由以下组成的铁基合金：3.0‑7.0重量％Cr；1.3‑3.0重量％C；0.2‑2.0重量％B；2.0‑10.0重量％V；任选1.5重量％或更少的Si；任选1.0重量％或更少的Mn，任选2.0重量％或更少的Mo；任选1.5重量％或更少的Ni；余量是铁和不可避免的杂质。铁基合金能够在基质上提供涂层。该涂层同时具有高硬度和耐磨性。包含基质和由合金形成的涂层的制品。形成涂覆制品的方法，优选采用HVOF、激光熔覆或等离子熔覆。
Iron base alloy suitable for providing hard and wear-resistant coating on substrate, products with hard and wear-resistant coating and manufacturing method thereof
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适于在基质上提供硬和耐磨涂层的铁基合金、具有硬和耐磨涂层的制品及其制造方法专利
本专利技术总体上属于铁基合金领域，特别是具有硬度、耐磨性以及耐腐蚀性的那些。此外，本专利技术进一步属于具有由铁基合金制成的硬和耐磨涂层的制品的领域，并涉及使用本专利技术铁基合金制造此类制品的方法。专利技术背景铁基合金如各种类型的钢用于多种应用中，但有时缺乏所需的性能。作为一个实例，钢材可能没有足够的硬度和耐磨性以在使用过程中承受恶劣的条件，例如在钻井和采矿设备中观察到的。磨损代表着社会上的主要浪费和成本，提高金属表面的耐磨性既可以节省大量成本，又可以促进环境友好。先前已经使用了各种方法来提供耐磨表面。例如，镀硬铬已被用于在暴露于恶劣条件和磨损如在采矿应用或隧道钻机中的机械上提供保护涂层。这种铬涂层通常用于获得具有光亮外观、高耐磨性和耐腐蚀性的涂层。航空航天、石油和天然气以及重工业设备，例如采矿设备，是这些涂层的主要最终产业。通常通过从含铬离子的水溶液中电沉积铬而在导电的、通常为金属的基质上而形成硬铬涂层。然而，由于关于六价铬，工艺中使用的或由此产生的废物中所含的CrVI的更严格的环境法规，硬铬涂层的应用有所减少。由于其是通过电沉积形成的，因此只能在导电基质表面上提供硬铬镀层。此外，通过电沉积来制造涂层可能是能量密集的，并且在要形成复杂结构的情况下会进一步导致问题。此外，电沉积工艺通常仅能够在进入电解涂料中的基质的所有部分上提供均匀厚度的涂层，因此不能提供变化厚度的涂层和/或仅在基质的选定部分上提供涂层。鉴于这些问题和局限性，几乎30年前就开始寻找替代镀硬铬的方法。热喷涂方法如HVAF(高速含氧燃料喷涂)、等离子传递丝材电弧(PTWA)或等离子粉末喷涂已经取代了几种镀硬铬应用，例如用于飞机起落架和液压缸。对于替代镀硬铬的涂层的主要要求包括良好的耐腐蚀、耐磨性和足够的结合强度。后者可以是基质材料和涂层之间的冶金结合，最好以最小的热输入来实现，以避免基质和/或涂层的劣化。激光熔覆是通常可以满足这些要求的一种成熟的工艺。因此，对于许多应用而言，激光熔覆可以是镀硬铬的替代方法，因为它可以在对基质材料造成最小影响的情况下施加薄的耐腐蚀和耐磨沉积物。用于涂层的材料是M2钢。M2钢具有以下组成(重量％)：以M2为例，许多用于表面熔覆的合金源自常规的钢铁生产，如工具钢和高速钢。这些材料的开发适合炼钢中的生产过程，但是对于用于表面涂覆的金属粉末而言，许多制造限制是不相关的或不适用。经常使用高速钢粉来提高高温下的耐磨性。在不遇到高温的应用中，此类材料不必要地消耗了有限的原材料，例如W和Co。M2钢也高度合金化，包含至少3.75％的Cr，0.15％的Mn，4.5％的Mo，5.5％的W和1.75％的V，因此需要至少15.65％重量的除铁以外的更昂贵的金属。先前在涂层沉积过程中使用的材料如M2无法同时达到高硬度和良好的耐磨性。此外，它们需要除铁以外的大量合金金属，因此只能在高环境负荷下生产。炼钢领域中还已知V合金化工具钢。然而，这种材料不适合热喷涂工艺或熔覆工艺。实际上，当用于热喷涂或熔覆工艺时，V合金化工具钢和M2都有产生多孔结构的趋势。另外，采用常用的M2工具钢粉的涂层在63HRC的硬度下仅给出60mm3(根据ASTMG65测定)的中等耐磨性。本专利技术要解决的问题本专利技术旨在提供一种能够形成同时具有高硬度、高耐磨性和足够的耐腐蚀性的保护涂层的材料。该材料还应该具有高延展性，并且应该能够通过例如激光熔覆提供较不多孔或无孔的涂层。涂覆材料也应以合理的成本提供，不应依赖昂贵的材料，应可在减少环境负荷的情况下生产，并且应适合现有工艺如激光熔覆、等离子传递电弧熔覆或热喷涂如HVOF。鉴于以下描述，本专利技术要解决的其他问题也会变得显而易见。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供以下内容：1.铁基合金，由以下组成：3.0-7.0重量％Cr；1.3-3.0重量％C；0.2-2.0重量％B；2.0-10.0重量％V；任选1.5重量％或更少的Si；任选1.0重量％或更少的Mn，任选2.0重量％或更少的Mo。任选1.5重量％或更少的Ni；余量是铁和不可避免的杂质。2.根据方面1的铁基合金，其中Cr的含量为3.2-6.8重量％。3.