CN109183025A - 耐磨Cr8Mo2SiV钢件及制备方法和用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件及制备方法和用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，Ni基耐磨合金粉包括质量百分比计为C：1～2.5％，Cu：7～14％，Si：0.8～1.5％；B：0.4～0.8％，余量为Ni和不可避免的微量杂质的第一组分和为Ni包覆WC粉的第二组分为，二者的质量比为35～70：30～65。将上述用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉通过激光熔覆方法在Cr8Mo2SiV钢基体表面形成耐磨层。通过上述Ni基耐磨合金粉在钢基体激光熔覆形成耐磨层可以获得高硬度和高耐磨性能的耐磨层，进而提高钢的硬度和耐磨性能，能够有效应用于高性能模具和隧道盾构掘进刀圈。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体而言，涉及一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件及制备方法和用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉。
背景技术
随着工业技术的迅速发展，国内外制造工业广泛使用模具加工技术代替传统的切削加工工艺。模具的工作条件苛刻，对模具材料-模具钢的要求很高，特别是对于高性能模具和隧道盾构掘进刀圈等。Cr8Mo2SiV钢为高碳中铬型模具钢，是在SKD11高碳高铬莱氏体冷作模具钢基础上设计开发的新型工具钢，其特点是通过减少碳、铬含量来抑制莱氏体共晶的形成，是M7C3碳化物微细均匀少量析出，提高塑韧性，获得优良的塑性-韧性配合。但现有的Cr8Mo2SiV钢其硬度和耐磨性能在应用于高性能模具和隧道盾构掘进刀圈等方面还有待提高。
发明内容
本发明的目的包括提供一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件及制备方法和用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，以改善现有的Cr8Mo2SiV钢的硬度和耐磨性能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本发明提供了一种用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其包括第一组分和第二组分，第一组分按质量百分比计包括C：1～2.5％，Cu：7～14％，Si：0.8～1.5％；B：0.4～0.8％，余量为Ni和不可避免的微量杂质；第二组分为Ni包覆WC粉，第一组分和第二组分的质量比为35～70：30～65。
另一方面，本发明还提供了一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件，其包括Cr8Mo2SiV钢基体以及位于Cr8Mo2SiV钢基体表面的耐磨层，耐磨层是通过激光熔覆上述用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉得到的。
另一方面，本发明还提供了一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其包括：将上述用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉通过激光熔覆方法在Cr8Mo2SiV钢基体表面形成耐磨层。
通过上述Ni基耐磨合金粉在Cr8Mo2SiV钢基体激光熔覆形成耐磨层可以获得高硬度和高耐磨性能的耐磨层，进而提高Cr8Mo2SiV钢的硬度和耐磨性能，能够有效应用于高性能模具和隧道盾构掘进刀圈，具有良好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例3的Ni基耐磨合金粉的光学显微镜观测图；
图2为本发明实施例3球磨后的超细稀土钴合金粉的扫描电镜形貌图；
图3为本发明实施例3球磨后的超细稀土钴合金粉的成分能谱分析图；
图4为本发明实施例3激光熔覆后切割打磨后的Cr8Mo2SiV样品；
图5为本发明实施例3得到的Cr8Mo2SiV的表面的光学显微镜下的成像图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂除非特别说明，皆为市购常规试剂或原料，实施方式或实施例所使用的试验方法除非特别说明，皆为本领域常规方法。
