CN101381867A

CN101381867A - 高碳合金钢工件表面修复用激光熔敷合金粉末及其制备方法

Info

Publication number: CN101381867A
Application number: CN 200710045609
Authority: CN
Inventors: 任克文; 罗东升; 陈国喜
Original assignee: Shanghai Baosteel Equipment Maintenance Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Equipment Maintenance Co Ltd
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明涉及高碳合金钢工件表面修复材料，尤其涉及一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，包括如下质量百分数的各组分：Ni：50－70；Fe：10－30；Cr：5－15；Cu：10－30；B：0.1－5.0；Si：0.3－5.0；C：0.05－1.0。所述合金粉末包括如下质量百分数的各组分：Ni：15－35；Fe：40－70；Cr：5－15；Cu：0.5－10；B：0.1－2.0；Si：0.3－5.0；C：0.05－1.0。所述合金粉末是通过熔炼一惰性气体雾化法制备并直接用激光熔敷进行堆焊高碳钢类工作辊轴颈的修复，满足硬度在HB200－HRC45范围内的使用要求。

Description

高碳合金钢工件表面修复用激光熔敷合金粉末及其制备方法

技术领域

本发明涉及高碳合金钢工件表面修复材料，尤其涉及一种高碳合金钢一类淬硬工作辊轴颈表面磨损后激光熔敷修复用合金粉末。

背景技术

冷轧平整机工作辊用高碳合金钢(如9Cr3Mo)，具有很高的淬火敏感性。工作辊在淬火-回火状态下使用。冷轧平整机工作辊是冷轧生产线上的关键设备，使用条件相当恶劣，承受极其频繁的交变应力冲击和高温腐蚀。同时在长期的使用和频繁的拆装过程中，工作辊轴径出现表面磨损和疲劳开裂，不仅会影响工作辊正常的使用寿命，严重的还会影响冷轧钢板的质量、降低产品等级，甚至影响整条冷轧线的稳定工作，显著降低生产效率。在使用一段时间后只对辊身圆柱度进行修正，一般情况下辊身不作尺寸恢复。

由于其表面机械性能的特殊性，决定了该辊轴承档表面修复提出了高性能高质量的要求。表面修复层必须具有更强的抗氧化性、一定的耐磨性、加工性和经济性，同时还必须与基体良好的冶金结合。

目前，采用的修复方法尚不能满足工作辊的使用要求。如：使用表面电弧堆焊技术，因单位时间内输入的线能量过大，常导致工作辊轴承档表面焊接裂纹；使用表面喷涂技术，又达不到工作辊轴承档的表面硬度要求，同时喷涂层与基体的结合强度又远远不能满足工作辊的使用要求。

激光熔敷是一种新的金属材料表面局部改性处理方法，是将添加在基体材料表面的合金粉料，经激光束照射，使合金粉料熔化，与基体材料表面成冶金结合，形成激光堆焊层。激光熔敷具有以下特点：

1.激光熔敷在熔化区和很小的影响区内发生了成份、组织和性能的变化，对基材的热效应可以减少到最低限度，引起工件的变化也极小。

2.由于合金元素是完全溶解于表层内，由于激光熔敷使用的是所研发的经熔炼—雾化制得的合金粉末，因此所获得的激光熔敷层成份是均匀的，对开裂和剥落等倾向也不敏感，熔敷层具有优异的耐磨、耐腐、耐高温、耐冲击等特性。

虽然采用激光熔敷工艺与适合的合金粉末材料相结合，有望解决冷轧平整机高碳合金钢(如9Cr3Mo)一类工作辊轴颈表面磨损后修复的性能技术要求，对修复该类辊提供了方向，但是没有发现任何有关此用途合金粉末的报道。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末。本发明可直接用激光熔敷进行堆焊高碳钢(如9Cr3Mo)类工作辊轴颈的修复，满足硬度在HB200-HRC45范围内的使用要求。

本发明是这样实现的：

一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括：LSBS1(质量百分数％)：Ni：50-70；Fe：10-30；Cr：5-15；Cu：10-30；B：0.1-5.0；Si：0.3-5.0；C：0.05-1.0。

一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括LSBS2(质量百分数％)：Ni：15-35；Fe：40-70；Cr：5-15；Cu：0.5-10；B：0.1-2.0；Si：0.3-5.0；C：0.05-1.0。

本发明所设计的合金粉末经激光熔敷达到如下效果：不仅能保证合金熔化后在微熔的高碳合金钢表面能很好的湿润和融合、保证在激光熔敷条件下有除渣自净作用；而且所设计的合金粉末组成，能保证熔敷金属在高碳合金钢上经激光熔敷后有很好的抗裂性，即在选定的激光参数下，熔敷金属不会产生裂纹；同时，所设计的合金粉末组成，保证熔敷金属的硬度与基体材料相匹配，满足轴颈使用要求。

具体实施方式

下面，结合具体实施例进一步说明本发明：

作为本发明的第一个实施例：一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括如下质量份数的各组分：Ni：50-70，本实施例为65；Fe：15；Cr：10-15，本实施例为15.；Cu：10-30，本实施例为10；B：0.1-5.0，本实施例为1.6；Si：2.1；C：0.48。

采用激光熔敷，激光器功率为2800W—3600W，扫描速度220—360mm/min，光斑3-6mm，在Cr5试样上熔敷后进行各项性能测试，测得相关数据如下：

屈服强度Rp0.2：621N/mm²；抗拉强度Rm：814N/mm²；

断面收缩率A：11.65；延伸率Ag：6.92；

应用于宝钢某平整机工作辊上，表面硬度为HRC39-45，在使用10个月后下线检测，其表面磨损量与新辊上线使用后的磨损量相当。

作为本发明第二个实施例：一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括如下质量份数的各组分：Ni：35；Fe：40-70，本实施例为55；Cr：10-15，本实施例为15；Cu：0.5-10，本实施例为3.3；B：0.1-2.0，本实施例为1.4；Si：2.1；C：0.46。

屈服强度Rp0.2：618N/mm²；抗拉强度Rm：820N/mm²；

断面收缩率A：11.4；延伸率Ag：6.8；

应用于宝钢某平整机工作辊上，表面硬度为HRC37-42，在使用10个月后下线检测，其表面磨损量与新辊上线使用后的磨损量相当。

所述的高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末的制备方法，其特征在于，所述粉末是通过熔炼—惰性气体雾化法制备的。

所述高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末的制备方法如下：

按合金成分设计称量炉料，包括相应的金属与合金，

将备好的部分炉料分批次装入感应炉内，在感应炉内炉料熔化后，按批次加入剩余炉料至全部熔化，造保护渣，升温，加入脱氧剂，停功率，静置片刻，扒渣，再次造保护渣，给功率，扒渣，测温，液态合金到预定温度1350℃至1500℃，出炉，倒入雾化斗—雾化罐，用高压惰性气体使液态合金雾化，制得合金粉末。

Claims

1.一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括如下质量份数的各组分：Ni：50-70；Fe：10-30；Cr：5-15；Cu：10-30；B：0.1-5.0；Si：0.3-5.0；C：0.05-1.0。

2.一种高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末，它包括如下质量份数的各组分：Ni：15-35；Fe：40-70；Cr：5-15；Cu：0.5-10；B：0.1-2.0；Si：0.3-5.0；C：0.05-1.0。

3.一种根据权利要求1或2所述的高碳合金钢工件表面修复的激光熔敷合金粉末的制备方法，其特征在于，所述合金粉末是通过熔炼—惰性气体雾化法制备的。