本发明专利技术公开了一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层及熔覆方法，由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：67‑81份、Mn：10‑14份、Si：8‑12份、P：0.1‑1份、Al：1‑3份、V：0.1‑1份、Ti：0.1‑1份和C：0.1‑1份。方法是先将所述涂层的各组分按配比混合，然后进行干磨，干磨后烘干，得合金粉末；将304不锈钢基材表面氧化皮磨掉，用酒精清洗表面，然后干燥，将合金粉末预置在清洗后的304不锈钢基材表面，利用激光球化法对合金粉末进行球化处理，得球化的合金粉末；最后利用同步送粉法对球化的合金粉末进行激光熔覆即可。本发明专利技术具有力学性能好，硬度、耐磨性、耐腐蚀性好，接触疲劳强度高，涂层裂纹少的特点。
A laser cladding TRIP steel coating on 304 stainless steel and its cladding method
【技术实现步骤摘要】
一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层及熔覆方法
本专利技术涉及一种不锈钢表面涂层及制备方法，特别是一种304不锈钢表面激光熔覆的涂层及熔覆方法。
技术介绍
304不锈钢作为传统的奥氏体不锈钢，具有良好的耐蚀性以及低温强度和耐热性等性能，同时其弯曲、抗压等热加工性好且经济廉价等特点而被广泛应用于船舶、机械工业生产与生活应用中。但304不锈钢也存在一定的不足，在特定条件下易发生点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂，同时其因碳含量偏低而塑性高、表面硬度比较低而使在实际应用中常发生疲劳破坏。故需开发提升304不锈钢耐磨性的涂层，用于修复或强化304不锈钢，同时也可创造出很高的经济效益。TRIP钢是指由钢组织中逐步进行的马氏体相变过程导致的塑性升高的超高强度钢，又称相变诱导塑性钢。传统的TRIP钢主要由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti、Mo、Nb、Ni、S和C等元素进行搭配组合而成，通常是直接加工形成钢材，而将TRIP钢制成涂层材料还未见报道。即便TRIP钢具有非常好的性能，但是，现目前很难将其作为合金涂层进行应用，主要原因是合金涂层在制备的过程中，基材和涂层的元素会相互稀释，造成合金元素的配比发生变化，从而改变涂层的性能；另外，就是在制备过程中，涂层元素的烧损也是影响涂层性能的关键因素。因此，在传统的TRIP钢的基础上，如何调整其配比和加工工艺，使其在涂层制备之后，还具有同样的性能，非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种304不锈钢表面激光熔覆的涂层及熔覆方法。本专利技术具有力学性能好，硬度、耐磨性、耐腐蚀性好，接触疲劳强度高，涂层裂纹少的特点。本专利技术的技术方案：一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：67-81份、Mn：10-14份、Si：8-12份、P：0.1-1份、Al：1-3份、V：0.1-1份、Ti：0.1-1份和C：0.1-1份。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，所述涂层按重量份计，包括：Fe：71-77份、Mn：11-13份、Si：9-11份、P：0.3-0.7份、Al：1.5-2.5份、V：0.3-0.7份、Ti：0.3-0.7份和C：0.3-0.7份。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，所述涂层按重量份计，包括：Fe：74份、Mn：12份、Si：10份、P：0.5份、Al：2份、V：0.5份、Ti：0.5份和C：0.5份。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，所述Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末的纯度均大于99.7％。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，所述Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末的粒度为140-280目。一种前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层的熔覆方法，是先将所述涂层的各组分按配比混合，然后进行干磨，干磨后烘干，得合金粉末；将304不锈钢基材表面氧化皮磨掉，用酒精清洗表面，然后干燥，将合金粉末预置在清洗后的304不锈钢基材表面，利用激光球化法对合金粉末进行球化处理，得球化的合金粉末；最后利用同步送粉法对球化的合金粉末进行激光熔覆即可。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层的熔覆方法，所述干磨为球磨，球磨罐和磨球材质为不锈钢，磨料比为6-8：1，转速180-240r/min，干磨时间2-5h；所述合金粉末的烘干温度为110-130℃，时间6-10h。