CN101954549B - 一种氩弧熔覆铁基粉末 - Google Patents

一种氩弧熔覆铁基粉末 Download PDF

Info

Publication number
CN101954549B
CN101954549B CN201010285479XA CN201010285479A CN101954549B CN 101954549 B CN101954549 B CN 101954549B CN 201010285479X A CN201010285479X A CN 201010285479XA CN 201010285479 A CN201010285479 A CN 201010285479A CN 101954549 B CN101954549 B CN 101954549B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
percent
cladding
graphite
iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010285479XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101954549A (zh
Inventor
张元彬
罗辉
霍玉双
唐琳琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Jianzhu University
Original Assignee
Shandong Jianzhu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jianzhu University filed Critical Shandong Jianzhu University
Priority to CN201010285479XA priority Critical patent/CN101954549B/zh
Publication of CN101954549A publication Critical patent/CN101954549A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101954549B publication Critical patent/CN101954549B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种氩弧熔覆用铁基粉末，属于材料表面技术领域。粉末由钛铁、钒铁、铬铁、硼铁、石墨组成，其特征在于各原材料的重量百分比为：钛铁(40～60)％，钒铁(10～25)％，铬铁(15～30)％，硼铁(0～5)％，石墨(5～15)％。钛铁、钒铁、硼铁、铬铁、石墨等原材料的粒度为40～200目，各原材料主要成分(质量百分比)为：钛铁：Ti(25.0～35.0)％，钒铁：V＞75％，铬铁：Cr＞70％，硼铁：B＞15％，C＜0.1％。将粉末用水玻璃或有机粘结剂混合均匀预涂于工件表面(0.5～1.5mm厚)或制成φ2～4mm的棒状，烘干后用氩弧作热源将粉末预涂层或棒材熔覆于工件表面形成耐磨熔覆层，钨极采用直径φ3～4mm的2％钍钨极，直流正接，氩气流量8～12L/min，电流120～160A，电弧电压15～20V。熔覆粉末成本低，熔覆层硬度达HRC55～63。

