一种铁基高温合金粉末及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种铁基高温合金粉末，该粉末的化学成分及质量百分比为：

【技术实现步骤摘要】
一种铁基高温合金粉末及其应用


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，具体涉及一种铁基高温合金粉末及其应用
。

技术介绍

[0002]高温合金是一类能在
600℃
以上的高温以及一定应力作用下长时间工作的合金材料，其具有较高的高温强度
、
良好的抗高温氧化性能
、
良好的疲劳性能等综合性能
。
因此，广泛应用于航空
、
航天
、
石油
、
化工
、
舰船等领域
。
[0003]按照基体元素分类，高温合金一般可分为铁基
、
镍基
、
钴基等
。
铁基高温合金的使用温度一般低于
800℃
，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基
、
钴基或者难熔金属为基体的高温合金
。
然而，镍基
、
钴基或者难熔金属为基体的高温合金材料相对成本更高，往往只能应用于航空发动机
、
燃气轮机热端部件等高端产品
。
而一般的工业品虽然也有高温下使用的需求，但是碍于成本高昂，往往只能采用普通铁基高温合金材料
。
[0004]因此，针对更高温度
(1000℃)
下使用的铁基高温合金材料，进行相关的研究开发具有极其重要的意义
。
[0005]无缝钢管热轧穿孔过程中，穿孔机顶头承受着高温
(1000℃)
作用
、
复杂的轧制力和摩擦力作用，同时还承受冷热循环作用，极易产生塌鼻
、
掉肉
、
粘钢
、
龟裂等缺陷，使用寿命较低
。
尤其是在轧制高合金钢管时，一个穿孔机顶头只能轧制4‑5支钢管，极大地降低了企业的生产效率，并且提升了生产成本
。
因此，需要根据穿孔机顶头工况，设计表面强化方案，以延长其使用寿命
。
目前，虽然有很多研究者进行了尝试，但据钢管厂反馈仍缺少一种合适的强化工艺，要么是使用寿命没有明显提升，要么是生产成本过高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决提供的问题是提供一种铁基高温合金粉末，它综合考虑耐高温
、
耐磨损
、
抗疲劳的性能需求及各化学元素之间的相互作用，使其能在
1000℃
下长时间使用
。
同时，本专利技术还提供了铁基高温合金粉末的应用
。
[0007]本专利技术一种铁基高温合金粉末，其化学成分及质量百分比为：
0.4
～
0.6
％
C、18.0
～
20.0
％
Cr、14.0
～
16.0
％
Ni、10.5
～
12.0
％
Mo、10.5
～
12.0
％
Nb、0.5
～
1.0
％
Si、1.5
～
2.0
％
S
；余量为
Fe
及不可避免的杂质
。
[0008]进一步地，
Fe
元素质量百分比
≥39.0
％；
Mo
元素和
Nb
元素质量百分比比值为
1:1
；，
Ni
元素与
(Mo+Nb)
元素质量百分比比值为
1:1.5。
[0009]进一步地，铁基高温合金粉末粒径范围为
75
～
180
μ
m。
[0010]本专利技术铁基高温合金粉末材料的原理及效果如下：
[0011]一
、
铁基高温合金粉末中加入
18.0
‑
20.0
％
Cr
元素，主要是提高其高温抗氧化性能
。
铁基高温合金的抗氧化性能随着
Cr
元素含量的提高而提高
。
经过大量试验发现当
Cr
元素含量达到
18.0
‑
20.0
％时，该合金可在
1000℃
下形成稳定的氧化膜而不至于起皮
。
另外，
Cr
元素的加入也可以形成固溶强化，从而提高合金的强度
。
[0012]二
、
铁基高温合金粉末中加入
14.0
～
16.0
％
Ni
元素，一方面可以保证合金具有良好的室温及高温塑性，从而确保在激光熔覆时不会出现开裂的情况；另一方面也可以提升高温下
γ
'
相结构的稳定性，从而提升其高温强度
。
经过大量试验研究发现，只有当
Ni
元素含量达到
14.0
％以上时，其强化效果才能达到最佳状态
。
[0013]三
、
铁基高温合金粉末中加入
10.5
～
12.0
％
Mo
元素和
10.5
～
12.0
％
Nb
元素，主要是为了提升其高温强度及高温下的耐磨损
。Mo
元素和
Nb
元素的加入，除了起到固溶强化的作用，还可以形成金属间化合物，形成沉淀强化
。
而且
Mo
元素和
Nb
元素本身具有较高的熔点，与合金中其他元素形成的金属间化合物具有较高的高温强度
。
另外，
Nb
元素的加入也会细化晶粒，在提高强度的同时也提高合金塑性
。Nb
元素也会与
C
元素形成碳化物，从而提升合金的耐磨损性能
。
此外，经过大量试验研究发现当
Mo
元素和
Nb
元素的比例为
1:1
时，可以实现最佳的强化效果
。
[0014]四
、
铁基高温合金粉末要获得良好的耐冷热疲劳性能，就需要获得塑性和强度的最佳匹配，基于此，铁基高温合金粉末中
Ni
元素和
(Mo+Nb)
元素质量百分比的比值为
1:1.5
时，可确保合金在具有良好的高温强度同时也具有较好的抗冷热疲劳性能
。
[0015]五
、
铁基高温合金粉末中含有
0.5
～
1.0
％
Si
元素，主要是起到脱氧
、
造渣的作用，也是从激光熔覆的成形性角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铁基高温合金粉末，其特征在于：其化学成分及质量百分比为：
0.4
～
0.6
％
C、18.0
～
20.0
％
Cr、14.0
～
16.0
％
Ni、10.5
～
12.0
％
Mo、10.5
～
12.0
％
Nb、0.5
～
1.0
％
Si、1.5
～
2.0
％
S
；余量为
Fe
及不可避免的杂质
。2.
根据权利要求1所述的铁基高温合金粉末，其特征在于：
Fe
元素质量百分比
≥39.0
％，
Mo
元素和
Nb
元素质量百分比比值为
1:1
，
Ni
元素与
(Mo+Nb)
元素质量百分比比值为
1:1.5。3.
根据权利要求1所述的铁基高温合金粉末，其特征在于：铁基高温合金粉末粒径范围为
75
～
180
μ
m。4.
一种铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄家佳，董振启，黄东保，李怀中，魏鹏程，徐诚龙，
申请(专利权)人：泰尔安徽工业科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：