一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法，属于熔覆材料领域，上述耐磨合金粉末化学成分质量分数为：0.1-0.4%C，12.0-16.0%Cr，1.0-3.0%Ni，0.5-2.0%Mo，2.0-4.5%Cu，1.0-2.0%B、1.0-3.0%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。该粉末粒度分布：25-100

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法


[0001]本专利技术属于熔覆材料领域，具体涉及一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法。

技术介绍

[0002]在工程机械领域，许多金属构件对表面有耐磨性的要求，需要进行特殊处理，常见的处理工艺有一下几类。
[0003]一、电镀技术，这种技术镀层薄，因此在特殊工况条件下很容易由于局部镀层受损导致整个零件失效。且镀层与基体结合力弱，一般不超过100MPa，耐磨性差，容易剥落。还造成严重的资源浪费和环境污染，是迫切需要疏解的产业。
[0004]二、热喷涂技术，这种技术涂层与基体之间结合力弱，一般为100-200MPa，容易剥落。由于热喷涂制备的涂层气孔较多，必须采用多层沉积方式制备，导致加工效率低，且材料利用率低于50%。
[0005]三、传统激光熔覆技术，这种传统技术具有结合强度高，热变形小等优点，且可以通过调整粉末成分获得所需熔覆层性能，因此在诸多行业中开始实现应用，但是该技术加工效率低，熔覆速率一般为0.5-2m/min，粉末利用率只有50%左右，并且激光能量聚焦在基体材料上，通过融化基体材料来结合熔覆粉末，这使得激光能量利用效率和熔覆速率低，基体材料损耗大。由于其效率低下、成本高，限制了其大规模产业化应用，这是目前亟待解决的瓶颈问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有传统技术的不足，提供一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法。
[0007]一种耐磨合金粉末，其各元素的质量分数为0.1-0.4%C，12.0-16.0%Cr，1.0-3.0%Ni，0.5-2.0%Mo，2.0-4.5%Cu，1.0-2.0%B、1.0-3.0%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]进一步的，该耐磨合金粉末粒度分布为25-100
µ
m。
[0009]进一步的，该耐磨合金粉末流动性为15-20s/50g。
[0010]一种超高速激光熔覆上述粉末的方法，具体是：将该耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速激光熔覆即可得到熔覆层。
[0011]进一步的，激光束垂直于工件表面扫描，过程中同轴吹送氩气保护，气流量为12-20L/min。
[0012]进一步的，所述超高速激光熔覆的工艺参数为：激光功率2-3kw，光斑直径0.6-1.2mm，送粉速率8-15g/min，送粉气流量为6-10L/min，激光扫描线速度25-35m/min，搭接率30%-50%，单层熔覆厚度0.1-0.3mm。
[0013]与传统的激光熔覆技术相比，超高速激光熔覆工艺在原理上有显著不同，其高能激光束少部分能量作用在基体材料上形成较浅的熔池，而大部分能量作用在了熔覆粉末材
料上，使粉末在进入熔池之前温度升至熔点并熔化，以液滴的形式滴入熔池与基体材料结合，再依靠基体自身冷却凝固。基于这一原理，超高速激光熔覆大大缩短了粉末熔化时间，从而使熔覆效率成倍提高，一般可达传统激光熔覆的几十甚至上百倍。
[0014]上述耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法得到的耐磨合金粉末，在超高速激光熔覆加工后可以与20#钢形成较好的融合度，能有效提高耐磨损性能、基材的表面硬度及工作强度；耐磨合金粉末可在廉价的金属材料上制取高性能的表面合金熔覆层，赋予材料良好的耐磨性能，以代替大量的高级合金，节约经济成本。
[0015]具体实施方式
[0016]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]实施例1耐磨合金粉末X1，其各元素的质量分数为：0.15%C，12.5%Cr，2.6%Ni，1.7%Mo，2.5%Cu，1.4%B、2.5%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0018]该耐磨合金粉末粒度分布为：25-100
µ
m。
[0019]该耐磨合金粉末流动性为：16.8s/50g。
[0020]将该耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速激光熔覆即可得到熔覆层。
[0021]激光束垂直于工件表面扫描，过程中同轴吹送氩气保护，气流量为15L/min。
[0022]进一步的，所述超高速激光熔覆的工艺参数为：激光功率2.6kw，光斑直径0.8mm，送粉速率12g/min，送粉气流量为6L/min，激光扫描线速度30m/min，搭接率35%，单层熔覆厚度0.2mm。
[0023]熔覆层表面无明显的气孔和裂纹，与基体结合良好。熔覆层表面硬度达52HRC。
[0024]实施例2耐磨合金粉末X2，其各元素的质量分数为：0.22%C，15.3%Cr，1.8%Ni，1.1%Mo，3.1%Cu，1.2%B、1.5%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0025]该耐磨合金粉末粒度分布为：25-100
µ
m。
[0026]该耐磨合金粉末流动性为：17.9s/50g。
[0027]将该耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速激光熔覆即可得到熔覆层。
[0028]激光束垂直于工件表面扫描，过程中同轴吹送氩气保护，气流量为20L/min。
[0029]超高速激光熔覆该粉末的工艺参数为：激光功率2.8kw，光斑直径0.6mm，送粉速率15g/min，送粉气流量为10L/min，激光扫描线速度35m/min，搭接率40%，单层熔覆厚度0.25mm。
[0030]熔覆层表面无明显的气孔和裂纹，与基体结合良好。熔覆层表面硬度达55HRC。
[0031]实施例3耐磨合金粉末X3，其各元素的质量分数为：0.34%C，13.7%Cr，1.9%Ni，1.0%Mo，3.4%Cu，
1.6%B、1.8%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0032]该耐磨合金粉末粒度分布为：25-100
µ
m。
[0033]该耐磨合金粉末流动性为：18.6s/50g。
[0034]将该耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速激光熔覆即可得到熔覆层。
[0035]激光束垂直于工件表面扫描，过程中同轴吹送氩气保护，气流量为20L/min。
[0036]超高速激光熔覆该粉末的工艺参数为：激光功率2.5kw，光斑直径0.6mm，送粉速率10g/min，送粉气流量为6L/min，激光扫描线速度25m/min，搭接率45%，单层熔覆厚度0.22mm。
[0037]熔覆层表面无明显的气孔和裂纹，与基体结合良好。熔覆层表面硬度达53HRC。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨合金粉末，其特征在于其各元素的质量分数为：0.1-0.4%C，12.0-16.0%Cr，1.0-3.0%Ni，0.5-2.0%Mo，2.0-4.5%Cu，1.0-2.0%B、1.0-3.0%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的耐磨合金粉末，其特征在于：粒度分布为25-100
µ
m，流动性为15-20s/50g。3.根据权利要求1所述的一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法，其特征在于：将耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏伟，高为鑫，谈绮月，
申请(专利权)人：江苏八方特种设备有限公司，
类型：发明
国别省市：