下面对本发明实施方式的涉及耐磨Cr8Mo2SiV钢件及制备方法和用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉进行具体说明。
本发明的一些实施方式提供了一种用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其包括第一组分和第二组分，第一组分按质量百分比计包括C：1～2.5％，Cu：7～14％，Si：0.8～1.5％；B：0.4～0.8％，余量为Ni和不可避免的微量杂质；第二组分为Ni包覆WC粉，第一组分和第二组分的质量比为35～70：30～65。
其中，Ni包覆WC粉的分子式可以为WC85Ni15。发明人发现针对Cr8Mo2SiV钢，通过热处理后，硬度达到62-64HRC后，从钢铁材料耐磨性上来说，已经达到极限，要想提高其表面耐磨性，则须通过表面强化方法如等离子喷涂、等离子喷焊、堆焊、表面气相沉积、激光熔覆等在其表面形成一层耐磨层。等离子喷涂形成的涂层与母材为机械结合，结合强度较低；堆焊、等离子喷焊与母材为冶金结合，但是由于热输入大，变形量较大，影响母材性能；气相沉积也是机械结合，并且涂层很薄，耐磨性不佳。而激光熔覆是以激光为热源，通过预铺粉或者同步送粉，将粉末熔融沉积在母材表面，能量集中，热影响区小，稀释率低，形成冶金结合，因此，选择激光熔覆来对Cr8Mo2SiV钢进行表面处理。
现有的主要激光熔覆粉主要为Fe基、Ni基、Co基自熔性合金粉。Ni基合金粉末因为具有耐高温、耐磨性能和优异的性价比，广泛的应用于激光熔覆领域，但是通过将现有的Ni基合金粉末进行激光熔覆在Cr8Mo2SiV钢表面上发现其熔覆层开裂明显，不能够有效提高Cr8Mo2SiV钢的硬度和耐磨性能。而通过本发明上述实施方式的第一组分和第二组分的组成配比得到的Ni基耐磨合金粉，其能够通过激光熔覆在Cr8Mo2SiV钢表面形成致密、无裂纹、且耐磨的熔覆层，进而能够达到提高Cr8Mo2SiV钢的硬度和耐磨性能。其原因可能在于，现有的高耐磨Ni基合金粉一般为沿用等离子喷涂/喷焊的成分，其含有较高含量的B和Si，而本发明的实施方式通过降低B和Si的含量并与其他物质进行比例的调节，再添加有Ni包覆WC粉，从而对激光熔覆粉进行了性能的优化，使得其能够适应经过热处理后的Cr8Mo2SiV钢，得到的熔覆层能够致密、无裂纹。
根据一些实施方式，第一组分和第二组分的粒径均为150～300目。通过上述粒径的选择，可以使得第一组分和第二组分之间能够进行充分均匀的混合，在进行激光熔覆的时候有利于Ni基耐磨合金粉的熔凝。
进一步地，为了促进熔覆过程的熔融液滴形核，抑制氧化，Ni基耐磨合金粉还包括第三组分，第二组分与第三组分的质量比为34～37：0.4～0.6，第三组分为超细稀土钴合金粉，超细稀土钴合金粉的成分按质量百分比计包括：Sm：24～26％，Co：49～51％，Fe：19～21％，Cu：4.7～4.8％，Ga：0.23～0.27％。一些优选实施方式中，超细稀土钴合金粉的成分按质量百分比计包括：Sm：25％，Co：50％，Fe：20％，Cu：4.75％，Ga：0.25％。为了保证超细稀土钴合金粉能够充分有效地在Ni基耐磨合金粉对其进行作用，达到抑制氧化，促进熔融液滴形核的作用，一些优选实施方式中，超细稀土钴合金粉的粒径为1～10微米，例如2～8微米，3～7微米或2～5微米等。
本发明的一些实施方式还提供了一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件，其包括Cr8Mo2SiV钢基体以及位于Cr8Mo2SiV钢基体表面的耐磨层，耐磨层是通过激光熔覆上述用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉得到的。其中，Cr8Mo2SiV钢基体为特定形状的Cr8Mo2SiV钢，例如，刀圈、模具等。
本发明的一些实施方式还涉及上述耐磨Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其包括：将上述用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉通过激光熔覆方法在Cr8Mo2SiV钢基体表面形成耐磨层。
具体地，激光熔覆的工艺参数可以为：激光功率1～2kw，熔覆速度为1～3mm/s，搭接率为28～32％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为10～15g/min，氩气流量：10～15L/min。