Description

一种氩弧熔覆铁基粉末
技术领域：
本发明属于材料表面技术领域，提供一种氩弧表面熔覆用铁基粉末及其氩弧熔覆工艺。
背景技术
随着现代工业的发展，生产过程中对机械产品的性能要求越来越高，产品在高参数(如高温、高压、高速等)和恶劣的工况条件下长期稳定运转，必然对其表面的强度、耐磨性、耐蚀性等提出更高的要求。各种机械设备、仪器仪表、冶金零部件中的金属零件，以及各种工模具，在使用过程中往往首先从表面发生破坏和失效，破坏的原因很大一部分是由于表面磨损而造成的。因此，只要对零部件表面进行强化就能满足性能的要求。
表面强化技术主要有热喷涂、表面熔覆等工艺方法，表面熔覆技术使基体表面获得耐磨性能的同时，覆层材料与基体间可形成牢固的冶金结合，因此在一些要求表面不仅具有抗磨性能，而且还需要承受强载荷作用的条件下，具有绝对优势。目前，表面熔覆技术广泛应用于冶金、航空、机械等行业旧件的修复和新产品的制造上。表面熔覆常用高密度热源有激光、等离子弧、聚焦光束等，其特点是能量密度较高，被强化表面质量好，但设备昂贵，操作复杂。氩弧虽然能量密度较低，但其设备较为轻便、价廉、操作方便，易于在施工现场施焊，使得氩弧表面强化技术易于普及，因此在一些中小件上可以推广应用。
常用熔覆材料有铁基、镍基、钴基材料等，由于采用Fe基体时更能适于高温、高速、重载、高磨损等工况条件下的性能要求，且铁基材料价格便宜、来源广泛，能够通过热处理来调整其性能，所以应推广铁基熔覆材料的应用。
发明内容
本发明提供一种氩弧熔覆用铁基合金粉末及其氩弧熔覆工艺，用于在小型钢质零部件上进行表面耐磨层制备，修复零部件尺寸或提高其表面耐磨性。熔覆层硬度可达HRC55～63，耐磨性达45调质钢的4～6倍。
所述氩弧熔覆铁基合金粉末由工业用钛铁、钒铁、硼铁、铬铁、石墨等混合而成，其特征在于粉末的各组成原材料的质量百分比为：钛铁(40～60)％，钒铁(10～25)％，铬铁(15～30)％，硼铁(0～5)％，石墨(5～15)％。
所述氩弧熔覆铁基合金粉末的具体实例：钛铁50％，钒铁16％，铬铁22％，硼铁2％，石墨10％。熔覆层硬度达到HRC58。
所述钛铁、钒铁、硼铁、铬铁、石墨等原材料的粒度为40～200目，各原材料主要成分(质量百分比)为：
钛铁：Ti(25.0～35.0)％，钒铁：V＞75％，铬铁：Cr＞70％，硼铁：B＞15％，C＜0.1％。
氩弧熔覆工艺过程：
(1)按比例称取各粉末原材料，混合后搅拌均匀，获得氩弧熔覆用合金粉末。
(2)合金粉末中加入粘结剂搅拌均匀，制成湿粉，将湿粉涂于经过表面清理去锈的工件待熔覆表面并压平，涂层厚度0.5～1.5mm，或者将湿粉压制成φ2～4mm的棒状。将湿粉棒或预涂涂层经24小时以上室温晾干，然后150℃烘干2小时。粘结剂采用水玻璃或有机粘结剂。
(3)利用钨极氩弧作为热源在工件表面逐道扫描预涂涂层，或扫描过程不断送进压制好的棒状添加材料。钨极采用直径φ3～4mm的2％钍钨极，直流正接，氩气流量8～12L/min，电流120～160A，电弧电压15～20V，扫描速度以粉末层或棒状材料能与基体熔合好为准则，根据零件大小调整。
(4)熔覆完成后，进行表面清理，根据具体要求重复上述过程进行多层熔覆，达到要求的熔覆层厚度，最后磨削加工至所需要的零件尺寸。
所述合金粉末涂层或棒材在氩弧热源作用下与基体材料一起熔化，同时合金元素在热源作用下发生原位冶金反应，生成TiV、VC等碳化物及少量硼化物并均匀分布于铁基熔体中，铁基熔体冷却凝固过程中又有VC、Cr7C3等碳化物析出，最终形成碳化物增强铁基复合熔覆层，提高工件表面硬度和耐磨性。
原材料中钛铁提供约30％的钛和大量铁，钛是强碳化物形成元素，主要在电弧过程中与碳结合形成颗粒状碳化物，是保证颗粒碳化物数量的主要元素；钒铁提供75％以上的钒和部分铁，钒也是强碳化物元素，可以与钛一起形成复合颗粒碳化物，同时钒也在铁基熔体中有较大溶解度，使铁熔体冷却凝固过程中析出部分VC碳化物，同时强化基体组织；铬铁提供70％以上的铬和部分铁，铬是中强碳化物形成元素，电弧作用下主要是熔入铁基熔体，熔体结晶冷却过程中形成Cr7C3碳化物，同时较多的铬元素仍以固溶形式存在于铁基固溶体，强化基体组织。石墨主要是提供足够的碳元素用于形成足够数量的碳化物，硼铁提供少量硼用于形成碳化硼或少量硼化物，进一步提高熔覆层硬度和耐磨性，石墨和硼铁过多时易使熔覆层脆性增大，造成开裂。为保证足够的碳化物数量和良好的碳化物分布，钛、钒、铬、碳各元素在粉末中含量的计算值的摩尔比约为Ti∶V∶Cr∶C＝1∶(0.5～0.8)∶(0.5～1)∶(2～4)。
具体实施方式
按照粒度及成份要求购买工业用钛铁、钒铁、铬铁、硼铁、石墨等原材料，按照如下比例(重量百分比)配制合金粉末并混合均匀：钛铁(40～60)％，钒铁(10～25)％，铬铁(15～30)％，硼铁(0～5)％，石墨(5～15)％。
合金粉末中加入粘结剂搅拌均匀，制成湿粉，将湿粉涂于经过表面清理去锈的工件待熔覆表面并压平，涂层厚度0.5～1.5mm，或者将湿粉压制成φ2～4mm的棒状。将湿粉棒或预涂涂层经24小时以上室温晾干，然后150℃烘干2小时。粘结剂采用水玻璃或有机粘结剂。
利用钨极氩弧作为热源在工件表面逐道扫描预涂涂层，或扫描过程不断送进压制好的棒状添加材料。钨极采用直径φ3～4mm的2％钍钨极，直流正接，氩气流量8～12L/min，电流120～160A，电弧电压15～20V，扫描速度以粉末层或棒状材料能与基体熔合好为准则，根据零件大小调整。
熔覆完成后，进行表面清理，根据具体要求重复上述过程进行多层熔覆，达到要求的熔覆层厚度。最后磨削加工至所需要零件尺寸。

