CN113136532B - 一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法，该粉末按重量百分比包括如下元素：C：0.05～0.2％；Cr：10.6～15.6％；Ni：1.5～2.5％；Mo：10.5～15.4％；Mn：0.4～0.6％；B：0.9～1.2％；Si：0.8～1.0％；V：2.9～4.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。该制备方法包括原料称重、熔炼、浇钢、惰性气体保护雾化、气流分级和筛分等步骤，通过上述制备方法制备的合金粉末具有优良的硬度、抗裂性和耐腐蚀性能。

Description

一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于激光熔覆领域，具体涉及一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法。
背景技术
激光熔覆是指以不同的添料方式(预制法和同步送粉法)经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，对基体表面进行改性与修复。
目前，零件的耐蚀、耐磨涂层主要是通过硬铬的电镀、热喷涂或其它堆焊技术来修复。不过，这些技术的应用将会逐渐由于环境，健康等问题被取而代之。2017年9月起，铬(VI)涂层必须经过严格的官方批准方可使用，而将来将会彻底禁用。随着激光熔覆技术的研制和推广，将革命性替代传统的涂层制备工艺，可以精确制备大尺寸、厚涂层。一方面是激光熔覆技术的升级与换代，另一方面是应用领域的拓展与普及。以煤炭液压支架的激光熔覆修复为例，我国煤炭产量逐年增加，2012年产煤总量已达到37.5亿吨，与之配套的煤炭机械也呈迅速发展之势，中煤集团、郑煤集团、太原煤机、北京煤机以及佳木斯煤机等大型煤机企业生产液压支架15-20万套(台)，配套的立柱数量在20-25万支。可以预见，激光熔覆新工艺、新材料有着广阔的市场前景。
将激光熔覆这种先进的增材制造技术，结合耐磨防腐多组元合金粉末，可以对失效的各种构件进行成功修复和强化，使其恢复并提高使用功能。关键问题是寻求或提供激光熔覆所需要的合适的合金粉末材料，该粉末材料除具有所需的性能外，还要适合大面积、厚尺度、无缺陷激光熔覆加工处理。目前关于利用激光熔覆或激光再制造工艺进行设备零部件修复的专利和报道已很多，对于雾化法制备合金粉末用于同步送粉激光熔覆的研究也被证实是制备大面积、厚尺寸涂层的重要手段之一。然而，该项技术一直未能彻底地解决如下问题，一是送粉法激光熔覆要求粉末的粒度分布均匀，球形度好，否则将无法形成厚度均匀一致的涂层；二是在成分设计方面要考虑熔覆层高硬度与高韧性兼顾，具有较好抗裂性的问题；三是在工艺控制方面要考虑熔覆层回火软化和溶质元素再分配导致的耐蚀性下降的问题。
因此，现有技术有待于进一步改进和发展。
发明内容
本发明提出了一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法，以解决现有工艺所制粉末粒度分布不均匀，存在卫星球的问题，以及熔覆层无法兼顾硬度与韧性、耐磨与防腐的问题，并解决大面积、厚尺度熔覆层抗裂性较差的问题。
本发明是这样实现的：
在第一方面，本发明提供了一种用于激光熔覆的铁基合金粉末，按重量百分比包括如下元素：
C：0.05～0.2重量％；
Cr：10.6～15.6重量％；
Ni：1.5～2.5重量％；
Mo：10.5～15.4重量％；
Mn：0.4～0.6重量％；
B：0.9～1.2重量％；
Si：0.8～1.0重量％；
V：2.9～4.2重量％；
余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述Cr的含量为12.6～13.6重量％；
优选地，所述Mo的含量为12.5～13.4重量％；
优选地，所述V的含量为3.3～3.7重量％。
