[發明專利]一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810856167.6
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN108817730B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬振;莊明輝;牟立婷;李洪波;湛蘭;李慕勤
• 申請（專利權）人: 佳木斯大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40;B23K9/167
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

本發明公開了一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料，包括304L不銹鋼帶和金屬粉芯，合金材料含有化學成分質量百分比為0.02％的碳，13.2～15.2％的鉻，0.2～0.5％的硅，1.2～1.5％的錳，0.19～2.02％的鈮，4.0～5.0％的硼，4.1～5.2％的鎳，0.2～2.9％的鉬，0.84～1.44％的鎢，0.19～2.88％的釩，余量為鐵。本發明進一步公開了一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料的制備方法，利用耦合電弧熱絲TIG焊，將釩、鉬和鎢合金元素引入堆焊合金材料，在堆焊合金中形成不同類型的多元復合金屬硼化物，使超低碳高硼鐵基堆焊合金材料不僅具有高硬度、良好的高溫磨損性，還具有優異的熱穩定性，而且能夠獲得高碳高鉻鐵基堆焊合金材料無法獲得的高溫耐磨性和熱穩定性，可提高在高溫環境中磨損零部件的使用壽命。

技術領域

本發明涉及高溫堆焊領域，具體涉及一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年，隨著冶金行業產能的提升，燒結破碎機單輥及齒冠、高爐旋轉布料溜槽、沖渣箱、轉接塔襯板、截煤箱等部件存在嚴重的高溫磨損，導致設備停機檢修或更換易磨損部件，降低企業經濟效益。目前，這些零部件采用高碳高鉻鑄鐵進行修復，延長使用壽命。但是，由于設備長期在高溫、沖蝕、重載等環境下運行，零部件在沒有達到預期服役壽命的情況下發生失效。因而需要一種提高零部件使用壽命的方法。

目前，提高易磨損零部件壽命的方法是利用堆焊再制造技術解決復雜高溫環境下的零部件磨損問題。堆焊用高溫焊接材料分為鐵基、鎳基、鈷基等。鐵基高溫耐磨堆焊主要以高碳高鉻堆焊耐磨焊材為主，市場占有率最大，主要因為其成本相對較低、焊接成形及焊接性較好。但是，由于鐵基耐磨材料自身性能的限制，無法在更高的溫度或長期在高溫下使用，存在一定的技術問題，當溫度達到800℃以上時，高碳高鉻碳化物強化相的熱穩定性、高溫耐磨性、耐蝕性能、高溫硬度將降低，不滿足在高溫、高磨損等條件下的使用要求。鈷基和鎳基高溫耐磨堆焊材料組織穩定，紅硬性良好，耐蝕和高溫耐磨性能優良，雖然高溫耐磨性能以及其他綜合性能都非常優異，但鈷基和鎳基耐磨材料的資源匱乏，價格昂貴，與高溫耐磨鐵基堆焊合金比，在實際工程中大規模的應用將受限。

因此，本發明開發一種新型鐵基高溫耐磨堆焊合金材料，該合金的高溫耐磨性和熱穩定性優于市場應用最廣的高碳高鉻鐵基堆焊合金。為了降低成本，減少貴重和戰略合金元素的使用，開發硼含量為過共晶成分的高硼系耐磨合材料，利用硼化物作為耐磨相的鐵基耐磨材料。目前，高硼高溫耐磨合金材料以硼含量為亞共晶成分的合金研究較多，如傅迎慶等人研究的鐵基高溫耐磨堆焊合金中B的含量為3.1％，C的含量為2.01％，劉政軍等人研究的鐵基高溫耐磨堆焊合金中B的含量為2.64％，C的含量為2.11％，專利CN103741059A中制備的一種軋輥用高硼合金鋼材料，合金成分中含有0.5-0.8％B，0.8-0.9％C，但對超低碳、硼含量為過共晶的硼化物高溫耐磨材料鮮有報道。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，設計開發了一種強超低碳高硼高溫耐磨堆焊合金材料，本發明的發明目的是提供一種超低碳高硼堆焊合金材料并且具有高硬度、界面結合好、良好的耐蝕性、優異的常溫高溫磨損性能和良好的熱穩定性。

本發明設計開發了一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料的制備方法，本發明的發明目的是提供制備超低碳高硼并且具有高溫磨損性能、耐蝕性和硬度的堆焊合金材料的方法。

本發明還提供了上述合金材料的應用，用于高溫磨損機械零件。

本發明提供的技術方案為：

一種基于超低碳高硼的高溫耐磨堆焊合金材料，其包括304L不銹鋼帶和金屬粉芯，所述合金材料化學成分質量百分比為0.02％的碳，13.2～15.2％的鉻，0.2～0.5％的硅，1.2～1.5％的錳，4.1～5.2％的鎳，0.19～2.02％的鈮，4.0～5.0％的硼，0.2～2.9％的鉬，0.84～1.44％的鎢，0.19～2.88％的釩，余量為鐵。