[發(fā)明專利]一種提高軋管工器具表面高溫耐磨性且抗粘鋼的激光熔敷用粉末

有效

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• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109161888B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡平;陸明和
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

一種提高軋管工器具表面高溫耐磨性且抗粘鋼的激光熔敷用粉末，其成分質量百分數(shù)為：C：0.20～0.40％，Si：1.50～3.00％，B：3.50～4.00％，Cr：30～35％，Ni：20～30％，Co：10～20％，V：0.50～1.00％，Al：2.00～3.00％，余量Fe，同時添加有體積百分數(shù)為3～5％的TiC和3～5％的WC。本發(fā)明激光熔敷用粉末具有良好的熔敷成型性能，且大大提高了軋管工器具的使用壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及新材料領域，特別涉及一種提高軋管工器具表面高溫耐磨性且抗粘鋼的激光熔敷用粉末。

背景技術

激光熔敷是利用激光作為熱源在基體材料表面熔敷一層改性材料，提高表面的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等性能。激光熔敷可以實現(xiàn)涂層與基體之間的冶金結合，涂層厚度可以較精確的控制，涂層成分可以靈活調整。相比于激光熔敷，傳統(tǒng)的電弧堆焊、等離子堆焊有其不足，如堆焊稀釋率高導致堆焊層成分與堆焊材料存在差異，堆焊層熱應力和組織應力大導致堆焊層容易產生裂紋和剝落，堆焊工件變形和焊后加工量大，堆焊前需要很高的預熱處理溫度等。通過激光熔敷改性可以實現(xiàn)節(jié)能節(jié)材，產生本體材料可循環(huán)利用的經(jīng)濟效益。

高溫磨損和粘鋼是目前軋管工器具常見的兩種失效形式。因此，有必要設計出一種可以在高溫、高壓和摩擦條件下耐磨且使得軋管工器具不與熱加工坯料發(fā)生粘鋼的改性材料粉末，并可采用激光熔敷工藝實現(xiàn)在軋管工器具表面的熔敷成型，從而獲得所需的耐磨和抗粘鋼特性。

目前激光熔敷粉末按主成分大致可分為鐵基、鎳基和鈷基合金粉末材料。鐵基合金粉末材料可使得基體-熔敷層成分接近，有益于界面結合，且成本較低。鎳基合金、鈷基合金粉末材料中含有較多的鎳、鈷增韌元素，韌性比鐵基合金粉末要好，可有效抑制覆層開裂，但硬度較鐵基合金粉末會有所下降。鐵基合金粉末多添加含量較高的碳，通過形成大量彌散分布的高硬度碳化物來提高硬度，但這同時會損害其塑性和韌性。

碳含量高會導致激光熔敷層開裂傾向增大，無論是鐵基、鎳基還是鈷基。

中國專利公開號CN101974724A公開了一種激光熔敷用鐵基合金粉末，其成分為0.60～1.00％C、0.35～0.70％Si、0.30～0.60％Mn、5.0～7.0％Cr、2.5～4.0％Ni、1.5～2.5％Mo、1.0～1.5％W、0.70～1.0％V、0.20～0.40％Ti、0.50～0.70％B、0.20～0.40％Nb、0.10～0.30％Ce，其余為Fe，其添加了較高比例的C，不能有效解決熔敷層開裂問題。

中國專利公開號CN103305839A公開了一種激光熔敷用鎳基粉末，其成分為13.5～15.5％Cr、3.2～3.6％Si、3.2～3.5％B、3.3～4.5％Fe、0.8～1.0％C，其余為Ni，其添加了較高比例的C，不能有效解決熔敷層開裂問題。

中國專利公開號CN1355325A公開了一種激光熔敷用鈷基粉末，其成分為在鈷基粉末中添加0.5～0.6％C、0.4～0.6％B、1.0～1.5％Si、10.0～12.0％Ni、4.0～6.0％W、3.0～5.0％Mo、26.0～28.0％Cr、RE1.0，其添加了較高比例的C，不能有效解決熔敷層開裂問題。

為了提高耐磨性還可以在基體粉末材料中加入各種陶瓷相粒子，包括氧化釔、碳化鈦、碳化鎢等。

中國專利公開號CN103046044A公開了一種激光熔敷復合粉末及對廢舊輥道表面再制造的方法，其粉末組成的特征在于重量比：Stellite 3粉末5～20％，Y2O3粉末3～5％，Ni60粉末余量。

中國專利公開號CN107142475A公開了一種激光熔敷用TiC增強新型AlFeCrCoNiTi基復合材料涂層及制備方法，該合金成分按質量計組成為：Al4～6％，F(xiàn)e18～22％，Cr16～19％，Co16～20％，Ni19～21％，Ti6～10％，另外還含有TiC占總材料的體積比為3～7％。通過TiC顆粒在固溶體晶界發(fā)生偏聚，可增大晶格畸變，提高涂層力學性能。