本发明中所使用的激光熔覆方法被认为是冷速快，内应力大，易产生裂纹的工艺手段，因此对用于激光熔覆的铁基合金粉末的成分设计有着非常高的设计要求，根据发明的特点及功效，合金设计需要兼顾粉末和熔覆层两个快速非平衡凝固的热力学特性，下列元素在粉末和涂层中的作用可能包括但不限于如下所示。
含量范围为0.05-0.2重量％的C：激光熔覆过程中，可以协同B与Cr、Mo、V等形成硼碳化合物，提高熔覆层硬度；但C含量不能过高，超过0.2％，一方面会导致形成化合物过多，导致熔覆层硬度过高，容易开裂，另一方面，形成碳化物过多，导致Cr的消耗量过大，导致耐腐蚀性能降低。典型但非限制性的C含量包括0.07％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％等，优选碳含量范围0.09-0.15％。最优选范围0.11-0.14％。
含量范围为10.6～15.6重量％的Cr、含量范围为2.9～4.2重量％V和含量范围为10.5～15.4重量％Mo：一定程度上降低Cr含量，提高V和Mo的含量，能够在提高熔覆层硬度的同时，保持熔覆层的耐腐蚀性。推测原因可能是：V、Mo与更多的B、C形成硼碳化合物，降低了Cr与B、C的结合比例，让更多的Cr以固溶体的形式存在，而以固溶体形式存在的Cr是提高耐腐蚀性的关键因素，因此保持了熔覆层的耐腐蚀性，而V、Mo的硼碳化合物又带来了较高的硬度，从而实现了提高熔覆层硬度，保持耐腐蚀性的目的。
Cr含量优选不低于11.8％，进一步优选不超过14.2％。典型但非限制性的Cr含量为11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等。
V含量若低于2.9％和/或Mo含量低于10.5％，无法有效控制固溶体中的铬元素含量，保证耐腐蚀性；若V含量超过4.2％和/或Mo含量超过15.4％，可能会导致涂层结构变形等问题；优选V含量范围为3.4-3.8％(典型但非限制性的为3.5％、3.6％、3.7％)，Mo含量为10.5-15.4％(典型但非限制性的为11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％)。
含量范围为1.5～2.5％重量的Ni：可有效提高激光熔覆层的塑性和耐腐蚀性。Ni是奥氏体区扩大元素，奥氏体为面心立方结构，滑移方向多，从而可有效提高熔覆层塑性，防止硬度过高，导致开裂。Ni含量不能低于1.5％，否则无法有效提高熔覆层的塑性和耐腐蚀性；其含量不能高于2.5％，否则会导致残余奥氏体量过多，导致硬度降低过多。典型但非限制性的Ni含量为1.7％、1.9％、2.0％、2.2％、2.4％等，优选范围为1.8％-2.3％。
含量范围为0.9～1.2重量％的B：具有降低熔点，能够在雾化制粉过程中增加球形度，此外与碳综合作用，形成硼碳化合物，起到弥散强化作用，提高硬度。含量超过1.2％，会导致硬度过高，导致裂纹倾向发生。低于0.9％，一方面，导致硬度降低，另一方面，制粉过程中，无法起到增加球形度的作用。典型但非限制性的B含量为0.92％、0.94％、0.96％、0.98％、1.0％等。
含量范围为0.8～1.0重量％的Si：在制备铁基合金过程中，其具有降低熔点，形成硅酸盐，造渣、脱氧的作用。典型但非限制性的Si含量为0.85％、0.9％、0.95％等。
含量范围为0.4～0.6重量％的Mn：在制粉过程中，是有效的脱氧剂，激光熔覆时，通过引入Mn元素，可在熔覆层中，促使奥氏体形成，有效提高熔覆层塑性，防止硬度过高，导致开裂，Mo含量不能低于0.4％，否则无法有效提高熔覆层的塑性；其含量不能高于0.6％，否则会导致熔覆过程中出现熔覆不均匀，出现剥落等现象发生。典型但非限制性的Si含量为0.45％、0.5％、0.55％等。
优选地，所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-11.5:1之间，优选范围为11:1-11.2:1之间；
所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-12:1之间，优选范围为11:1-11.8:1之间；