激光熔覆参数的选择对于其效果有很大的影响，其中，激光功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大。随着激光功率增加，熔覆层深度增加，周围的液体金属剧烈波动，动态凝固结晶，使气孔数量逐渐减少甚至得以消除，裂纹也逐渐减少。当熔覆层深度达到极限深度后，随着功率提高，基体表面温度升高，变形和开裂现象加剧，激光功率过小，仅表面涂层融化，基体未熔，此时熔覆层表面出现局部起球、空洞等，达不到表面熔覆目的。熔覆层宽度主要取决于激光束的光斑直径，光斑直径增加，熔覆层变宽。光斑尺寸不同会引起熔覆层表面能量分布变化，所获得的熔覆层形貌和组织性能有较大差别。一般来说，在小尺寸光斑下，熔覆层质量较好，随着光斑尺寸增大，熔覆层质量下降。但光斑直径过小，不利于获得大面积的熔覆层。熔覆速度V与激光功率P有相似的影响。熔覆速度过高，合金粉末不能完全融化，未起到优质熔覆的效果；熔覆速度太低，熔池存在时间过长，粉末过烧，合金元素损失，同时基体的热输入量大，会增加变形量。搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆层表面粗糙度降低，但搭接部分的均匀性很难得到保证。熔覆道之间相互搭接区域的深度与熔覆道正中的深度有所不同，从而影响了整个熔覆层的均匀性。而且多道搭接熔覆的残余拉应力会叠加，使局部总应力值增大，增大了熔覆层裂纹的敏感性。预热和回火能降低熔覆层的裂纹倾向。
因此，本发明实施方式在综合考虑了上述因素选择了上述工艺参数，其能够适用于Cr8Mo2SiV钢基体表面熔覆本发明实施方式的耐磨合金粉，并达到很好的熔覆效果。需要说明的是，激光熔覆参数不是独立的影响熔覆层宏观和微观质量，而是相互影响的。
进一步地，一些实施方式中，激光熔覆形成的耐磨层的总厚度为1～2mm。具体地，耐磨层是通过两次激光熔覆形成的，即第一次激光熔覆形成第一层耐磨层时由于基体表面和耐磨合金粉的相互结合会影响耐磨层的质量，第一层耐磨层约占总耐磨层厚度的40％，第二次激光熔覆采用相同的工艺参数得到第二层耐磨层。
进一步地，一些实施方式中，在激光熔覆Ni基耐磨合金粉之前，对Cr8Mo2SiV钢基体进行热处理，热处理具体包括：将Cr8Mo2SiV钢基体先在真空炉中1000～1100℃的温度下保温55～65min，然后在氮气中淬火，再在540～560℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为3.5～4.5小时。通过上述热处理可以将Cr8Mo2SiV钢的硬度提升到62-64HRC，冲击功AKU为20～30J，达到其本身材质上的极限硬度，进而有利于提高Cr8Mo2SiV钢的整体性能，而不是仅仅依靠于表面改性来提高其硬度和耐磨性能。
一些实施方式中，需要先对Cr8Mo2SiV钢基体的表面进行打磨平整，优选表面粗糙度达到Ra3.2～6.3，然后再用酒精清洗去除杂质。
进一步地，根据一些实施方式，将热处理后的Cr8Mo2SiV钢基体在300～400℃的温度下先进行预热，再通过激光进行表面清洗，优选预热时间为25～30min。预热的方式可以是在电阻预热板上进行预热。通过预热可以使得激光清洗器能够很好地对钢表面的氧化皮进行清除，而通过激光清洗器对氧化进行清除后，可以使得在进行激光熔覆的时候能够提高Ni基耐磨合金粉与Cr8Mo2SiV钢基体之间的熔覆效果。进一步地，通过激光清洗器进行去除预热后钢表面的氧化皮的同时，还在Cr8Mo2SiV钢基体的表面形成了微纳结构，有利于合金粉再Cr8Mo2SiV钢基体表面的附着强度，使得熔覆层能够更加紧密地与Cr8Mo2SiV钢基体进行结合，不易开裂脱落。
具体地，激光进行清洗的参数为：激光功率95～105W，波长195～205pm，脉冲195～205kHz，扫描速度7900～8100mm/s，行走速度95～105mm/min，离焦量143～145mm。通过上述激光清洗参数的选择，使得其能够对Cr8Mo2SiV钢基体表面进行很好的去除氧化皮的同时，也能够形成合适的微纳结构。
进一步地，一些实施方式中，在激光熔覆形成耐磨层后，在300～400℃的温度下保温处理3～4h。通过低温处理的方式进一步降低激光熔覆留下的残余应力。
本发明的实施方式，通过采取预热处理+激光清洗+后热处理，可以降低母材与熔覆材料的热膨胀系数差异，从而使熔覆材料与母材有效冶金结合，并且熔覆效果良好，不开裂。
本发明的一些实施方式，耐磨Cr8Mo2SiV钢件为盾构滚刀刀圈或模具。
