一种耐腐蚀、耐磨铁基激光熔覆粉末及其激光熔覆方法技术

本发明专利技术提供了一种耐腐蚀、耐磨的激光熔覆用铁基合金粉末及其激光熔覆方法，该合金粉末由如下质量百分比的组分组成：碳C：0.2‑0.5％，铬Cr：26‑28％，镍Ni：15‑18％，硅Si：1‑1.2％，锰Mn：0.8‑1％，钼Mo：4‑4.6％，余量Fe；采用本发明专利技术所述的铁基合金粉末及其应用方法，能够熔覆一定厚度并具有特定成分的合金熔覆层，熔覆层与基体呈冶金结合，且组织均匀，无气孔、裂纹等缺陷。

A kind of corrosion-resistant and wear-resistant iron-based laser cladding powder and its laser cladding method

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀、耐磨铁基激光熔覆粉末及其激光熔覆方法
本专利技术涉及一种耐腐蚀、耐磨的激光熔覆用铁基合金粉末及其激光熔覆方法。
技术介绍
激光熔覆作为绿色再制造工程的重要技术之一，具有热影响区小、工件变形小、界面冶金结合、稀释率低、过程易于实现自动化等优点。它作为一种新型的再制造技术，是一种重要的材料表面强化与加工技术，它是利用高能量密度激光束在金属表面辐照，通过迅速熔化、扩展和迅速凝固，在基材表面形成与其为冶金结合的，具有特殊的物理、化学或力学性能的材料，从而显著改善基材表面耐磨、耐蚀等性能。在矿山、冶金、化工、能源等行业中有很多关键零部件为钢铁，因长期处于恶劣的工作环境下，因磨损、腐蚀等原因失效，失效大多存在于表面，直接造成经济损失。运用铁基合金粉末进行修复，因其成分与基材相近，价格相对镍基、钴基合金较低，所以开发一种耐蚀、耐磨的铁基合金粉末满足市场需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种含有特定元素、成本适中、应用效果显著的耐蚀、耐磨激光熔覆用合金粉末。本专利技术的技术方案如下：一种激光熔覆用铁基合金粉末，由如下质量百分比的组分组成：碳C：0.2-0.5％，铬Cr：26-28％，镍Ni：15-18％，硅Si：1-1.2％，锰Mn：0.8-1％，钼Mo：4-4.6％，余量Fe。优选的，所述激光熔覆用铁基合金粉末由如下质量百分比的组分组成：碳C：0.5％，铬Cr：26％，镍Ni：16％，硅Si：1％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：51.3％。本专利技术所述激光熔覆用铁基合金粉末的粒径在45-180μm，铁基合金粉末成分设计原理为：碳C：0.2-0.5％碳会和其它合金元素形成碳化物硬质相，硬度高，作为强化相分布在基体中。这个范围的含碳量适中，所以合金的强度、硬度较好。铬Cr：26-28％铬元素能跟碳和铁形成M23C6、M7C3的碳化物，提高熔覆层的硬度和耐磨性。铬又能在熔覆层的晶界处富集，使熔覆层表面形成一层钝化膜，提高耐蚀性能。镍Ni：15-18％一定含量的镍能提高钢的强度而不显著降低其韧性，镍在提高强度的同时，对熔覆层的韧性、塑性以及其他工艺性能的损害较其他合金元素的影响小。镍的加入不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力。硅Si：1-1.2％在激光再制造修复中，硅可以降低合金粉末的熔点，提高熔池的流动性和对基体的润湿性，并与氧结合形成硼硅酸盐覆盖于熔池表面，起到脱氧造渣的作用，以避免熔覆层的氧化。硅含量过低，起不到脱氧造渣的作用，过高则熔覆层中残余硅含量增大，熔覆层裂纹敏感性增强，机械性能变差，因此，作为一种激光再制造修复用合金粉末，硅含量设定为1-1.2％。Mn：0.8-1％锰可以适当提高熔覆层的强度和硬度，但锰含量过高，在激光再制造过程中易与氧结合形成氧化物滞留在熔覆层中，降低熔覆层的力学性能。因此，设定锰含量0.8-1％。Mo：4-4.6％Mo原子结合能力强，易于与C等合金元素形成化合物强化相，此外，Mo的热膨胀系数小，导热性好，在熔覆层中加入，可以使熔覆层的强度、韧性提高。本专利技术还提供了一种所述激光熔覆用铁基合金粉末的应用方法，所述方法为：(1)基材预处理：以25Cr钢作为熔覆基材，用600目砂纸对基材表面的锈蚀和油污进行打磨，保持基材表面平整，之后用95％酒精清洗表面，保持基材干燥、干净；(2)粉末预处理：将本专利技术铁基合金粉末置于烘干箱内，设置温度120℃，烘干时长0.5h；(3)激光熔覆：将烘干后的粉末置于送粉器内，采用光纤耦合半导体激光器，以同步送粉的方式进行激光熔覆，即可得到熔覆层；激光熔覆的工艺参数为：激光功率2500-3000W，光斑直径5mm，扫描速度6-8mm/s，保护气为氮气或氩气，保护气流量12L/min，送粉气为氮气或氩气，送粉速率10-12g/min；所得熔覆层的单层厚度为1-1.2mm。