所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在2.5:1-3.5:1之间，优选范围为2.8:1-3.2:1之间。
本发明通过严格控制合金元素：Cr、V、Mo与非合金元素：B、C的比例，通过利用Mx(B,C)y型化合物的产生增加涂层的硬度，从而提高耐磨性，同时兼顾熔覆层的耐腐蚀性能。其中Cr、V、Mo为易形成C，B化物的合金元素，通常形成Cr23(B,C)6、V8(B,C)7、Mo2(B,C)；其中V、Mo与硼碳的亲和力大于Cr，通过控制其与B、C之间的比例，可有效保证固溶体中Cr元素的含量，提高其耐腐蚀性；另外考虑到Mo2(B,C)的硬度最高以及熔覆过程中烧损等问题。
在优选方案中，控制所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：(优选11:1)；控制所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为(优选11.5:1)；控制所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：(优选3:1)。其比例如果低于其相应的下限值，会导致出现熔覆层硬度降低，无法兼顾其耐腐蚀性等问题；如果超过其相应的上限值，则会导致硬度过高，开裂、剥落等倾向变大的问题。
所述铁基合金粉末的平均颗粒度是45～106μm，优选为75μm，粒径分布为D50是76.8μm。
在第二方面，本发明还提供了所述铁基合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)依据铁基合金粉末的元素比例进行原料称重：
(2)熔炼：
(3)浇钢：将过热度在ΔT≈300K的钢液倾倒至预热的中间包内；
(4)惰性气体保护雾化：所述钢液从所述中间包的漏嘴流出，同时采用高压惰性气体保护流出的钢液不被氧化，并对流出的钢液流喷射高压惰性气体，使所述流出的钢液雾化破碎得到铁基合金粉末，所述高压惰性气体雾化压力为3.5～4.5MPa；
(5)气流分级和筛分：使用气流对所述铁基合金粉末进行分级，分级后产品进行筛分，先由气流分级的方法获得粒径为45μm以上的粉末，随后用150目的筛网进行筛分，获得106μm以下的粉末，所得粉末D50为76.8μm。
步骤(1)中，原料配比按重量份包括20～24份的微碳铬铁，2.2～2.6份的钼铁，0.5～1.5份的硅块，3～5份的硼铁，0.5～0.7份的锰铁，2.0～3.0份的钒铁，2.0～3.0份的镍铬预合金化粉末，43～47份的工业纯铁。
优选地，原料配比按重量份包括22份的微碳铬铁，2.4份的钼铁，1份的硅块，4份的硼铁，0.6份的锰铁，2.5份的钒铁，2.5份的镍铬预合金化粉末，45份的工业纯铁。
优选地，所述镍铬预合金化粉末成分为80重量％的Ni和20重量％的Cr，本专利中的镍元素和铬元素添加的方法是通过二者的预合金粉末加入到钢液中，预合金化的粉末原料让镍元素和铬元素在钢液中混合更均匀。
优选地，所述步骤(3)中的钢液出炉温度为1550～1580℃。较高的过热度使熔融金属液流动性好，浇铸时更为流畅，整个浇钢过程控制在15min以内，可以明显改善粉末的氧含量，采用该方法可以使粉末粒度在-140目+325目收得率＞80％。
优选地，所述步骤(4)中，所述中间包的漏嘴直径为4～6mm，所述高压惰性气体选用纯度大于99.9999％的高纯氮气，所述高压惰性气体的喷出温度为-5～+5℃。
发明人创新性地发现，中间包漏嘴直径和高压惰性气体喷出温度对所制粉末的粒度分布、表面质量具有明显的影响，通过协同控制漏嘴直径为4-6mm(例如4.5、5、5.5mm等)、气体喷出温度为-5～+5℃(例如-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4℃等)，可获得粒度分布均匀、减少卫星球产生的粉末；在该气体喷出温度(-5～+5℃)范围内，如果漏嘴直径小于4mm，会导致粉末颗粒度过小，对获得平均颗粒度为45～106μm的粉末不利；如果漏嘴直径大于6mm，一方面会导致粉末颗粒度过大，另一方面会导致钢液无法充分的雾化，导致粉末卫星球的产生。在该漏嘴直径(4-6mm)范围内，气体喷出温度如果大于5℃，这样虽然减少粉末卫星球的产生，但这势必需要增加雾化气加热系统，导致增加生产成本；而气体喷出温度如果低于-5℃，一方面会导致粉末卫星球的产生，另一方面会导致雾化喷嘴处气流不稳定，出现返喷和堵包的情况。
