[發(fā)明專利]一種鐵基合金粉末及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011343232.9
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112458457B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鑄國;馮育磊;馮凱;李玉艷;姚成武;霍鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海電氣電站設(shè)備有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/32;C22C38/38
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發(fā)明提供了一種鐵基合金粉末及其應(yīng)用，鐵基合金粉末由以下質(zhì)量百分含量的元素組成：C為0.76％?1.2％、B為0.75％?1.8％、Mn為0.8％?2.5％、Si為0.75％?2.2％、W為5％?10％、Cr為4％?6％、Nb為1.2％?3.4％、Ti為0.1％?1.2％、V為1.0％?2.8％，其余為Fe。本發(fā)明的鐵基合金粉末滿足了耐磨部件表面對熔覆層高硬度，良好耐磨等性能的要求，其樣品熔覆層中無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，熔覆層的硬度可達880HV_0.5。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光熔覆層技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種鐵基合金粉末，以解決高硬度激光熔覆粉末使用時產(chǎn)生的缺陷，實現(xiàn)激光熔覆高硬度耐磨涂層的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光熔覆技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于零件表面的改性，主要應(yīng)用包括提高其表面耐磨性、抗腐蝕性、抗氧化性能等。其中提高零件表面的耐磨性是激光熔覆技術(shù)的重要應(yīng)用之一，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：軸承、模具、軋輥、鐵道尖軌等。與傳統(tǒng)的表面滲碳、熱噴涂等傳統(tǒng)的表面強化技術(shù)不同，激光熔覆技術(shù)利用高能量、高密度的激光束，使金屬粉末與基材表層同時熔化，達到涂層與基材形成冶金結(jié)合的效果，同時在基體表面得到一種組織與性能完全不同于基材的表面強化熔覆層。采用激光熔覆技術(shù)，可以在不能影響基材整體機械性能的前提下，提高基材表面的硬度與耐磨性，延長零部件的使用壽命，具有良好的經(jīng)濟與社會效益。

然而，目前國內(nèi)外市場上用于制備高硬度激光熔覆涂層的粉末主要包括鈷基粉末(如Stellite 6)和鎳基粉末(如Ni60)，但是采用鈷基粉末、鎳基粉末存在制備成本較高等問題；市場很少有用于制備高硬度、抗開裂的激光熔覆耐磨涂層的鐵基粉末，由于實際應(yīng)用過程中的零件多為鐵基材料，因此采用鐵基粉末與零件的結(jié)合比鈷基與鎳基粉末好；除此以外，鐵基粉末的價格相比于鈷基與鎳基粉末也相對較為低廉。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中制備高硬度激光熔覆涂層的鐵基粉末主要為M2，其主要元素的合金元素的質(zhì)量配比為：C:1.0％；S:0.3％；Cr:4.0％；Mn:0.3％；Mo:5.0％；V:2.0；W:6.0％，余量為Fe。但是該組分含量的鐵基粉末用于激光熔覆時存在一些問題，熔覆層中存在裂紋、氣孔等缺陷，同時其涂層的硬度大約在680HV_0.5左右，無法完全適用所有耐磨基材的激光熔覆熔覆工藝要求。

因此，研究開發(fā)出新的用于制備高硬度、抗開裂激光熔覆耐磨涂層的鐵基合金粉末具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種鐵基合金粉末及其應(yīng)用于制備激光熔覆耐磨涂層。

本發(fā)明第一個方面提供一種鐵基合金粉末，所述鐵基合金粉末由以下質(zhì)量百分含量的元素組成：C為0.76％-1.2％、B為0.75％-1.8％、Mn為0.8％-2.5％、Si為0.75％-2.2％、W為5％-10％、Cr為4％-6％、Nb為1.2％-3.4％、Ti為0.1％-1.2％、V為1.0％-2.8％，其余為Fe。

優(yōu)選地，所述鐵基合金粉末由以下質(zhì)量百分含量的元素組成：C為0.81％-1.15％、B為0.8％-1.75％、Mn為0.85％-2.45％、Si為0.8％-2.15％、W為5.05％-9.95％、Cr為4.05％-5.95％、Nb為1.25％-3.35％、Ti為0.15％-1.15％、V為1.05％-2.75％，其余為Fe。

優(yōu)選地，所述鐵基合金粉末的粒徑介于75μm-150μm之間。

本發(fā)明第二方面提供一種鐵基合金粉末的應(yīng)用，將上述的鐵基合金粉末用于制備激光熔覆耐磨涂層，得到的所述熔覆耐磨涂層具有高硬度和抗開裂性。

優(yōu)選地，所述鐵基合金粉末中Cr元素在激光熔覆時固溶于Fe中，對熔覆層起到固溶強化的作用。

優(yōu)選地，所述鐵基合金粉末中Nb、V和Ti元素在激光熔覆時生成MC碳化物或MB硼化物，形成熔覆層中的硬質(zhì)相，提高熔覆層硬度。