本发明专利技术公开了用于30Cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末及修复方法，修复粉末包括：65%～85%的Inconel 625粉末和15%～35%的Hastelloy C‑276粉末组成的混合粉末，粒径为20～40μm。本发明专利技术采用Inconel 625粉末与Hastelloy C‑276粉末混合材料对失效的30Cr13钢叶轮轴表面受损位置进行激光熔覆修复和强化，工艺操作简单，经修复的30Cr13钢叶轮轴表面具有更强的硬度、剪切强度、耐磨性和耐腐蚀性，可以有效增加30Cr13钢叶轮轴的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于叶轮轴修复的，具体涉及一种用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末及修复方法。
技术介绍
1、马氏体不锈钢的常用牌号有12cr13、20cr13和30cr13等，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、作刃具、喷嘴、阀座、阀门/水压机阀等。
2、30cr13不锈钢(gb/t 1220-2007中为30cr13，旧标准gb/t 1220-1992为3cr13)，对应的日本牌号为sus420j2，美国牌号为420s45，法国牌号为z30c13，是一种马氏体不锈钢，在淬火回火后使用。与12cr13、20cr13钢相比，30cr13钢有更高的强度、硬度和淬透性，但其耐蚀性和700℃以下的热稳定性较12cr13、20cr13钢低；冷加工性能和焊接性能不好，焊后应立即热处理，以防开裂；在退火状态下具有较好的切削加工性能。
3、在两栖作业船上，大量进口的昂贵30cr13不锈钢(旧牌号3cr13)叶轮轴关键金属部件承受着摩擦、腐蚀、氧化、冲刷等极端恶劣的服役工况，从而导致过早失效，严重降低了装备的性能，同时也造成了极大的浪费。
4、对于失效的30cr13不锈钢叶轮轴，目前国内没有维修技术和能力。为了保障两栖作业船的正常运转，通常采用更换新的30cr13不锈钢叶轮轴。
5、鉴于30cr13不锈钢叶轮轴成本昂贵、报废率很高，因此对于30cr13钢叶轮轴的修复和再利用是实际生产中亟待解决的问题。
技术实现思路
>1、为解决上述背景中存在的技术问题，本专利技术提供一种用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末及修复方法，利用金属粉末结合激光器设备，通过混合粉末成分的调控和工艺参数的调整，使修复的30cr13钢叶轮轴的耐磨性和耐腐蚀性都有所提高，增加有效服役时间。2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术的用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末，其特征在于，包括：65％～85％的inconel 625粉末和15％～35％的hastelloy c-276粉末组成的混合粉末，粒径为20～40μm；
4、所述inconel 625粉末的化学成分及重量百分比为c：0.05％～0.15％、cr：20％-23％、ti：0.3％～0.5％、mo：8％～10％、nb：3％～4.5％、fe：4％～6％、si：0.8％～1.2％、mn：0.4％～0.6％、al：0.3％～0.5％、余量为ni；
5、所述hastelloy c-276粉末的化学成分及重量百分比为c：0.05％～0.15％、cr：14％～16％、ti：0.3％～0.5％、mo：14％～16％、nb：3.5％～4.5％、fe：3％～4％、si：0.8％～1.2％、mn：1％～1.5％、al：0.3％～0.5％、余量为ni。
6、进一步地，本专利技术的用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末，还可以添加强化相，所述强化相为纳米碳化铬、纳米碳化钨、纳米氧化钇及纳米碳化硼颗粒中的一种或多种，添加量为所述inconel 625粉末和hastelloy c-276粉末的混合粉末的0～3％，优选添加量为0.1％～2.0％，再优选为0.5％～1.5％。
7、本专利技术的用于30cr13钢叶轮轴的激光熔覆修复粉末的制备方法，包括以下步骤：按比例称取inconel 625粉末和hastelloy c-276粉末(若有强化相，则包括强化相)并混合，利用球磨机以转速为30～50r/min将混合粉末球磨5～15小时，过筛网后获得粒径为20～40μm的修复粉末。
8、优选地，球磨后的所述修复粉末的含氧量≤180ppm。
9、本专利技术的用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复方法，其特征在于，包括以下修复步骤：
10、(1)检验和初加工：对30cr13钢叶轮轴进行激光清洗和检查；再使用车床进行初加工，然后进行探伤检验，直至表面无磨损或裂纹；
11、(2)激光熔覆：采用纯度大于99.99％的ar气为保护气体，送粉量10～20g/min，送粉气压为0.1～0.5mpa；采用所述修复粉末和激光熔覆技术进行表面修复，激光熔覆设备功率为2～3kw；熔覆枪头的移动速率为135～180mm/min；熔覆层厚度为0.5～0.8mm，熔覆层宽度为0.6～1.0mm；
