[发明专利]一种含超细硬质相铁基耐磨合金

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种含超细硬质相耐磨堆焊合金粉末及堆焊合金的制备方法，可广泛用于电力、冶金、机械、化工等行业中机械耐磨件的修复和制造。 

背景技术

磨损是造成机械失效的主要原因之一，其中磨粒磨损占到50%以上。在现代工业和技术发展中，机械设备及其零件在使用中对材料耐磨损性的要求越来越高，使用寿命越来越成为影响现代设备生产效率的重要因素。据统计，世界工业发达国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的，近年来我国每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，各行业也已陆续进口了高达1000亿美元的设备部件。 

堆焊合金的耐磨性取决于所含硬质相的尺寸、形态、分布及其类型，而韧性不仅与其基体组织性质、数量、形态及分布等相关，也与硬质相的尺寸、形态、分布及类型有关。在很多工况下，细颗粒硬质相使合金具有好的耐磨性，特殊情况下，当硬质相比磨料硬时，增大硬质相尺寸有助于耐磨性提高。一般认为如果硬质相细小或为球形，硬质相对金属基体的割裂作用降低，对提高韧性有利。硬质相分布对合金耐磨性有重要的影响，硬质相作为合金的耐磨骨架，均匀的分布有助于有效的保护基体，而硬质相的聚集生长容易产生应力集中，增加了硬质相在磨损过程中的剥落。 

近年来国内外在铁基耐磨堆焊合金方面已有相当的研究，但反应含碳化铬硬质相和含硼化物硬质相的堆焊合金易开裂，硬度和韧性匹配差。所以，细小的硬质相均匀的分布在基体上，对提高堆焊合金韧性有重要作用。因此，研究一种含超细硬质相的耐磨堆焊合 金，其具有硬度和韧性的良好匹配，从而对提高耐磨性具有重要意义。 

发明内容

本发明的目的在于合金中超细硬质相做为耐磨骨架，超细硬质相尺寸达亚微米，减少对基体的割裂，有利于提高合金的韧性，且具有较高的硬度，大大提高了堆焊合金的耐磨性。 

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案。 

一种含超细硬质相铁基合金粉末，粉末成分范围如下：Cr:15.4-20wt.%；B:2.3-4.8wt.%；C:0.6-1.8%wt.%；W:5.9-9.8%wt;Nb:1.6-4.5wt.%；Mo：3.4-6.0wt.%；V：0-2.8wt.%；Mn：2.0-2.4wt.%；Si：1.1-1.5wt.%；Fe:余量。所述的粉末包括：高碳铬铁、金属铬粉末、硼铁粉末、金属钨粉、铌铁、钼铁、钒铁、电解锰粉、硅铁、金属铁粉。上述各种粉末的粒度在75-150μm之间。 

优选所述合金粉末，合金粉末元素成分范围优选如下：Cr:18.2-19.6wt.%；B:2.6-3.8wt.%；C:0.8-1.8%wt.%；W:5.9-9.8%wt;Nb:3.4-4.5%wt；Mo：4.2-6.0%wt；V：1.5-2.8%wt；Mn：2.0-2.4%wt；Si：1.1-1.5%wt；Fe:余量。 

进一步，各元素通过下列合金粉末添加：高碳铬铁、金属铬粉末、硼铁粉末、金属钨粉、铌铁、钼铁、钒铁、电解锰粉、硅铁、金属铁粉。 

进一步，以上粉末各种的粒度在75-150μm之间。 

采用本发明上述合金粉末制备一种含超细硬质相铁基耐磨堆焊合金的方法，其特征在于，采用等离子转移弧制备堆焊合金工艺，焊接工艺参数为：非转移弧电压18-21V；非转移弧电流58-63A：转移弧电压：29-32V；转移弧电流95-125A；送粉电压：4.0-5.5V；离子气：220-280L/h；送粉气：260-340L/h；保护气：360-450L/h；离子气、送粉气和保护气均为氩气；喷焊速度：25-30mm/min；焊枪摆幅：25-30mm；喷距：10-15mm。对上述焊接工艺进行优化，将工艺参数设定为：非转移弧电压19-20V；非转移弧电流：59-61A； 转移弧电压：29-32V；转移弧电流99-119A；送粉电压：4.0-5.5V；离子气：220-260L/h；送粉气：280-320L/h；保护气：380-420L/h；离子气、送粉气和保护气均为氩气；喷焊速度：25-30mm/min；焊枪摆幅：25-30mm；喷距：10-15mm。 

采用这种合金粉末在上述工艺条件下制备的堆焊合金，含铌复杂型的细小硬质相尺寸可达亚微米，均匀弥散分布于基体之中，做为合金的主要耐磨骨架，有助于提高合金韧性，且基体组织细小，合金具有较好的耐磨性。