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层的熔覆方法，所述激光球化时，合金粉末的铺粉厚度为0.6-1.5mm，激光功率为1-2kw，激光光斑直径为2-4mm，激光扫描速度为3-10mm/s，光斑尺寸d＝1mm×10mm，搭接率为30-50％。前述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层的熔覆方法，所述激光熔覆时，激光输出功率P＝2-3kW，扫描速度V＝4-7mm/s，光斑尺寸d＝1mm×10mm，搭接率为30-50％，送粉量为0.4-0.8g/s。本专利技术的有益效果1、本专利技术的涂层在大气环境下采用激光溶覆技术即可在304不锈钢表面成功制备TRIP钢涂层，通过置换固溶原子(Mn、Al、Si)成分调整来获得TRIP效应，使得该涂层较基材具有非常优异的力学性能。2、本专利技术的TRIP钢涂层因其具有高强度、高伸长率以及低层错能，使其硬度、耐磨性和耐蚀性相对于304不锈钢基材有明显提升。3、本专利技术的TRIP钢涂层内部发生孪晶诱发塑性，孪晶数量增加切割奥氏体晶粒，奥氏体晶粒内会被更细小的形变孪晶分割,起到细化晶粒作用，同时分割奥氏体的形变孪晶相当于亚晶界,会对位错起到钉扎作用从而阻止位错的滑移,堆积的位错增加抗拉强度，形变孪晶存在于奥氏体晶粒内部,会使界面能迅速升高,裂纹的延伸就会被阻止,伸长率提高，降低了涂层的开裂敏感性。4、本专利技术采用激光球化对粉末进行预处理，通过不同粉末配比，不同的工艺参数来探究出激光熔覆过程中各元素的烧损比，以在不锈钢表面激光熔覆原位合成TRIP钢涂层。为了进一步说明本专利技术所具有的有益效果，专利技术人做了以下实验：材料的硬度本专利技术制备的涂层硬度结果如图1所示，涂层的平均硬度达到基材的3.3倍左右,涂层的耐磨性明显优于304不锈钢。激光熔覆的超快速凝固使得晶粒来不及长大而细化，同时限制了涂层中的溶解度，其次不同晶粒尺寸的原子导致晶格畸变增大，位错密度高，固溶强化更加明显，故硬度显著提高。材料的耐磨性对本专利技术制备所得的激光熔覆原位生成的TRIP钢涂层进行摩擦磨损实验，所得结果如图2及图3所示，基材平均系数为0.463，涂层平均系数0.358，涂层的摩擦磨损曲线明显比基材更加平稳，有着更低的摩擦磨损系数，涂层的磨损量为0.807mm3，基材的磨损量为1.786mm3，涂层耐磨性明显优于基材。附图1为涂层的硬度分布；附图2为涂层的摩擦系数曲线；附图3为涂层的磨损量。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：67份、Mn：10份、Si：8份、P：0.1份、Al：1份、V：0.1份、Ti：0.1份和C：0.1份。实施例2：一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：81份、Mn：14份、Si：12份、P：1份、Al：3份、V：1份、Ti：1份和C：1份。实施例3：一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：71份、Mn：11份、Si本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：67-81份、Mn：10-14份、Si：8-12份、P：0.1-1份、Al：1-3份、V：0.1-1份、Ti：0.1-1份和C：0.1-1份。/n
【技术特征摘要】
1.一种304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：由Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末混合组成，其中按重量份计，包括：Fe：67-81份、Mn：10-14份、Si：8-12份、P：0.1-1份、Al：1-3份、V：0.1-1份、Ti：0.1-1份和C：0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：所述涂层按重量份计，包括：Fe：71-77份、Mn：11-13份、Si：9-11份、P：0.3-0.7份、Al：1.5-2.5份、V：0.3-0.7份、Ti：0.3-0.7份和C：0.3-0.7份。
3.根据权利要求2所述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：所述涂层按重量份计，包括：Fe：74份、Mn：12份、Si：10份、P：0.5份、Al：2份、V：0.5份、Ti：0.5份和C：0.5份。
4.根据权利要求1所述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：所述Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末的纯度均大于99.7％。
5.根据权利要求1所述的304不锈钢表面激光熔覆的TRIP钢涂层，其特征在于：所述Fe、Mn、Si、P、Al、V、Ti和C单质粉末的粒度为140-280目。
6.一种根...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，罗威，陆定方，邵元，胡中文，
申请(专利权)人：贵州大学，贵阳学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。