm的工艺参数。
分别将激光熔覆实施例1-3及对比例1-4的熔覆粉末的45#钢命名为S1-3及D1-4，并将未进行熔覆操作的45#钢命名为D5，再进行以下测试。
图3为本发明效果验证中S1的金相效果图。由图可知，激光熔覆层与基材有明显界限，且结合界线界限较为平滑，内部组织紧密，没有空腔，没有颗粒状杂质，证明涂层与基材材料能够实现较好的冶金结合。
图4为本发明效果验证中D2的析出相SEM图。从图中可以看出，D2的熔覆层表面有清晰的菊花状析出相，经测定，此析出相为VC。这是由于V元素以溶质原子的形式固溶到奥氏体中，增加了奥氏体中溶质元素的浓度，起到了固溶强化的效果；同时，由于V是强碳化物形成元素，会有一部分钒元素以共晶碳化物或一次碳化物的形式析出，由此可以起到析出相强化的效果，从而大大提高熔覆层的硬度。
图5为本发明效果验证中S1的析出相SEM图。从图中可以看出，S1的熔覆层表面有清晰的薄片状和颗粒状析出相，经测定，此析出相为WC。本发明中的WC以细小的颗粒的形式分布在了涂层中，作为硬质相大大提高了涂层的硬度与耐磨性。
(1)将S1-3及D1-5进行性能测试，包括：涂层平均硬度和磨损失重。其中，涂层平均硬度由洛氏硬度仪测试得到；磨损失重由摩擦磨损试验机测试得到。测试结果如表1所示。
表145#钢性能测试
项目 S1 S2 S3 D1 D2 D3 D4 D5
涂层平均硬度(HRC) 73.2 81.2 80.1 53.3 62.0 74.8 75.2 24.5
磨损失重(mg) 1.8 0.9 1.1 4.3 5.2 1.2 1.3 6.2
由表1中S2与D2的对比可知，在仅省略W的情况下，对应45#钢的涂层硬度和磨损失重都显著降低，由此证明了WC对硬度、耐磨性能的提升效果。同样的，由表1中D2与S1的对比，也可证明WC对硬度、耐磨性能的提升效果。
图6为本发明效果验证中D5与S1的磨损后SEM图。其中，(a)为效果验证中D5的磨损后SEM图，(b)为效果验证中S1的磨损后SEM图。由图可知，D5在磨损过程中出现了大范围的剥落和犁沟，质量损失明显；而S1的熔覆层仅出现了轻微的犁沟，未出现明显的磨损碎屑。表明以本发明制备的熔覆粉末制备的熔覆层，在高温环境下的减磨耐磨性要优于基体。
图7为本发明效果验证中S1和D3的熔覆层微观图。通过对比S1和D3的熔覆层微观图，可以发现D3的熔覆层出现了裂纹，通过对粉末成分分析可知，C含量过高会提升涂层的开裂敏感性，因此C含量控制在0.3％以内，能够制备出无裂纹激光熔覆层。
图8为本发明效果验证中S2和D4的表面形貌图。其中，(a)为效果验证中D4的表面形貌图，(b)为效果验证中S2的表面形貌图。由图可知，添加稀土元素La时，其熔覆层组织得到了细化，二次枝晶间距减小，枝晶组织逐渐细小；说明添加适量的稀土元素可以使得晶界面积增加，使偏聚在一起的有害物质进一步减少，提高晶界韧性。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种45#钢高温用激光熔覆粉末，其特征在于，按质量百分比计，包含以下化学成分：
C:0.2-0.3％，B:2.0-3.0％，Si:1.0-2.0％，Mo:2.0-5.0％，Cu:0.10-0.25％，Mn:0.5-0.8％，Ni:5.0-8.0％，Cr:15.0-18.0％，V:0.2-0.3％，W:0.2-0.3％，稀土元素:0.005-0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述稀土元素为La、Ce和Y中的一种或几种；
所述45#钢高温用激光熔覆粉末的微观形貌为球形；所述45#钢高温用激光熔覆粉末的平均粒径为80-200μm；
所述45#钢高温用激光熔覆粉末的制备方法包括以下步骤：
(1)加热融化45#钢，再加入氧化钼、氧化铬，得到预制物；
(2)向硫酸镍水溶液中加入草酸铵制得草酸镍沉淀；
(3)将预制物和草酸镍沉淀、氯化硼、氧化钒、氧化钨、稀土元素混合，加热并通入BCl3和还原剂，得到预制粉末；
(4)将预制粉末加热熔融，然后在保护气氛中进行加压雾化，干燥，过筛，即得所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
2.根据权利要求1所述的45#钢高温用激光熔覆粉末，其特征在于，按质量百分比计，包含以下化学成分：
C:0.23-0.25％，B:2.3-2.5％，Si:1.5-1.7％，Mo:3.5-4.0％，Cu:0.18-0.20％，Mn:0.65-0.70％，Ni:6.0-7.0％，Cr:16.5-17.0％，V:0.23-0.25％，W:0.23-0.25％，稀土元素:0.008-0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的45#钢高温用激光熔覆粉末，其特征在于，按质量百分比计，化学成分为：
C:0.245％，B:2.37％，Si:1.55％，Mo:3.85％，Cu:0.192％，Mn:0.68％，Ni:6.2％，Cr:17.0％，V:0.235％，W:0.248％，稀土元素:0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种权利要求1-3任一项所述45#钢高温用激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)加热融化45#钢，再加入氧化钼、氧化铬，得到预制物；
(2)向硫酸镍水溶液中加入草酸铵制得草酸镍沉淀；
(3)将预制物和草酸镍沉淀、氯化硼、氧化钒、氧化钨、稀土元素混合，加热并通入BCl3和还原剂，得到预制粉末；
(4)将预制粉末加热熔融，然后在保护气氛中进行加压雾化，干燥，过筛，即得所述45#钢高温用激光熔覆粉末。
5.根据权利要求4所述45#钢高温用激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：所述加热为800-1500℃下加热1h；所述还原剂为H2或CO。
6.根据权利要求4所述45#钢高温用激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：所述加压的压力为3.5-4MPa；所述过筛为过80目筛。
7.一种权利要求1所述的45#钢高温用激光熔覆粉末在45#钢表面熔覆中的应用。
CN202310043782.6A 2023-01-29 2023-01-29 45#钢高温用激光熔覆粉末 Active CN116179945B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310043782.6A CN116179945B (zh) 2023-01-29 2023-01-29 45#钢高温用激光熔覆粉末

