[發明專利]一種含超細硬質相鐵基耐磨合金

有效

• 申請號: 201210224034.X
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102848102A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王智慧;賀定勇;趙雪飛;蔣建敏;周正;李曉延;崔麗;萬國力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K10/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于焊接材料技術領域，涉及一種含超細硬質相耐磨堆焊合金粉末及堆焊合金的制備方法，可廣泛用于電力、冶金、機械、化工等行業中機械耐磨件的修復和制造。?

背景技術

磨損是造成機械失效的主要原因之一，其中磨粒磨損占到50%以上。在現代工業和技術發展中，機械設備及其零件在使用中對材料耐磨損性的要求越來越高，使用壽命越來越成為影響現代設備生產效率的重要因素。據統計，世界工業發達國家約30%的能源是以不同形式消耗在磨損上的，近年來我國每年消耗金屬耐磨材料約達300萬噸以上，各行業也已陸續進口了高達1000億美元的設備部件。?

堆焊合金的耐磨性取決于所含硬質相的尺寸、形態、分布及其類型，而韌性不僅與其基體組織性質、數量、形態及分布等相關，也與硬質相的尺寸、形態、分布及類型有關。在很多工況下，細顆粒硬質相使合金具有好的耐磨性，特殊情況下，當硬質相比磨料硬時，增大硬質相尺寸有助于耐磨性提高。一般認為如果硬質相細小或為球形，硬質相對金屬基體的割裂作用降低，對提高韌性有利。硬質相分布對合金耐磨性有重要的影響，硬質相作為合金的耐磨骨架，均勻的分布有助于有效的保護基體，而硬質相的聚集生長容易產生應力集中，增加了硬質相在磨損過程中的剝落。?

近年來國內外在鐵基耐磨堆焊合金方面已有相當的研究，但反應含碳化鉻硬質相和含硼化物硬質相的堆焊合金易開裂，硬度和韌性匹配差。所以，細小的硬質相均勻的分布在基體上，對提高堆焊合金韌性有重要作用。因此，研究一種含超細硬質相的耐磨堆焊合?金，其具有硬度和韌性的良好匹配，從而對提高耐磨性具有重要意義。?

發明內容

本發明的目的在于合金中超細硬質相做為耐磨骨架，超細硬質相尺寸達亞微米，減少對基體的割裂，有利于提高合金的韌性，且具有較高的硬度，大大提高了堆焊合金的耐磨性。?

為實現上述目的，本發明采取如下的技術方案。?

一種含超細硬質相鐵基合金粉末，粉末成分范圍如下：Cr:15.4-20wt.%；B:2.3-4.8wt.%；C:0.6-1.8%wt.%；W:5.9-9.8%wt;Nb:1.6-4.5wt.%；Mo：3.4-6.0wt.%；V：0-2.8wt.%；Mn：2.0-2.4wt.%；Si：1.1-1.5wt.%；Fe:余量。所述的粉末包括：高碳鉻鐵、金屬鉻粉末、硼鐵粉末、金屬鎢粉、鈮鐵、鉬鐵、釩鐵、電解錳粉、硅鐵、金屬鐵粉。上述各種粉末的粒度在75-150μm之間。?

優選所述合金粉末，合金粉末元素成分范圍優選如下：Cr:18.2-19.6wt.%；B:2.6-3.8wt.%；C:0.8-1.8%wt.%；W:5.9-9.8%wt;Nb:3.4-4.5%wt；Mo：4.2-6.0%wt；V：1.5-2.8%wt；Mn：2.0-2.4%wt；Si：1.1-1.5%wt；Fe:余量。?

進一步，各元素通過下列合金粉末添加：高碳鉻鐵、金屬鉻粉末、硼鐵粉末、金屬鎢粉、鈮鐵、鉬鐵、釩鐵、電解錳粉、硅鐵、金屬鐵粉。?

進一步，以上粉末各種的粒度在75-150μm之間。?

采用本發明上述合金粉末制備一種含超細硬質相鐵基耐磨堆焊合金的方法，其特征在于，采用等離子轉移弧制備堆焊合金工藝，焊接工藝參數為：非轉移弧電壓18-21V；非轉移弧電流58-63A：轉移弧電壓：29-32V；轉移弧電流95-125A；送粉電壓：4.0-5.5V；離子氣：220-280L/h；送粉氣：260-340L/h；保護氣：360-450L/h；離子氣、送粉氣和保護氣均為氬氣；噴焊速度：25-30mm/min；焊槍擺幅：25-30mm；噴距：10-15mm。對上述焊接工藝進行優化，將工藝參數設定為：非轉移弧電壓19-20V；非轉移弧電流：59-61A；?轉移弧電壓：29-32V；轉移弧電流99-119A；送粉電壓：4.0-5.5V；離子氣：220-260L/h；送粉氣：280-320L/h；保護氣：380-420L/h；離子氣、送粉氣和保護氣均為氬氣；噴焊速度：25-30mm/min；焊槍擺幅：25-30mm；噴距：10-15mm。?

采用這種合金粉末在上述工藝條件下制備的堆焊合金，含鈮復雜型的細小硬質相尺寸可達亞微米，均勻彌散分布于基體之中，做為合金的主要耐磨骨架，有助于提高合金韌性，且基體組織細小，合金具有較好的耐磨性。?