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术所述的铁基合金粉末及其应用方法，能够熔覆一定厚度并具有特定成分的合金熔覆层，熔覆层与基体呈冶金结合，且组织均匀，无气孔、裂纹等缺陷。附图说明图1为实施例1、2、3、4、5不同碳含量下的熔覆层的形貌，a.0.2wt.％碳含量熔覆层；b.0.5wt.％碳含量熔覆层；c.0.8wt.％碳含量熔覆层；d.1.1wt.％碳含量熔覆层；e.1.4wt.％碳含量熔覆层。图2为实施例1、2、3、4、5不同碳含量下的熔覆层的摩擦系数曲线。图3为实施例1、2、3、4、5不同碳含量下的熔覆层的极化曲线。图4为实施例1、2、3、4熔覆层的探伤图，a.0.2wt.％碳含量熔覆层；b.0.5wt.％碳含量熔覆层；c.0.8wt.％碳含量熔覆层；d.1.1wt.％碳含量熔覆层。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，实施例仅用于说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1本实施例的合金粉末元素质量百分比为碳C：0.2％，铬Cr：26.0％，镍Ni：16.0％，硅Si：1.0％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：51.6％，粒度范围为45-180μm。借助激光进行单道熔覆，多道3层搭接和填槽实验。实施例2本实施例的合金粉末元素质量百分比为碳C：0.5％，铬Cr：26.0％，镍Ni：16.0％，硅Si：1.0％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：51.3％，粒度范围为45-180μm。借助激光进行单道熔覆，多道3层搭接和填槽实验。实施例3本实施例的合金粉末元素质量百分比为碳C：0.8％，铬Cr：26.0％，镍Ni：16.0％，硅Si：1.0％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：51.0％，粒度范围为45-180μm。借助激光进行单道熔覆，多道3层搭接和填槽实验。实施例4本实施例的合金粉末元素质量百分比为碳C：1.1％，铬Cr：26.0％，镍Ni：16.0％，硅Si：1.0％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：50.7％，粒度范围为45-180μm。借助激光进行单道熔覆，多道3层搭接和填槽实验。实施例5本实施例的合金粉末元素质量百分比为碳C：1.4％，铬Cr：26.0％，镍Ni：16.0％，硅Si：1.0％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：50.4％，粒度范围为45-180μm。借助激光进行单道熔覆，多道3层搭接。对实施例1、2、3、4、5的铁基合金粉末进行熔覆，具体的操作方法如下：熔覆基体预处理：以25Cr钢作为熔覆基体，将其表面用600目砂纸打磨光洁，再用浓度为95％的乙醇溶液清洗干净表面的油污和锈迹。熔覆粉末预处理：将粉末置于干燥温度为120℃的干燥箱内干燥30min。待干燥冷却后将粉末置于送粉器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：/n碳C：0.2-0.5％，铬Cr：26-28％，镍Ni：15-18％，硅Si：1-1.2％，锰Mn：0.8-1％，钼Mo：4-4.6％，余量Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：
碳C：0.2-0.5％，铬Cr：26-28％，镍Ni：15-18％，硅Si：1-1.2％，锰Mn：0.8-1％，钼Mo：4-4.6％，余量Fe。


2.如权利要求1所述激光熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：
碳C：0.5％，铬Cr：26％，镍Ni：16％，硅Si：1％，锰Mn：0.8％，钼Mo：4.4％，铁Fe：51.3％。


3.一种如权利要求1所述激光熔覆用铁基合金粉末的应用方法，其特征在于，所述方法为：
(1)基材预处理：以25Cr钢作为熔覆基材，用60...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，董刚，张群莉，朱国芳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33