[發明專利]一種軋輥表面金屬間化合物復合激光增韌強化工藝

有效

• 申請號: 201710128280.8
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106835124B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 魏振華;劉玉柱;劉兆環
• 申請（專利權）人: 唐山市兆寰冶金裝備制造有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D1/09;C21D9/38;C22C29/10;C22C29/12
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所(普通合伙)13106
• 代理人: 于文順

技術領域

本發明涉及一種軋輥表面金屬間化合物復合激光增韌強化工藝，屬于冶金軋輥技術領域。

背景技術

軋輥是鋼鐵行業各種型材軋機上的主要變形工具。在軋鋼生產線上大量使用各種類型的軋輥，其中熱軋輥是使用量和消耗量最大的軋輥。熱軋輥在高溫、高載荷、冷熱交變、腐蝕、磨耗等惡劣工況條件下服役，經受強大的沖擊力和壓力等交變應力作用，發生磨損、銹蝕、裂紋、剝落，甚至斷裂等疲勞損傷，致使其失效或報廢。各種軋輥，特別是熱軋輥是鋼鐵企業生產成本中的一項很大的消耗，一直是鋼鐵企業技術和生產中的一個重要難題。為了能適當增加熱軋輥的使用時間，改善軋制型材的性能和品質，降低消耗和生產成本，已有技術采用傳統的補焊修理方法，可以使部分鋼制和球鐵制的軋輥適當恢復原新品的尺寸，雖然達不到原技術性能指標和使用壽命，也可以作為替代品暫時使用。近年來，應用激光熔覆和陶瓷表面強化技術對熱軋輥進行強化處理，使熱軋輥的技術性能和使用壽命得以恢復與提高。但是，不同材質熱軋輥激光熔覆技術應用的存在如下問題：陶瓷材料強化后的熱穩定性不足，強化層內微觀組織韌性較低，強化層易在使用過程中產生龜裂等。

發明內容

本發明目的是提供一種軋輥表面金屬間化合物復合激光增韌強化工藝，經過激光復合材料強化處理的熱軋輥，工作表面形成強韌性強化層，保持了高溫硬度、高耐磨、抗氧化、耐磨耐腐蝕等疲勞強度基礎，增加了強化層強韌性能,改善了因脆性帶來的龜裂傾向，可以顯著提高熱軋輥的過鋼量，延長換輥周期，解決背景技術中存在的問題。

本發明的技術方案是：

一種軋輥表面金屬間化合物復合激光增韌強化工藝，包含如下工藝步驟：

采用金屬間化合物Fe₃Al和ZrO₂的復合材料，參與激光納米強化處理；這樣，有效的利用此化合物材料所具有的高強度、高溫蠕變、熱穩定性、抗氧化及耐腐蝕等性能；同時，在復合相中，充分利用其特有的多種強化與增韌機理的疊加及額外附加的協同效應；用于增加熱軋輥激光納米強化中的強韌性能，改善強化相的增韌指標；

所述復合材料，為金屬間化合物Fe₃Al和ZrO₂，按同等比例份額制作成微米級顆粒狀物料。

采用納米級的基碳化物作為增強相，增強相的組份質量份數為：納米級的60-70份Ti基碳化物、4-6份Si基碳化物、1-2份W基碳化物、1-2份Cr基碳化物；增強相改善了陶瓷材料脆化性，形成了優勢互補效應；具備了高溫硬度、高溫強度、高溫熱穩定性、耐磨損、耐腐蝕、增韌協同及不老化等特點，達到了金屬間化合物復合材料與陶瓷材料的強韌協同配合，獲得固溶強化和彌散強化及沉淀強化和增韌強化的效果；

具體步驟如下：將質量份數1-2份的復合材料與10-15份的增強相進行混合，組成復合結構的強韌化材料，強韌化材料預涂在熱軋輥工作輥面上或采用同軸送粉方式送達輥身表面上，預涂厚度為涂0.2-0.3mm；使用激光加工機組進行激光復合強化處理，在軋輥表面0.5-2.0mm深度內形成增韌強化層。

所述激光加工機組采用機器人智能操作，激光功率密度2x10⁵w/cm²，光斑Φ5mm，掃描速率60-100mm/s，進行激光復合強化處理，在軋輥表面0.5-2.0mm深度內形成彌撒分布的固溶強化和沉淀強化的增韌強化層。

經過本發明激光復合材料強化處理的熱軋輥，工作表面形成的由微米顆粒金屬間化合物復合材料與納米級增強材料共同組成的協同配合的強韌性強化層，對比已有技術單純納米陶瓷材料激光強化處理，保持了高溫硬度、高耐磨、抗氧化、耐磨耐腐蝕等疲勞強度基礎，增加了強化層強韌性能,改善了因脆性帶來的龜裂傾向。可以顯著提高熱軋輥的過鋼量，延長換輥周期，延長使用壽命50%以上。

本發明的有益效果是：經過激光復合材料強化處理的熱軋輥，工作表面形成強韌性強化層，保持了高溫硬度、高耐磨、抗氧化、耐磨耐腐蝕等疲勞強度基礎，增加了強化層強韌性能,改善了因脆性帶來的龜裂傾向，可以顯著提高熱軋輥的過鋼量，延長換輥周期。

具體實施方式

以下結合通過實例對本發明作進一步說明。

一種軋輥表面金屬間化合物復合激光增韌強化工藝，包含如下工藝步驟：