Claims (4)

1.一种氩弧熔覆用铁基合金粉末，其特征在于：粉末由钛铁、钒铁、铬铁、硼铁、石墨组成，各粉末原材料的重量百分比为：钛铁(40～60)％，钒铁(10～25)％，铬铁(15～30)％，硼铁(0～5)％，石墨(5～15)％；钛铁、钒铁、硼铁、铬铁、石墨的粒度为40～200目，各粉末原材料主要成分的质量百分比为：钛铁：Ti(25.0～35.0)％，钒铁：V＞75％，铬铁：Cr＞70％，硼铁：B＞15％，C＜0.1％。
2.根据权利要求1所述合金粉末，钛、钒、铬、碳各元素在粉末中含量计算值的摩尔比为Ti∶V∶Cr∶C＝1∶(0.5～0.8)∶(0.5～1)∶(2～4)。
3.根据权利要求1所述合金粉末，各组分重量百分比：钛铁50％，钒铁16％，铬铁22％，硼铁2％，石墨10％。
4.根据权利要求1所述合金粉末，其用于制备熔覆层的工艺过程为：加入水玻璃或有机粘结剂后混合均匀预涂于工件表面，涂层厚度为0.5～1.5mm，或制成φ2～4mm的棒状，烘干后用氩弧作热源将预涂粉末层或棒材熔覆于工件表面形成耐磨熔覆层，钨极采用直径φ3～4mm的2％钍钨极，直流正接，氩气流量8～12L/min，电流120～160A，电弧电压15～20V。
CN201010285479XA 2010-09-19 2010-09-19 一种氩弧熔覆铁基粉末 Expired - Fee Related CN101954549B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010285479XA CN101954549B (zh) 2010-09-19 2010-09-19 一种氩弧熔覆铁基粉末

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010285479XA CN101954549B (zh) 2010-09-19 2010-09-19 一种氩弧熔覆铁基粉末

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101954549A CN101954549A (zh) 2011-01-26
CN101954549B true CN101954549B (zh) 2012-07-25

Family

ID=43482272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010285479XA Expired - Fee Related CN101954549B (zh) 2010-09-19 2010-09-19 一种氩弧熔覆铁基粉末