本发明的一些实施方式还提供了一种具体的Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其包括：
在Cr8Mo2SiV钢表面激光熔覆上述Ni基耐磨合金粉即稀土钴掺杂的Ni基WC，步骤如下：
S1、将Cr8Mo2SiV钢基体先在真空炉中1000～1100℃的温度下保温55～65min，然后在氮气中淬火，再在540～560℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为3.5～4.5小时。
S2、将Cr8Mo2SiV钢基体的表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2～6.3，用酒精去除杂质，在电阻预热板上将钢基体预热25～30min，预热温度为300～400℃。
S3、采取激光清洗器去除预热后的Cr8Mo2SiV钢基体表面的氧化皮。激光进行清洗的参数为：激光功率95～105W，波长195～205pm，脉冲195～205kHz，扫描速度7900～8100mm/s，行走速度95～105mm/min，离焦量143～145mm。
S4、将用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉通过激光熔覆方法在Cr8Mo2SiV钢基体表面形成两层耐磨层，耐磨层总厚度为1～2mm。熔覆工艺为：激光功率1～2kw，熔覆速度为1～3mm/s，搭接率为30％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为10～15g/min，氩气流量：10～15L/min。
S5、将熔覆完成后得到的钢件在300～400℃炉中保温处理3～4h。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其通过以下步骤制备：按照以下元素质量配比真空熔炼，氩气雾化制备专用粉末，C：1％，Cu：14％，Si：1.5％；B：0.4％，其余为Ni和不可避免的微量杂质。然后与Ni包覆WC(WC85Ni15)混合，Ni包覆WC粉末的比例为35％，粉末粒度为150～300目。再通过机械球磨混粉在雾化粉末中掺杂0.5％的超细稀土钴合金粉，其粒度为1～10微米，超细稀土钴合金粉的成分为Sm：25％，Co：50％，Fe：20％，Cu：4.75％，Ga：0.25％。
在尺寸为20mm×50mm×70mm的Cr8Mo2SiV钢试样上，激光熔覆上述Ni基耐磨合金粉。
制备耐磨Cr8Mo2SiV钢件的工艺步骤如下：
1)将Cr8Mo2SiV钢件表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2左右，用酒精去除杂质，再将Cr8Mo2SiV钢件将先在真空炉中1050℃的温度下保温60min，然后在氮气中淬火，再在550℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为4小时。
2)将Cr8Mo2SiV钢件放置在电阻预热板上，一起固定在工作台上，在电阻预热板上预热，预热温度为300℃，时间为30min。
3)Cr8Mo2SiV钢件预热完成后，采取激光清洗器去除预热后钢表面的氧化皮，并形成微纳结构，清洗参数为：激光功率100W，波长200pm，脉冲200kHz，扫描速度8000mm/s，行走速度100mm/min，离焦量144mm。
4)在Cr8Mo2SiV钢件表面激光熔覆Ni基耐磨合金粉，熔覆工艺为：激光功率1.5kw，熔覆速度为2mm/s，搭接率为30％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为15g/min，氩气流量：12L/min，熔覆形成两层耐磨层，第一层厚度为0.8mm，总厚度为2mm。
5)将熔覆完成后的Cr8Mo2SiV钢件在300℃炉中保温处理4h，制得耐磨Cr8Mo2SiV钢件。
实施例2
本实施例提供的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其通过以下步骤制备：按照以下元素质量配比真空熔炼，氩气雾化制备专用粉末，C：2％，Cu：10％，Si：1％；B：0.8％，其余为Ni和不可避免的微量杂质。然后与Ni包覆WC(WC85Ni15)混合，Ni包覆WC粉末的比例为45％，粉末粒度为150～300目。再通过机械球磨混粉在雾化粉末中掺杂1.0％的超细稀土钴合金粉，其粒度为1～10微米，超细稀土钴合金粉的成分为Sm：25％，Co：50％，Fe：20％，Cu：4.75％，Ga：0.25％。