12、(3)矫正和精加工：对激光熔覆修复后的30cr13钢叶轮轴的直线度进行退火矫正，保证车削和磨加工余量；再采用机械加工将30cr13钢叶轮轴修复至所需尺寸。
13、优选地，在所述激光熔覆前，将所述修复粉末在温度为110～150℃下烘烤干燥；所述30cr13钢叶轮轴预热至温度为130～160℃。
14、优选地，所述步骤(2)中，为防止熔覆过程中出现缺陷，采用多层熔覆时应保证层间温度≤80℃。
15、优选地，所述退火矫正的退火温度为800～900℃，保温时间为3～5h，然后随炉缓冷至室温。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术采用inconel 625粉末与hastelloy c-276粉末混合材料对失效的30cr13钢叶轮轴表面受损位置进行激光熔覆修复和强化，工艺操作简单，过程安全可控且不产生有毒有害物质，利于实现工业化生产；经修复的30cr13钢叶轮轴表面具有更强的硬度、剪切强度、耐磨性和耐腐蚀性等，可以有效增加30cr13钢叶轮轴的使用寿命，达到修复的目的。
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【技术保护点】
1.用于30Cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末，其特征在于，包括：65%～85%的Inconel625粉末和15%～35%的Hastelloy C-276粉末组成的混合粉末，粒径为20～40μm。
2. 根据权利要求1所述的修复粉末，其特征在于，所述Inconel 625粉末的化学成分及重量百分比为C：0.05%～0.15%、Cr：20%-23%、Ti：0.3%～0.5%、Mo：8%～10%、Nb：3%～4.5%、Fe：4%～6%、Si： 0.8%～1.2%、Mn：0.4%～0.6%、Al：0.3%～0.5%、余量为Ni；
3. 根据权利要求1所述的修复粉末，其特征在于，还包括强化相，所述强化相为纳米碳化铬、纳米碳化钨、纳米氧化钇及纳米碳化硼颗粒中的一种或多种，添加量为所述Inconel625粉末和Hastelloy C-276粉末的混合粉末总量的0～3%。
4. 根据权利要求3所述的修复粉末，其特征在于，所述强化相添加量为所述Inconel625粉末和Hastelloy C-276粉末的混合粉末总量0.1%～2.0%。
5. 根据权利要求1～4任一所述的用于30Cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例称取所述修复粉末的成分并混合，利用球磨机以转速为30～50 r/min将混合粉末球磨5～15小时，过筛网后获得粒径为20～40 μm的修复粉末。
6. 根据权利要求5所述的修复粉末的制备方法，其特征在于，球磨后的所述修复粉末的含氧量≤180 ppm。
7.用于30Cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复方法，其特征在于，包括以下修复步骤：
8.根据权利要求7所述的激光熔覆的修复方法，其特征在于，在所述激光熔覆前，将所述修复粉末在温度为110～150℃下烘烤干燥；所述30Cr13钢叶轮轴预热至温度为130～160℃。
9.根据权利要求7所述的激光熔覆的修复方法，其特征在于，所述步骤（2）中，采用多层熔覆时应保证层间温度≤80℃。
10.根据权利要求7所述的激光熔覆的修复方法，其特征在于，所述退火矫正的退火温度为800～900℃，保温时间为3～5h，然后随炉缓冷至室温。
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【技术特征摘要】
1.用于30cr13钢叶轮轴激光熔覆的修复粉末，其特征在于，包括：65%～85%的inconel625粉末和15%～35%的hastelloy c-276粉末组成的混合粉末，粒径为20～40μm。
2. 根据权利要求1所述的修复粉末，其特征在于，所述inconel 625粉末的化学成分及重量百分比为c：0.05%～0.15%、cr：20%-23%、ti：0.3%～0.5%、mo：8%～10%、nb：3%～4.5%、fe：4%～6%、si： 0.8%～1.2%、mn：0.4%～0.6%、al：0.3%～0.5%、余量为ni；
3. 根据权利要求1所述的修复粉末，其特征在于，还包括强化相，所述强化相为纳米碳化铬、纳米碳化钨、纳米氧化钇及纳米碳化硼颗粒中的一种或多种，添加量为所述inconel625粉末和hastelloy c-276粉末的混合粉末总量的0～3%。
4. 根据权利要求3所述的修复粉末，其特征在于，所述强化相添加量为所述inconel625粉末和hastelloy c-276粉末的混合粉末总量0.1%～2.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘露，孙怀，雷雨雨，刘洪伟，牟治国，张天财，赵琼，
申请(专利权)人：上海船舶工艺研究所中国船舶集团有限公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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