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101954549B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103231182B (zh) * 2012-09-13 2015-08-26 山东建筑大学 一种氩弧堆焊FeCrC铁基粉末合金及其制备工艺
CN103464928B (zh) * 2013-09-07 2015-07-15 山东建筑大学 基于铁基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料
CN103498155B (zh) * 2013-09-07 2015-12-09 山东建筑大学 用于制备自生陶瓷相增强铁基耐磨层的氩弧熔覆材料
CN103526200B (zh) * 2013-10-08 2015-11-04 山东电力工程咨询院有限公司 一种在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方法
CN104625487B (zh) * 2015-02-12 2017-01-11 西安理工大学 原位生成碳化钛增强耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法
CN105522255B (zh) * 2016-02-29 2017-08-25 潍坊学院 一种手弧焊堆焊制备耐磨堆焊层的方法
CN106271204B (zh) * 2016-08-31 2019-07-12 北京智双科技发展有限公司 一种用于钻具耐磨带堆焊的含钛药芯焊丝
RU2739362C1 (ru) * 2020-06-19 2020-12-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Порошковая проволока
CN114346369A (zh) * 2021-12-29 2022-04-15 苏州优霹耐磨复合材料有限公司 一种耐磨板堆焊制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU513821A1 (ru) * 1974-11-06 1976-05-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Порошкова проволока
SU1657320A1 (ru) * 1988-10-11 1991-06-23 Институт Металлургии Им.50-Летия Ссср Состав шихты порошковой проволоки
CN101693327A (zh) * 2009-11-03 2010-04-14 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属
CN101817125A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 北京赛亿表面工程技术有限公司 一种非晶态耐磨堆焊涂层制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU513821A1 (ru) * 1974-11-06 1976-05-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Порошкова проволока
SU1657320A1 (ru) * 1988-10-11 1991-06-23 Институт Металлургии Им.50-Летия Ссср Состав шихты порошковой проволоки
CN101817125A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 北京赛亿表面工程技术有限公司 一种非晶态耐磨堆焊涂层制备方法
CN101693327A (zh) * 2009-11-03 2010-04-14 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗辉等.Ti、Cr、V铁基粉末氩弧堆焊组织与性能分析.《山东建筑大学学报》.2010,第25卷(第1期),14-17. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101954549A (zh) 2011-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101954549B (zh) 一种氩弧熔覆铁基粉末
Pradeep et al. A review paper on hardfacing processes and materials
CN103464928B (zh) 基于铁基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料
CN100343008C (zh) 一种高铬不锈耐磨药芯焊丝
CN102352508B (zh) Trt机组零部件激光熔覆用铁基合金粉末
JP2020530877A (ja) 高硬度および耐食性を有する被覆の基材上への形成に適した鉄基合金、高硬度および耐食性を有する被覆を施された物品、並びにその製造方法
CN110785508B (zh) 适于在基质上提供硬和耐磨涂层的铁基合金、具有硬和耐磨涂层的制品及其制造方法
EP1716271B1 (en) Hardfacing ferroalloy materials
CN108817730B (zh) 一种基于超低碳高硼的高温耐磨堆焊合金材料及其制备方法和应用
CN108866538B (zh) 激光熔覆原位合成复合碳化物(Ti,Nb)C强化Ni基涂层及制备
CN105081612B (zh) 一种用于热作模具的等离子弧堆焊合金粉末
CN107267909B (zh) 一种等离子喷焊Ni基WC/TiC/LaAlO3耐磨涂层
CN104722893B (zh) 一种基于堆焊和氩弧熔覆制备耐磨涂层的方法
Garbade et al. Overview on hardfacing processes, materials and applications
CN103060707B (zh) 一种替代镀硬铬的涂层材料及其激光熔覆制备方法
CN104878382A (zh) 一种激光熔覆用合金粉末及激光熔覆该粉末的方法
CN101450429B (zh) 碳化钨合金耐磨堆焊焊条
CN102152020A (zh) 一种低碳钢表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末及其应用方法
CN101323036B (zh) 氩弧熔敷陶瓷棒原位合成ZrC复合涂层的方法
CN103498155B (zh) 用于制备自生陶瓷相增强铁基耐磨层的氩弧熔覆材料
CN111719152B (zh) 一种NbC/Fe2B复合梯度耐磨涂层及其制备方法
CN103464875A (zh) 基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料
CN105522255B (zh) 一种手弧焊堆焊制备耐磨堆焊层的方法
CN114855053B (zh) 一种液压支架油缸内壁修复用合金粉末及激光熔覆方法
CN109355656A (zh) 一种用于激光熔覆的药芯焊丝

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120725

Termination date: 20140919

EXPY Termination of patent right or utility model