在尺寸为20mm×50mm×70mm的Cr8Mo2SiV钢试样上，激光熔覆上述Ni基耐磨合金粉。
制备耐磨Cr8Mo2SiV钢件的工艺步骤如下：
1)将Cr8Mo2SiV钢件表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2左右，用酒精去除杂质，再将Cr8Mo2SiV钢件将先在真空炉中1050℃的温度下保温60min，然后在氮气中淬火，再在550℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为4小时。
2)将Cr8Mo2SiV钢件放置在电阻预热板上，一起固定在工作台上，在电阻预热板上预热，预热温度为300℃，时间为30min。
3)Cr8Mo2SiV钢件预热完成后，采取激光清洗器去除预热后钢表面的氧化皮，并形成微纳结构，清洗参数为：激光功率100W，波长200pm，脉冲200kHz，扫描速度8000mm/s，行走速度100mm/min，离焦量144mm。
4)在Cr8Mo2SiV钢件表面激光熔覆Ni基耐磨合金粉，熔覆工艺为：激光功率1.4kw，熔覆速度为2mm/s，搭接率为30％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为15g/min，氩气流量：12L/min。熔覆形成两层耐磨层，第一层厚度为0.6mm，总厚度为1.5mm。
5)将熔覆完成后的Cr8Mo2SiV钢件在300℃炉中保温处理4h，制得耐磨Cr8Mo2SiV钢件。
实施例3
本实施例提供的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其通过以下步骤制备：按照以下元素质量配比真空熔炼，氩气雾化制备专用粉末，C：2.5％，Cu：8％，Si：0.8％；B：0.5％，其余为Ni和不可避免的微量杂质。然后与Ni包覆WC(WC85Ni15)混合，Ni包覆WC粉末的比例为60％，粉末粒度为150～300目。再通过机械球磨混粉在雾化粉末中掺杂1.5％的超细稀土钴合金粉，其粒度为1～10微米，超细稀土钴合金粉的成分为Sm：25％，Co：50％，Fe：20％，Cu：4.75％，Ga：0.25％。
在尺寸为20mm×50mm×70mm的Cr8Mo2SiV钢试样上，激光熔覆上述Ni基耐磨合金粉。
制备耐磨Cr8Mo2SiV钢件的工艺步骤如下：
1)将Cr8Mo2SiV钢件表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2左右，用酒精去除杂质，再将Cr8Mo2SiV钢件将先在真空炉中1050℃的温度下保温60min，然后在氮气中淬火，再在550℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为4小时。
2)将Cr8Mo2SiV钢件放置在电阻预热板上，一起固定在工作台上，在电阻预热板上预热，预热温度为300℃，时间为30min。
3)Cr8Mo2SiV钢件预热完成后，采取激光清洗器去除预热后钢表面的氧化皮，并形成微纳结构，清洗参数为：激光功率100W，波长200pm，脉冲200kHz，扫描速度8000mm/s，行走速度100mm/min，离焦量144mm。
4)在Cr8Mo2SiV钢件表面激光熔覆Ni基耐磨合金粉，熔覆工艺为：激光功率1.3kw，熔覆速度为2mm/s，搭接率为30％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为15g/min，氩气流量：12L/min。熔覆形成两层耐磨层，第一层厚度为0.6mm，总厚度为1.5mm。
5)将熔覆完成后的Cr8Mo2SiV钢件在300℃炉中保温处理4h，制得耐磨Cr8Mo2SiV钢件。
实施例4
本实施例提供的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其通过以下步骤制备：按照以下元素质量配比真空熔炼，氩气雾化制备专用粉末，C：2.5％，Cu：8％，Si：0.8％；B：0.5％，其余为Ni和不可避免的微量杂质。然后与Ni包覆WC(WC85Ni15)混合，Ni包覆WC粉末的比例为60％，粉末粒度为150～300目。再通过机械球磨混粉在雾化粉末中掺杂1.5％的超细稀土钴合金粉，其粒度为1～10微米，超细稀土钴合金粉的成分为Sm：24.5％，Co：51％，Fe：19.5％，Cu：4.73％，Ga：0.27％。
在尺寸为20mm×50mm×70mm的Cr8Mo2SiV钢试样上，激光熔覆上述Ni基耐磨合金粉。