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310043782.6A CN116179945B (zh) 2023-01-29 2023-01-29 45#钢高温用激光熔覆粉末

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116179945A CN116179945A (zh) 2023-05-30
CN116179945B true CN116179945B (zh) 2023-10-27

Family

ID=86433800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310043782.6A Active CN116179945B (zh) 2023-01-29 2023-01-29 45#钢高温用激光熔覆粉末

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116179945B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117107236B (zh) * 2023-10-20 2023-12-22 山西海诚智能制造有限公司 一种中部槽合金涂层及其激光熔覆工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358344A (zh) * 2008-09-01 2009-02-04 南京钢铁股份有限公司 炉卷轧机支撑辊辊面的修复方法及其专用修复粉末
CN102619477A (zh) * 2011-01-28 2012-08-01 中国石油大学(华东) 一种耐磨耐蚀铁基合金激光熔覆石油钻杆接头
CN103602981A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 东莞光韵达光电科技有限公司 Smt阶梯模板制造工艺
CN106480363A (zh) * 2016-11-22 2017-03-08 国营芜湖机械厂 30CrMnSiNi2A钢用激光熔覆粉末及制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358344A (zh) * 2008-09-01 2009-02-04 南京钢铁股份有限公司 炉卷轧机支撑辊辊面的修复方法及其专用修复粉末
CN102619477A (zh) * 2011-01-28 2012-08-01 中国石油大学(华东) 一种耐磨耐蚀铁基合金激光熔覆石油钻杆接头
CN103602981A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 东莞光韵达光电科技有限公司 Smt阶梯模板制造工艺
CN106480363A (zh) * 2016-11-22 2017-03-08 国营芜湖机械厂 30CrMnSiNi2A钢用激光熔覆粉末及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柱塞表面激光熔覆铁基涂层的强韧化机理;李美艳等;《焊接学报》;第35卷(第2期);第19-22页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116179945A (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111074268B (zh) 一种用于超高速激光熔覆的铁基金属粉末、其制备方法及其应用
JP6778718B2 (ja) 溶解鋳造工程における酸化物分散強化ｆ／ｍ鋼の製造方法
CN109867525A (zh) 一种高熵合金硼化物陶瓷及其制备方法和应用
WO2020206724A1 (zh) 激光熔化沉积制造用FeCrCuTiV高熵合金粉末及其制备方法
CN116179945B (zh) 45#钢高温用激光熔覆粉末
CN105420723A (zh) 一种激光熔覆材料及其制备方法，铝青铜基表面改性材料及其制备方法
JP2014530294A (ja) 高速度鋼の製造方法
CN110385430A (zh) 一种3d打印的粉体材料
CN114411056A (zh) 一种铁基合金粉末、激光熔覆涂层及其制备方法
CN114737184B (zh) 一种高硬度的纳米TiC颗粒增强磷酸反应槽搅拌桨叶片高熵合金复合涂层及其制备方法
KR101723174B1 (ko) 우수한 내마멸성, 내산화성 및 강도를 가지는 고크롬계 백주철합금 및 이의 제조방법
CN113832369A (zh) 增材制造的具有超高屈服强度和高塑性的亚稳态β钛合金
CN114318135A (zh) 耐磨损高速钢
Liang et al. Microstructure and Properties of 2Cr13-x Mo Stainless Steels Fabricated by Direct Laser Deposition
CN110484916A (zh) 一种高速及超高速激光熔覆用镍基合金粉末
JPH04358046A (ja) 高速度鋼系焼結合金
JPH02182867A (ja) 粒末工具鋼
CN108411220A (zh) 高碳高钒耐磨钢及其制备方法
CN115094416A (zh) 一种制备不锈钢基高硬度耐磨耐蚀合金的方法及其产品
CN113234962A (zh) 一种可用于修复表面的等离子熔覆改性镍基高温合金涂层及其制备方法
Wang et al. Effect of Tantalum on the Microstructure and Mechanical Properties of M2 High‐Speed Steel Prepared by Laser Additive Manufacturing
CN1614058A (zh) 一种易切削高温高强自润滑耐磨合金材料
Ke et al. Effect of Vanadium on Microstructure and Mechanical Properties of M2 High‐Speed Steel Prepared by Laser Metal Direct Deposition Forming
CN111041471A (zh) 阀门密封面的熔覆层
Yin et al. Effect of holding time and interlayer's thickness on the crack initiation and propagation and the dissolving behavior of the heat-treated facet WC grains

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant