[發明專利]一種耐高溫磨損內襯的復合制備方法

有效

• 申請號: 201210195740.6
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102744525A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 付宇明;鄭麗娟;劉會瑩;何大川
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K26/34;B23K9/04
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及一種在鋼基材表面制備耐高溫磨損內襯的方法。

背景技術

鋼基表面高溫強化是為了提高鋼材料表面的耐高溫性和高溫下的耐磨性、耐腐蝕性等，基體一般為硬度較低、韌性較好中低碳合金鋼，堆焊材料為硬度高、韌性較差的耐高溫磨損陶瓷顆粒增強型材料，目前采用的方法一般是基材表面直接堆焊高硬度的材料，這樣獲得的復合材料雖然表面硬度高、耐磨和耐高溫性較好，但材料的整體韌性不足，堆焊層與基材結合性差，在高溫磨損環境中，由于熱脹冷縮等因素，堆焊層易從基體上剝離、脫落，在這種工況下，高硬度的堆焊層也易產生裂紋缺陷，這主要是由于基材與強化材料之間的線性膨脹系數差異較大等因素綜合作用的結果，這樣，使得堆焊制備的復合材料在高溫沖擊磨損工況中的應用受到了限制。而在冶金、化工、石油行業中，許多耐磨內襯均工作在高溫磨損和沖擊均有的復雜工況下，直接由于磨損導致內襯失效的比例僅10%，大多數都是由于高溫沖擊，將高硬度（≥60HRC）的合金堆焊耐磨層砸掉，使其脫離基體，出現坑洼，加快了失效，可見，內襯使用壽命直接影響生產效率和生產的安全性，所以，如何利用強化技術制備表面硬度高、整體韌性好、基體與強化層結合牢固的耐高溫、耐磨損、耐沖擊內襯，并用于冶金、化工和石油等行業中的特殊工況，成為了急需解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不僅內襯表面硬度高，整體韌性好，實用性強，質量好，壽命長，而且工藝操作簡單、靈活，成本低，效果好，使用率高的耐高溫磨損內襯的復合制備方法。

本發明主要是在鋼基材表面激光熔覆Ni基高溫合金粉末，然后在Ni基合金層表面再堆焊藥芯焊絲，其技術方案如下，包括以下步驟：

a.對鋼基材的表面進行預處理，要清除鋼基材表面的灰塵、油漬和銹蝕等；

b.預處理后，為減小激光熔覆時的熱應力，對鋼基材表面進行預熱，預熱溫度為50～300℃；

c.預熱后，為減小激光熔覆時鋼基材的變形，將鋼基材固定在激光熔覆設備的工作臺上；

d.根據鋼基材選用硬度值為45～50HRC的Ni基高溫合金粉末；

e.在鋼基材的表面激光熔覆Ni基高溫合金層，采用同軸送粉的方法進行激光熔覆，送粉速度為100g～200g/min，根據合金粉末確定激光器的工藝參數，其中優選的激光器技術參數為：激光功率范圍為1000W～10000W，掃描速度為1mm/s～20mm/s，搭接率為10%～90%，鋼基材表面熔覆1～5層Ni基高溫合金粉末；

f.在鋼基材激光熔覆層表面進行堆焊，首先根據內襯工況和耐磨性能要求，選用硬度為60～65HRC的藥芯焊絲最好是Cr₃C₂耐高溫藥芯焊絲，然后根據焊絲確定焊接電流、焊接電壓和焊接速度進行堆焊，堆焊1～6層后形成堆焊層，其中優選的焊接電流的范圍為100A～300A；焊接電壓為20V～200V；焊接速度為100mm/min～2000mm/min；

g.為減少堆焊裂紋的產生，將堆焊完成的內襯進行緩冷。

本發明采用激光熔覆和堆焊復合工藝，使內襯基體與強化層結合性好，強化層不易脫落，表面具有良好耐磨性的同時，整個內襯具有良好的韌性，此外，針對高溫沖擊磨損工況，通過激光熔覆和堆焊復合工藝，與傳統的堆焊工藝相比，減小了堆焊過程中由于硬度突變，耐磨堆焊表層和基體硬度值差異較大的問題；解決了表面高硬度耐磨層在熱脹冷縮工況下易開裂的問題；解決了高硬度耐磨堆焊層在高溫沖擊載荷下極易脫落的問題。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、內襯表面硬度高，整體韌性好，結合緊密，實用性強，質量好，壽命長；

2、工藝操作簡單、靈活，成本低，效果好，使用率高。

附圖說明????

圖1為實施例1的耐高溫磨損內襯結構示意圖。

????圖中標號：1-鋼基材，2-熔覆層，3-堆焊層。

具體實施方式????