制备耐磨Cr8Mo2SiV钢件的工艺步骤如下：
1)将Cr8Mo2SiV钢件表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2左右，用酒精去除杂质，再将Cr8Mo2SiV钢件将先在真空炉中1000℃的温度下保温65min，然后在氮气中淬火，再在600℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为3.5小时。
2)将Cr8Mo2SiV钢件放置在电阻预热板上，一起固定在工作台上，在电阻预热板上预热，预热温度为350℃，时间为28min。
3)Cr8Mo2SiV钢件预热完成后，采取激光清洗器去除预热后钢表面的氧化皮，并形成微纳结构，清洗参数为：激光功率100W，波长200pm，脉冲200kHz，扫描速度8000mm/s，行走速度100mm/min，离焦量144mm。
4)在Cr8Mo2SiV钢件表面激光熔覆Ni基耐磨合金粉，熔覆工艺为：激光功率1.3kw，熔覆速度为2mm/s，搭接率为30％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为15g/min，氩气流量：12L/min。熔覆形成两层耐磨层，第一层厚度为0.6mm，总厚度为1.5mm。
5)将熔覆完成后的Cr8Mo2SiV钢件在300℃炉中保温处理4h，制得耐磨Cr8Mo2SiV钢件。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处仅在于，未采用预热以及激光清洗器去除钢表面氧化皮。
实施例6
本实施例与实施例1不同之处仅在于，未将熔覆后的钢件在300℃炉中保温处理4h。
实施例7
本实施例与实施例1不同之处仅在于，未在Ni基耐磨合金粉中添加超细稀土钴合金粉。
对比例1
本实施例与实施例1不同之处仅在于，Ni基耐磨合金粉第一组分的含量为C：1％，Cu：14％，Si：2.5％；B：1.1％，其余为Ni和不可避免的微量杂质。
对比例2
本对比例和实施例1不同之处仅在于，Ni基耐磨合金粉只含有第一组分和第三组分，不含有第二组分。
对比例3
钢件为尺寸20mm×50mm×70mm的Cr8Mo2SiV钢试样，将Cr8Mo2SiV钢件表面打磨平整，表面粗超度为Ra3.2左右，用酒精去除杂质，再将Cr8Mo2SiV钢件将先在真空炉中1050℃的温度下保温60min，然后在氮气中淬火，再在550℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为4小时。即对比例3中的Cr8Mo2SiV钢件仅进行表面打磨和热处理。
试验
通过光学显微镜观察实施例3制备得到的Ni基耐磨合金粉，其结果如图1所示，从图1可以看出得到，Ni基耐磨合金粉混合均匀，球形度良好。
其中，超细稀土钴合金粉通过球磨得到，实施例3中，球磨后的超细稀土钴合金粉扫描电镜形貌如图2所示，粉末颗粒颗粒尺寸为1～10μm，呈现出不规则形状。图3为超细稀土钴合金粉的成分能谱分析数据，主要元素为Sm，Co，Fe，Ga以及不可避免的O。图4为实施例3中，激光熔覆后切割打磨后的Cr8Mo2SiV样品，可以看出，其熔覆成型良好，无裂纹。通过光学显微镜对实施例3得到的Cr8Mo2SiV钢件进行微观形貌观察，图5激光熔覆Ni基耐磨合金粉样品微观形貌，其中球状颗粒为WC颗粒，弥散镶嵌在Ni基熔覆层中。
将实施例1～7以及对比例1～3制备得到的耐磨Cr8Mo2SiV钢件通过维氏硬度计进行测量硬度，通过JB/T 7705-1995松散磨粒磨料磨损试验方法测试耐磨性能，结果如表1所示。
表1
综上所述，本发明实施方式具有以下优点：
1、针对热处理后硬度达到60HRC以上的Cr8Mo2SiV钢件做表面耐磨层，可延长其使用寿命。
2、制备了一种激光熔覆专用Ni基WC粉末，降低了B、Si含量，其WC含量为30～65％，熔覆层显微硬度达到800～1100HV，适用于Cr8Mo2SiV钢件耐磨熔覆。
3、为了促进熔覆过程的熔融液滴形核，抑制氧化，在熔覆粉末中掺杂了0.5～3％的超细稀土钴合金粉。
4、采取预热处理+激光清洗+后热处理，可以降低母材与熔覆材料的热膨胀系数差异，从而使熔覆材料与母材有效冶金结合，并且熔覆效果良好，不开裂。
5、可以广泛应用于盾构滚刀刀圈和模具表面强化处理。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其特征在于，其包括第一组分和第二组分，所述第一组分按质量百分比计包括C：1～2.5％，Cu：7～14％，Si：0.8～1.5％；B：0.4～0.8％，余量为Ni和不可避免的微量杂质；所述第二组分为Ni包覆WC粉，所述第一组分和所述第二组分的质量比为35～70：30～65。