根据方面1或方面2的铁基合金，其中B的含量为0.2-1.2重量％。4.根据方面1-3中任一项的铁基合金，其中Ni的含量大于0，优选1.0重量％或更少。5.根据方面1-4中任一项的铁基合金，其中Mo的含量大于0，优选0.8重量％或更少。6.根据方面1-5中任一项的铁基合金，其中V的含量为4.0-8.0重量％。7.根据方面1-6中任一项的铁基合金，其中C的含量为1.5-2.8重量％。8.根据方面1-7中任一项的铁基合金，其中所述任选组分Si、Mn、Mo和Ni的含量各自为1.0重量％或更少。9.根据方面1-8中任一项的铁基合金，其为粉末形式。10.根据方面9的铁基合金，其中，根据ASTMB214-16，通过筛分分析测量，所述粉末不包含或包含小于2重量％的粒度超过250μm的颗粒。11.根据方面9和10中任一项的粉末形式的铁基合金，其由根据ASTMB214-16通过筛分分析测量的粒度为5-200μm或20-200μm的颗粒组成。12.一种具有基质和涂层的制品，涂层由方面1-11中任一项所限定的铁基合金形成。13.根据方面12的制品，其是在采矿或钢铁工业中使用的液压缸或滚筒。14.根据方面13的制品，其中涂层具有以下两项：-通过SS-ENISO6508-1:2016测量的60HRC或更高的硬度；和-根据ASTMG65-16，程序A，25mm3或更少的磨损。15.根据方面12-14中任一项的制品，其中基质由金属或金属合金制成，优选钢、工具钢或不锈钢。16.根据方面12-15中任一项的制品，其中涂层通过激光熔覆、等离子粉末熔覆或等离子传递电弧形成，铁基合金粉末如方面8-10中任一项所限定。17.根据方面1-8中任一项的铁基合金或根据方面9-11中任一项的铁基合金粉末在基质上形成涂层的用途。18.一种形成涂覆制品的方法，包括或以下步骤：-提供基质和-在基质上形成涂层其中涂层由方面1-8中任一项所限定的合金制成，形成涂层的步骤使用方面9-11所限定的合金粉末。19.根据方面18的形成涂覆制品的方法，其中形成涂层的步骤是激光熔覆步骤、等离子粉末熔覆步骤、等离子传递电弧步骤或HVOF步骤。20.根据方面18或19的形成涂覆制品的方法，其中制品如方面12-16中任一项所限定。专利技术详述在本专利技术中，除非另外说明，否则所有参数和产品性能均指的是在标准条件(25℃，105Pa)下测量的那些。...
【技术保护点】
1.铁基合金，由以下组成：/n3.0-7.0重量％Cr；/n1.3-3.0重量％C；/n0.2-2.0重量％B；/n2.0-10.0重量％V；/n任选1.5重量％或更少的Si；/n任选1.0重量％或更少的Mn，/n任选2.0重量％或更少的Mo。/n任选1.5重量％或更少的Ni；/n余量是铁和不可避免的杂质。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.铁基合金，由以下组成：
3.0-7.0重量％Cr；
1.3-3.0重量％C；
0.2-2.0重量％B；
2.0-10.0重量％V；
任选1.5重量％或更少的Si；
任选1.0重量％或更少的Mn，
任选2.0重量％或更少的Mo。
任选1.5重量％或更少的Ni；
余量是铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铁基合金，其中Cr的含量为3.2-6.8重量％。
3.根据权利要求1或2所述的铁基合金，其中B的含量为0.2-1.2重量％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的铁基合金，其中Ni的含量大于0，优选为1.0重量％或更少。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的铁基合金，其中Mo的含量大于0，优选为0.8重量％或更少。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的铁基合金，其中V的含量为4.0-8.0重量％。
7.根据权利要求1-6中任一项的铁基合金，其中C的含量为1.5-2.8重量％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的铁基合金，其中所述任选组分Si、Mn、Mo和Ni的含量各自为1.0重量％或更少。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的铁基合金，其为粉末形式。
10.根据权利要求9所述的铁基合金，其中根据ASTMB214-16，通过筛分分析测量，粉末不包含或包含小于2重量％的粒度超过250μm的颗粒。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的粉末形式的铁基合金，其由粒度为5-200...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹茜，C·刘，K·维斯特林，E·王，H·哈伦，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE
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