[發明專利]一種納米M2B增強鐵基耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202110169359.1
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112981052B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 皇志富;寧海玥;堅永鑫;孔寒冰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D6/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種納米M2B增強鐵基耐磨涂層及其制備方法，選取鑄造Fe?B合金為原始基體，對原始基體的表面進行打磨和去銹處理；將處理好的原始基體置于氬氣內進行預熱處理；利用高能激光對預處理后的原始基體進行表面熔融處理；對表面熔融處理后的原始基體進行淬火和回火熱處理，在原始基體表面制備得到納米M₂B增強馬氏體基體的表面耐磨涂層。本發明制備的納米M₂B增強鐵基耐磨涂層具有優異的耐磨性，可用于抗沖擊磨料磨損工況，較鑄造Fe?B合金的耐磨性提高3～7倍，可實現傳統Fe?B耐磨合金經適當的激光表面熔融制備涂層后，在沖擊磨損工況下應用，具有重要工程應用推廣價值。

技術領域

本發明屬于鐵基耐磨材料技術領域，具體涉及一種納米M₂B增強鐵基耐磨涂層及其制備方法。

背景技術

鋼鐵是目前使用量最大的材料之一，是重要的結構材料。鋼鐵耐磨鑄造合金在冶金、礦山、電力等工業領域應用廣泛，其耐磨性和服役安全性是影響零件使用壽命的關鍵因素。我國每年因磨損造成的金屬材料失效高達300萬噸，直接經濟損失超1000億元人民幣，且這一損耗仍在不斷上升。制備成本較低的鑄造Fe-B耐磨合金由高硬度的M₂B(M代指Fe和合金元素)和金屬基體組成，可應用無沖擊力或沖擊力較低的磨損工況。然而，其中硬質相M₂B呈連續網狀結構，在磨損服役過程中易發生開裂及破碎現象，不僅嚴重影響其耐磨性，還會造成零件表面迅速開裂失效。因此，改善Fe-B合金中硬質相M₂B的連續網狀結構問題一直是當前的研究熱點。

為了徹底打破硬質相M₂B的連續網狀結構，提高韌性及耐磨性能，本申請利用激光重熔對Fe-B合金表面進行處理，可簡單高效的打破Fe-B合金表層組織中硬質相M₂B的連續網狀結構，且使其以孤立狀形態彌散分布于金屬基體中，實現了合金表面韌性及抗磨性能的協同提高。因此，本申請所制備的一種納米M₂B增強鐵基耐磨涂層，可保證Fe-B耐磨合金在高沖擊磨料工況下的服役安全性和持久性，解決了傳統Fe-B耐磨合金傳統在沖擊磨損工況下易脫落、耐磨性差的難題，且該涂層制備成本較低，對其推廣應用具有重要的工程應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種納米M₂B增強鐵基耐磨涂層及其制備方法，實現Fe-B耐磨合金表面的硬質相M₂B實現納米化及晶粒表面尖角效應顯著降低，在磨損過程中會降低晶界應力集中現象，減小磨耗，從而通過與基體協同作用可顯著提高表面耐沖擊磨損性能。

本發明采用以下技術方案：

一種納米M2B增強鐵基耐磨涂層的制備方法，包括以下步驟：

S1、選取鑄造Fe-B合金為原始基體，對原始基體的表面進行打磨和去銹處理；

S2、將步驟S1處理好的原始基體置于氬氣內進行預熱處理；

S3、利用高能激光對步驟S2預處理后的原始基體進行表面熔融處理；

S4、對步驟S3表面熔融處理后的原始基體進行淬火和回火熱處理，在原始基體表面制備得到納米M₂B增強馬氏體基體的表面耐磨涂層。

具體的，步驟S1中，Fe-B合金中硼化物的體積分數為10％～40％。

具體的，步驟S2中，預熱溫度為150～500℃。

具體的，步驟S3中，高能激光的功率為0.5～2kW，掃描的速度為0.1～1m/min。

具體的，步驟S4中，淬火處理的溫度為850～1050℃，升溫速率為5～20℃/min，保溫時間大于等于2～5h，淬火介質為機油。