2.根据权利要求1所述的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，其特征在于，所述第一组分和所述第二组分的粒径均为150～300目。
3.根据权利要求2所述的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉，所述Ni基耐磨合金粉还包括第三组分，所述第三组分与所述第二组分的质量比为0.4～0.6：34～37，所述第三组分为超细稀土钴合金粉，所述超细稀土钴合金粉的成分按质量百分比计包括：Sm：24～26％，Co：49～51％，Fe：19～21％，Cu：4.7～4.8％，Ga：0.23～0.27％，优选地，所述超细稀土钴合金粉的成分按质量百分比计包括：Sm：25％，Co：50％，Fe：20％，Cu：4.75％，Ga：0.25％，优选地，所述超细稀土钴合金粉的粒径为1～10微米。
4.一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件，其特征在于，其包括Cr8Mo2SiV钢基体以及位于所述Cr8Mo2SiV钢基体表面的耐磨层，所述耐磨层是通过激光熔覆如权利要求1～3任一项所述的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉得到的；
优选地，所述Cr8Mo2SiV钢基体的硬度为62-64HRC和/或冲击功AKU为20-30J；
优选地，所述Cr8Mo2SiV钢基体的表面粗超度Ra为3.2-6.3；
优选地，所述Cr8Mo2SiV钢基体的表面具有微纳结构；
优选地，所述耐磨层的厚度为1-2mm。
5.一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其特征在于，其包括：将如权利要求1～3任一项所述的用于Cr8Mo2SiV钢的Ni基耐磨合金粉通过激光熔覆方法在Cr8Mo2SiV钢基体表面形成耐磨层。
6.根据权利要求5所述的Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其特征在于，在激光熔覆所述Ni基耐磨合金粉之前，对所述Cr8Mo2SiV钢基体进行热处理，以使所述Cr8Mo2SiV钢基体的硬度为62-64HRC和/或冲击功AKU为20-30J；
优选地，所述热处理具体包括：将所述Cr8Mo2SiV钢基体先在真空炉中1000～1100℃的温度下保温55～65min，然后在氮气中淬火，再在540～560℃的温度下进行两次回火，每次回火的时间为3.5～4.5小时；
优选地，在激光熔覆所述Ni基耐磨合金粉之前，对所述Cr8Mo2SiV钢基体进行表面打磨，以使所述Cr8Mo2SiV钢基体的表面粗超度Ra为3.2-6.3。
7.根据权利要求6所述的Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其特征在于，将热处理后的所述Cr8Mo2SiV钢基体在300～400℃的温度下先进行预热，再通过激光进行表面清洗，优选预热时间为25～30min；
优选地，经所述表面清洗的Cr8Mo2SiV钢基体的表面具有微纳结构；
优选地，激光进行清洗的参数为：激光功率95～105W，波长195～205pm，脉冲195～205kHz，扫描速度7900～8100mm/s，行走速度95～105mm/min，离焦量143～145mm。
8.根据权利要求5所述的Cr8Mo2SiV钢件的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率1～2kw，熔覆速度为1～3mm/s，搭接率为28～32％，激光光斑直径为：5×5mm，采用同轴送粉方式，送粉率为10～15g/min，氩气流量：10～15L/min；
优选地，激光熔覆形成的所述耐磨层的总厚度为1～2mm；
优选地，在激光熔覆形成所述耐磨层后，在300～400℃的温度下保温处理3～4h。
9.一种耐磨Cr8Mo2SiV钢件，其特征在于，其由权利要求6～9任一项所述的Cr8Mo2SiV钢件的制备方法制备得到；
优选地，所述耐磨Cr8Mo2SiV钢件的硬度为826-1105HV。
10.如权利要求4或9所述的耐磨Cr8Mo2SiV钢件，其特征在于，所述Cr8Mo2SiV钢件为模具或盾构滚刀刀圈。
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