一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层及其制备方法，该激光熔覆层中通过Cr的添加起到提高熔覆层耐蚀的作用，Cr通过与O形成致密的Cr2O3层，可以有效保护基体继续被腐蚀。同时Cr对α

【技术实现步骤摘要】
一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高端装备制造的激光加工
，具体涉及一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层及其制备方法。

技术介绍

[0002]激光熔覆技术是一种涉及激光技术、材料表面改性技术、传感技术、计算机技术和信息与智能于一体的多学科交叉边缘学科技术。运用激光熔覆技术制备高硬度耐腐蚀的不锈钢熔覆层能大大提高零件的使用寿命，在工业应用中潜力巨大，然而这项技术在实际使用过程中常常遇到难切削、费刀具、加工效率低等问题，主要原因在于不锈钢激光熔覆层晶粒细化程度较高且硬度较高，对于采用传统车床进行后续机加的刀具的损耗程度高且加工效率低尤为明显，严重影响高硬度激光熔覆层的推广。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层及其制备方法，以解决现有技术中不锈钢激光熔覆层晶粒细化程度较高且硬度较高，使得加工过程中对刀具损耗严重的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层，所述激光熔覆层通过不锈钢激光熔覆粉末制备而成，以质量分数计，所述不锈钢激光熔覆粉末的组成为：
[0006]C：0.13
‑
0.21％，Cr：17
‑
21％，Ni：2
‑
5％，Mo：1.3
‑
2％，Mn：0.2
‑
0.6％；Nb:0.8
‑
1.4％，B:0.7
‑
1.2％，Si：0.3
‑
0.6％，Al:0.02
‑
0.05％，S：0.04
‑
0.07％，P：0.02
‑
0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：
[0008]优选的，所述不锈钢激光熔覆粉末的组成为：C：0.16％，Cr：19.5％，Ni：2.3％，Mo：1.1％，Mn：0.3％，Nb:0.9％，B:0.98％，Si：0.4％，Al:0.03％，S：0.06％，P：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]优选的，所述不锈钢激光熔覆粉末的粒度为100～270目；所述熔覆层中的w(Mn)/w(S)为5.0～8.0。
[0010]一种上述易切削高硬度不锈钢激光熔覆层的制备方法，按照目标成分混合合金粉末，制备出不锈钢激光熔覆粉末，不锈钢激光熔覆粉末置于光纤激光器的送粉器中，送粉器送粉的同时进行激光扫描，在基体上形成所述不锈钢激光熔覆层。
[0011]优选的，所述不锈钢激光熔覆粉末进行干燥后置于光纤激光器的送粉器中，干燥温度为100℃～200℃，干燥时间为1.5h。
[0012]优选的，送粉过程中的送粉速率为60g/min
‑
75g/min。
[0013]优选的，送粉器的铺粉方式为氮气送粉预制铺粉，铺粉宽度为14mm，铺粉厚度为2mm。
仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0026]本专利技术的实施例之一为公开了一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层，该熔覆层通过将不锈钢激光熔覆粉末，通过激光熔覆方法在基体上形成所述易切削高硬度不锈钢激光熔覆层。
[0027]上述不锈钢激光熔覆粉末，包括以下质量分数的化学元素：
[0028]C：0.13
‑
0.21％，Cr：17
‑
21％，Ni：2
‑
5％，Mo：1.3
‑
2％，Mn：0.2
‑
0.6％；Nb:0.8
‑
1.4％，B；0.7
‑
1.2％；Si：0.3
‑
0.6％，Al:0.02
‑
0.05％，S：0.04
‑
0.07％，P：0.02
‑
0.05％，余量Fe和不可避免的杂质。
[0029]优选的，所述易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末包括以下质量分数的化学元素：
[0030]C：0.16％，Cr：19.5％，Ni：2.3％，Mo：1.1％，Mn：0.3％，Nb:0.9％，B：0.98％，Si：0.4％，Al:0.03％，S：0.06％，P：0.04％，余量的Fe和不可避免的杂质。
[0031]优选的，所述易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末的粒度为100～270目。上述优选的易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末的平均粒度得选择，可以进一步增加得到的熔覆层的组织均匀性。
[0032]相对于现有技术，本专利技术提供的上述易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末结合激光熔覆技术在基体上形成的熔覆层，通过Cr的添加起到提高熔覆层耐蚀的作用，Cr通过与O形成致密的Cr2O3层，可以有效保护基体继续被腐蚀。同时Cr对α
‑
Fe有一定的固溶强化作用，通过以Mo、Nb联合固溶强化，借助其多元复合强化效果，对熔池过冷度和形核率的影响，改变现有熔覆层中的相组织马氏体相和针状碳化物组成情况，形成了特殊的晶界与基体相，抑制枝晶的扩展，细化晶粒提高熔覆层位错密度通过晶界强化和位错强化提高熔覆层强度和硬度。粉末中Nb等元素，可形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物等第二相质点，在基体中造成应力场，应力场和运动位错之间交互作用进一步使熔覆层得到强化。确保熔覆层在优异耐蚀性能的同时具有较高的硬度。同时，适量增加熔覆层中球形或纺锤形的(Mn、Fe)(S、O)复合夹杂物，这类夹杂物在切削过程中因塑性小不易变形，保持纺锤形或椭球形，对改善切削性能非常有益同时，本专利技术通过优化金属粉末中S、P的含量减少硬质点形成元素Al和Si含量，提高含硫化物MnS夹杂物的形状和密度。本专利技术在激光熔覆粉末成分研究表明，添加硫的缺点是过多的硫会与氧、铁生成共晶化合物(Fe－FeS、Fe－FeS－FeO)会降低抗点蚀和抛光性能，因此需要精准控制熔池w(Mn)/w(S)值，要求w(Mn)/w(S)控制在5.0～8.0。同时调控适当地Al、Si含量可获得理想的S－O化物，Al、Si含量过高容易形成氧化物硬质点，对切削性能不利。
[0033]本专利技术利用上述易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末通过激光熔覆技术在基体上形成熔覆层具有较高的硬度和耐腐蚀性，主要通过调整晶粒尺寸、固溶体等强化相密度、形貌、和分布情况，消除不锈钢熔覆层中的针状硬脆相组织，通过优化熔覆层中S、P的含量，适量增加含硫夹杂物占比，使得不锈钢熔覆层的显微组织、硬度、耐蚀性和切削性能方面指标均得到提升。
[0034]上述优选的易切削高硬度不锈钢激光熔覆粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层，其特征在于，所述激光熔覆层通过不锈钢激光熔覆粉末制备而成，以质量分数计，所述不锈钢激光熔覆粉末的组成为：C：0.13
‑
0.21％，Cr：17
‑
21％，Ni：2
‑
5％，Mo：1.3
‑
2％，Mn：0.2
‑
0.6％；Nb:0.8
‑
1.4％，B:0.7
‑
1.2％，Si：0.3
‑
0.6％，Al:0.02
‑
0.05％，S：0.04
‑
0.07％，P：0.02
‑
0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层，其特征在于，所述不锈钢激光熔覆粉末的组成为：C：0.16％，Cr：19.5％，Ni：2.3％，Mo：1.1％，Mn：0.3％，Nb:0.9％，B:0.98％，Si：0.4％，Al:0.03％，S：0.06％，P：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种易切削高硬度不锈钢激光熔覆层，其特征在于，所述不锈钢激光熔覆粉末的粒度为100～270目；所述熔覆层中的w(Mn)/w(S)为5.0～8.0。4.一种权利要求1所述易...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，苏成明，王昕，刘文博，张飘飘，曹鹏，
申请(专利权)人：西安智能再制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：