[发明专利]包含铬的耐磨铁基合金组合物

说明书

一方面，本发明涉及一种铁基合金组合物，其包含：硼(B)：1.6‑2.4重量％；碳(C)：2.2‑3.0重量％；铬(Cr)：3.5‑5.0重量％；锰(Mn)：0.8重量％以下；钼(Mo)：16.0‑19.5重量％；镍(Ni)：1.0‑2.0重量％；硅(Si)：0.2‑2.0重量％；钒(V)：10.8‑13.2重量％；余量铁(Fe)。另一方面，本发明涉及一种制品，该制品包括基底部分和结合至该基底部分的表面硬化涂层，其中表面硬化涂层是使用铁基合金组合物通过堆焊工艺制成的。

一方面，本发明涉及用于表面硬化应用的铁基合金组合物。另一方面，本发明涉及由铁基合金组合物制成的表面硬化涂层。又一方面，本发明涉及使用铁基合金组合物作为涂层材料对制品进行表面硬化的方法。此外，一方面，本发明涉及使用铁基合金组合物作为涂层材料通过堆焊而表面硬化。在一个特定方面，本发明涉及使用铁基合金组合物作为涂层材料通过激光熔覆而表面硬化。在另一个特定方面，本发明涉及使用铁基合金组合物作为涂层材料通过等离子体弧转移(PTA)焊接而表面硬化。

发明背景

表面硬化是一种冶金技术，可通过在此类制品的大部分裸露部分提供耐磨涂层来延长在非常苛刻的操作条件下使用的工具和其他部件的寿命。例如，可以在新部件的生产中将涂层施加到选定的表面区域作为保护层，或者可以在修复工艺中施加涂层以恢复磨损的表面。通常，表面硬化涂层作为冶金结合到制品基底部分的堆焊层而施加。

表面硬化材料是复杂的合金，通常为特定应用而设计，以提供保护以防止劣化机制如摩料磨损、冲击磨损和磨蚀。典型的应用可包括但不限于石油和天然气钻探、采矿、水泥生产、农业和土方机械、成型工具以及用于例如航空航天和发电的涡轮机组件。但是，许多性能最好的已知表面硬化材料具有多个缺点，包括高成本、对环境的影响以及在组合磨损情况下的耐力非常有限，其中不同类型的磨损机制共同导致制品在现实操作条件下的劣化。

存在将表面硬化涂层施加到基底上的不同技术。在这种情况下的挑战之一是，每种技术都具有特定工艺类型的特性，这些特性会影响所得涂层的性能，从而影响实际获得的耐磨性。例如，激光熔覆工艺与其他类型的堆焊技术相比具有快速应用，具有相对较小的热影响区和较低的基底稀释度的优点。但是，这些特征与焊接熔池的相对快的冷却速率有关，并导致在涂层中形成裂纹和/或孔隙率的趋势增加。与例如使用较慢的等离子体转移弧(PTA)焊接技术的工艺相比，裂纹形成和孔隙率的增加趋势可能导致过度磨损。另一方面，PTA技术可能会导致较大的热影响区，增加的来自基底的稀释度和待涂部件变形的风险。因此，需要一种合金组合物，该合金组合物可以容易地适应特定的表面硬化技术甚至针对特定的表面硬化技术优化以实现具有兼具耐磨料和冲击磨损性、良好的可焊性(意味着降低了形成孔和裂纹的趋势)和较低成本的涂层。