CN102672166A - 一种新型高温耐磨铁基合金粉末 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，按照重量百分比计算，该合金粉末包含有C 1.8％-2.2％，Ni 11％-15％，Co 11％-15％，Mo 3.5％-5.5％，Cr 26％-31％，Si 1％-2％，B 0.5％-1％，Re 0.2％-0.5％，余量为Fe；本发明的铁基合金粉末实现了如下有益效果：充分利用铁资源和稀土金属，减少Co、Ni稀贵金属使用量；所得铁基金属粉末综合性能，具有优秀的高温耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等，优于或近似于钴基或镍基合金粉末性能，同时降低合金粉末制造成本1/3以上，增强市场竞争力的同时为客户创造了显著的经济效益。

Description

一种新型高温耐磨铁基合金粉末

技术领域

本发明涉及的是金属合金粉末材料，尤其是一种适合等离子弧堆焊和激光熔覆工艺使用的铁基合金粉末。

技术背景

高温耐磨机械零部件国内外常用的有钴基（如stellite6#）和镍基（如Ni50、Ni45）高温耐磨合金，但由于我国CO、Ni原料资源缺乏，价格昂贵，因此国内市场渴望研发一种具有CO、Ni基合金粉末性能，同时价格低廉的替代合金粉末，铁基合金粉末材料相对于传统的耐磨材料来说，具有良好的韧性、塑性，可以做为耐磨材料的首选。但目前常用的铁基合金粉末一般由B、Si、W、Ni、Cr等元素组成，其高温耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性均与钴基（如stellite6#）和镍基（如Ni50）高温耐磨合金有一定差距，不能满足人们的实际需求。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种耐高温、耐磨损及耐腐蚀的铁基合金粉末材料。

本发明提供了一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，按照重量百分比计算，该合金粉末包含有C 1.8％-2.2％，Ni 11％-15％，Co 11％-15％，Mo 3.5％-5.5％，Cr 26％-31％，Si 1％-2％，B 0.5％-1％，Re 0.2％-0.5％，余量为Fe；其中按重量计Fe量为Co与Ni两者量之和的1-2倍；

该合金粉末中所述Re为稀土材料，选自稀土金属及其氧化物中的一种或多种，其中优选地Re选自Ce、Y及其氧化物中的一种或多种，进一步优选地Re为Ce。

其中上述的稀土金属均为市售的工业级稀土金属、稀土金属氧化物或者混合稀土金属材料；上述C、Ni、Co、Mo、Cr、Si、B、Fe均为市售工业级材料。

本发明铁基合金粉末中，Ni、Co、Cr、Mo、Re含量是不可或缺的，Ni、Co是保证形成充足的奥氏体，提高耐高温性能，同时通过试验发现它们的添加量与Fe量关联度很大，有一最佳的比例范围，超过或不足制得的合金粉末的耐高温性能均不高；经过反复试验，发现加Fe量与加Ni、Co量之和的比值范围在1-2之内时，所得合金粉末的耐高温性能最佳；加入Cr、Mo是为了固熔强化，提高高温热强性，同时Cr、Mo又可形成部分碳化物提高硬度，增强耐磨性；而B、Si加入是改善粉末制造工艺的流动性，同时也是改善涂层材料与基材的湿润性，而Re稀土材料的加入对该合金粉末材质的净化作用较明显，特别是对原材料掺入的有害杂质如硫化粉的有效消除，促进了晶粒细化增强了晶界的强度，提高界面的抗冲击性能和结合强度，防止了焊层微裂纹的产生。保证了涂层的致密性，是提高耐磨耐蚀性抗氧化性不可或缺的增强元素。

本发明除综合技术性能优于镍基合金近似于钴基合金外，其形貌成球形流动性、平整性、光亮性均好于Co、Ni基合金。本发明的铁基合金粉末是通过高纯氮气气雾化法制成的金属粉末，其形貌呈银灰色，球形，粒度成球率≥85％，氧含量≤500PPM。

本发明适用于等离子弧堆焊或激光熔覆工艺，亦可适用于氧乙炔火焰喷焊工艺一步法局部修复之应用。

本发明的铁基合金粉末实现了如下有益效果：

1.符合我国资源国情，充分利用铁矿和稀土金属，减少Co、Ni稀贵金属使用量。

2.高温耐磨铁基金属粉末综合性能，即高温耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等，优于或近似于钴基或镍基合金粉末性能，常温硬度值40-46HRC。

3.降低合金粉末制造成本1/3以上，增强市场竞争力的同时为客户创造了显著的经济效益。

4.本发明铁基合金粉末适用等离子弧堆焊或激光熔覆工艺，工艺性能好，焊道平滑光亮，焊后无气孔夹杂等缺陷。

5.通过实际应用对比试验结果，本发明高温耐磨铁基合金粉末均优于镍基Ni50、Ni45，接近于钴基stellite6#。

具体实施方式

实施例1

一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，该铁基合金粉末按重量百分比计算，由如下成份组成：

C    1.8	Ni 11	Co 11	Mo 3.5	Cr  26
					Si   1	B  0.5	铈 0.2	Fe 余量

实施例2

一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，该铁基合金粉末按重量百分比计算，由如下成份组成：

C    2

Ni  13

Co  13

Mo 4.5

Cr  29

Si    1.5

B 0.7

氧化铈 0.4

Fe 余量

实施例3

一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，该铁基合金粉末按重量百分比计算，由如下成份组成：

性能对比测试：

以下为本发明的合金实施例3与Ste6#、Ni45进行的高温硬度值、常温硬度值及腐蚀率的性能测试对比表。

1.常温下采用等离子弧焊，测得各样品的常温硬度值（HRC）

样品	硬度值(HRC)
		Ste 6	38-40
Ni45	38-46
		实施例3	34-36

2.高温下测得各样品的高温硬度（kg/mm²）

3.各样品腐蚀性的试验（毫米/年）

样品	30％醋酸	10％硫酸	50％硝酸
				Ste6	0	0.03	7
Ni45	1.0	1.5	20
				实施例3	0.1	0.2	2

通过以上对比实验可发现，本发明的合金在高温环境下合金硬度高，即耐高温，同时耐腐蚀性强。

Claims (4)

1.一种新型高温耐磨铁基合金粉末该铁基合金粉末，其特征在于该合金粉末按照重量百分比计算，包含有C 1.8％-2.2％，Ni 11％-15％，Co 11％-15％，Mo 3.5％-5.5％，Cr 26％-31％，Si 1％-2％，B 0.5％-1％，Re 0.2％-0.5％，余量为Fe。

2.如权利要求1所述合金粉末，其中按重量计Fe量为Co与Ni两者量之和的1-2倍。

3.如权利要求1或2任一项所述合金粉末，其中所述Re选自稀土金属及其氧化物中的一种或多种。

4.如权利要求3所述合金粉末，其中Re选自Ce、Y及其氧化物中的一种或多种，优选地Re为Ce。