[發明專利]一種高鎢鉬含量的耐磨高速鋼涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201710716511.7
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107475632B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張暉
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C22C38/30
• 分類號: C22C38/30;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/02;C22C38/04;C23C24/10
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發明公開了一種高鎢鉬含量的耐磨高速鋼涂層及其制備方法，屬于冶金技術領域。該涂層采用激光熔覆快速凝固方法制備，主要化學成分重量百分含量為：0.9～1.3C、7～14W、6～9Mo、1.0～2.0V、3.5～5.0Cr、0.5～5.0Co、Si<0.5、Mn<1.0、S<0.04、P<0.04，余量為Fe。激光熔覆后涂層可直接在470～560℃進行回火處理即能顯著提高其硬度。與相同條件制備的鎢鉬系W6Mo5Cr4V2高速鋼相比，高鎢鉬含量使其回火組織中硬質碳化物含量增多，回火硬度和耐磨損性能均明顯提高，因而可適用于對高硬度、高耐磨有較高要求的熱軋輥、刃具和模具表面激光熔覆高耐磨涂層制造。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種高鎢鉬含量的耐磨高速鋼涂層及其激光熔覆制備方法。

背景技術

高速鋼是一種含鎢、鉬、鉻、釩等多種強碳化物形成元素的高合金鋼，經過適當的熱處理后，具有優異的紅硬性、熱穩定性、耐氧化和耐熱磨損性能，廣泛應用于磨具、刀具、刃具、熱軋輥以及該類材料的表面涂層制造領域。高速鋼的耐磨性主要取決于其組織中的碳化物類型與含量，硬質碳化物含量越多、尺寸越細、分布越均勻，其耐磨性越好。

高速鋼根據合金元素添加種類分類，典型成分為鎢系W18Cr4V和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2、W9Cr4Mo3V等。其中，采用Mo取代W，鎢鉬系高速鋼不僅硬度相近，且降低了粗大碳化鎢的析出生長，具有更高的韌性和熱塑性。為了提高高速鋼的紅硬性和高溫耐磨性，也有研究開發了含鈷高速鋼W18Cr4VCo5、W6Mo5Cr4V2Co5并獲得良好的生產應用。此外，高速鋼應用于軋輥材料，成分傾向于設計成高碳高合金元素以保證碳化物含量和耐磨性。例如：中國專利CN105750529A采用離心澆鑄造法提出了一種高鎢高耐磨高速鋼軋輥，化學組成質量分數為2.2～2.5％C、6.5～6.8％W、8.6～9.0％Cr、4.2～4.5％V、2.5～2.8％Mo、&lt;0.45％Mn、&lt;0.76％Si、&lt;0.04％P、&lt;0.04％S。中國專利CN105779861A和CN105618715A則分別提出了一種耐磨高釩氮高速鋼軋輥和一種添加Nb的高速鋼軋輥，可見，添加強碳化物形成元素是提高高速鋼耐磨性的一種有效方法。

但是，一般認為高速鋼成分中強碳化物形成元素的添加含量過高，制造過程無論是采用熔煉、澆筑，還是鑄-鍛工藝均難以克服其內部粗大一次碳化物形成、嚴重成分偏析和組織惡化等冶金缺陷，造成材料的韌性惡化，裂紋易沿碳化物基體界面形成，開裂。最近，有報道采用噴射沉積、激光熔覆等快速凝固技術制造高速鋼涂層，研究發現該類方法制備的涂層具有凝固組織細小的特征。但是，該類技術目前在成分和熱處理技術上仍主要沿用傳統的塊體高速鋼成分和高溫淬火加回火處理工藝，由于快速凝固抑制了碳化物的析出和生長，該類方法制備的涂層中一般發現硬質相含量明顯少于相同成分的塊體高速鋼，而采用高溫淬火加回火處理工藝又易造成涂層凝固組織長大和材料的大量氧化損耗。可見，針對快速凝固制備高硬度高耐磨高速鋼材料及涂層，生產上亟待提出針對性的成分設計與制備工藝方法。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明所解決的技術問題是：結合激光快速凝固制備高合金材料的動力學凝固條件，提出一種可同時添加較高含量強碳化物形成元素(Mo、W)的高速鋼成分及其激光熔覆制備方法，以期所制備的涂層硬度明顯高于相同條件下制備的典型成分鎢鉬系W6Mo5Cr4V2高速鋼，適用于對高硬度、高溫耐磨有較高要求的熱軋輥、刃具和模具表面激光熔覆高耐磨涂層制造。

本發明解決其技術問題的技術方案如下：

本發明提供一種高鎢鉬含量的耐磨高速鋼涂層，所述耐磨高速鋼涂層主要化學成分及其重量百分含量為：0.9～1.3％C、7～14％W、6-9％Mo、1.0-2.0％V、3.5-5.0％Cr、0.5-5.0％Co、Si&lt;0.5％、Mn&lt;1.0％、S&lt;0.04％、P&lt;0.04％，余量為Fe。