[發明專利]球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210591979.5
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103060651A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳長義;邢飛;徐國建
• 申請（專利權）人: 鞍山煜宸科技有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C23C24/10
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及激光強化合金材料領域，具體涉及一種球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料及其制備方法。

背景技術

因合金球墨鑄鐵軋輥具有良好的導熱和抗熱疲勞能力，目前常被用作中軋過渡道次軋輥，工作時軋輥受到較大的工作壓力及沖擊作用，且表面直接與高于1000℃的的高溫軋材接觸，容易導致磨損和熱疲勞。采用適當的工藝對軋輥表面進行強化處理，提高工作表面的耐磨性和抗熱疲勞性，是目前鋼鐵企業降低成本、提高工效的有效措施。

激光表面合金化是利用高能密度的激光束快速加熱熔化特性，使基材表層和添加的合金元素熔化混合，進行充分的冶金作用，從而形成以原基材為基底、無明顯界面的新表面合金層。它有效地避免了其它修復方法所帶來的局限性和風險，有效地提升了軋輥工作表面的耐蝕耐磨性能，周期短，效率高，使用壽命提高顯著，降低輥耗率。

目前關于利用激光合金化或激光再制造工藝進行設備零部件修復的專利和報道已很多，但國內外還沒見到專用于球墨鑄鐵軋輥工作表面大面積激光合金化有效處理的納米陶瓷合金材料的相關報道。將激光合金化與抗氧化耐蝕耐磨納米陶瓷合金粉末相結合，對失效的球墨鑄鐵軋輥進行修復，該粉末材料除需具有上述性能外，還要適合大面積激光合金化的加工要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料及其制備方法，克服現有技術的不足，以納米級WC-Co復合陶瓷合金粉末為基礎，滿足球墨鑄鐵軋輥表面硬度較高、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損的性能要求，具有優越的大面積激光表面合金化性能，用于修復或再制造失效的球墨鑄鐵軋輥。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料，以WC陶瓷合金為基礎，其化學成分組成按重量百分比為：C?4.0～5.5%、B?1.2～2.0%、Si?1.5～2.5%、Co?4.0～14.0%、Ce?0.02～0.06%、W余量。Si的作用是降低熔點、增加硬度、改善激光加工性能。

球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料，以WC陶瓷合金為基礎，其化學成分組成按重量百分比為：C?4.0～5.5%、B?1.2～2.0%、Ti1.2～2.0%、Co?4.0～14.0%、Ce?0.02～0.06%、W余量。Ti的作用是增加耐磨性、改善激光加工性能。

所述球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料的制備方法，首先將C、B、Co、Ce、W成分通過噴霧熱解、焙燒、還原、碳化、脫氧制成納米陶瓷合金粉末，然后向粉末中以機械混粉的方式添加平均顆粒度為0.3μm以下的SiO₂或TiO₂，攪拌均勻即為產品。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1）在軋輥工作表面與球墨鑄鐵基材形成浸潤良好的納米陶瓷合金，使輥面表層形成新的含有硬質強化相且具有超細化、高強韌性、高耐磨金相組織的合金層，合金層硬度較高、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐冷熱沖擊強度高，具有優越激光加工性能。

2）可以降低激光強化過程中合金層的組織應力和熱應力，激光合金層具有組織細小、無孔洞和裂紋、合金化層與基材呈冶金結合、結合強度高的特點，有效解決了失效球墨鑄鐵軋輥快速成功修復的技術難題，可提高軋輥使用壽命，提高了過鋼量，減少換輥次數。

3）合金化層在具有較高硬度和強度的同時，又降低了合金熔點和開裂傾向，從根本上解決并提高了表面新材料的抗裂性、成型性、表面平整性、工藝穩定性和成分均勻性。?

4）為冶金軋鋼行業修復失效后的球墨鑄鐵軋輥，提供了一種行之有效、經濟適用的便捷方法，上機使用效果良好，耐磨耐蝕性能大幅提高，過鋼量提高1.6倍，延長了軋輥更換周期，獲得用戶的贊譽，應用市場廣闊，經濟效益和社會效益顯著。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步說明：

本發明提供了一種球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料，是以WC陶瓷合金為基礎，其化學成分組成按重量百分比為：C?4.0～5.5%、B?1.2～2.0%、Si?1.5～2.5%、Co?4.0～14.0%、Ce?0.02～0.06%、W余量。

另一種球鐵軋輥表面激光強化用納米陶瓷合金材料，也是以WC陶瓷合金為基礎，其化學成分組成按重量百分比為：C?4.0～5.5%、B?1.2～2.0%、Ti1.2～2.0%、Co?4.0～14.0%、Ce?0.02～0.06%、W余量。