在第三方面，本发明还提供了一种形成涂覆制品的方法，包括以下步骤：
提供基体，在基体上形成涂层，所述形成涂层的步骤使用上述的铁基合金粉末。
优选地，其中形成涂层的步骤是激光熔覆步骤。
优选地，所述基体由金属或金属合金制成，优选钢、工具钢或不锈钢。
优选地，激光熔覆步骤包括将所述铁基合金粉末在功率为3000-6000W、送粉率为35-40g/min、光斑直径为3-5mm、扫描速度为6-8mm/s以及搭接率为45-50％的条件下来制备涂层。
本发明提供的用于激光熔覆的铁基合金粉末的制备方法具有以下的特点：
1)成分设计兼顾了雾化制粉和熔覆涂层两种快速凝固过程的特性，金属和非金属元素的添加既有利于制备球形度高，氧含量低，粒度分布均匀的合金粉末，同时也有利于送粉法激光熔覆制备耐磨防腐的大尺寸、厚涂层的工艺要求；
2)较优地，雾化制粉过程中，预合金粉末的加入有利于加速钢液融化，缩短熔炼时间，降低中频炉的能耗，同时预合金化的粉末有利于元素在钢液内的均匀分布；
3)较优地，雾化制粉过程中，通过协同控制中间包漏嘴直径和气体喷出温度，可有效获得粒度分布均匀、减少卫星球产生的粉末；
4)激光熔覆粉末通过低碳含量保证涂层韧性和耐蚀性，通过添加铬和镍来提高涂层的抗盐雾腐蚀能力，通过钼、锰、钒等的微合金化，来提高熔覆涂层的显微硬度和抗裂性，通过添加硅等来降低涂层的氧含量以及减少气孔和夹杂；
5)激光熔覆粉末为多组份铁基合金粉末，氧含量小于200ppm，松装密度≥4.4g/cm3，流动性≤14s/50g，小于106μm粉末一次收得率≥80％。
6)从成分设计的角度出发，在工业领域最常用的马氏体不锈钢1Cr13的成分设计基础上，结合激光熔覆快速非平衡凝固的特点和组织结构演变机理，通过设计雾化工艺参数，严格控制生产流程从而得到粒度分布均匀，卫星球少的粉末，利用此粉末作为送粉法激光熔覆涂层的喂料，得到质量优异、价格低廉、耐磨性、耐蚀性、强韧性兼顾的涂层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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1的粉末SEM形貌图片。
图2为本发明实施例1的涂层截面的SEM形貌图片。
图3为本发明实施例1的涂层表面的SEM形貌图片。
图4为本发明实施例1的涂层相组成图片。
图5为本发明实施例1的涂层的EDS-map图片。
图6为本发明实施例1的涂层经盐雾腐蚀120小时后的图片。
图7为本发明对比例4的粉末SEM形貌图片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本发明中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
另外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个及两个以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
下面对本发明实施例的送粉法激光熔覆工艺用耐磨防腐多组元铁基合金球形粉末及其制备方法进行具体说明。
实施例1：
一种用于激光熔覆的铁基合金粉末的制备方法如下：
(1)将所需各种制粉原材料，如微碳铬铁、钼铁、硅块、硼铁、锰铁、钒铁、镍铬预合金化粉末、工业纯铁，依据铁基合金粉末的元素比例进行称重；
(2)经过熔炼；
(3)浇钢；将过热度在ΔT≈300K的钢液倾倒至预热的中间包内；钢液出炉温度为1550～1580℃，整个浇钢过程控制在15min以内；
(4)惰性气体保护雾化；所述钢液从所述中间包的漏嘴流出，同时采用高压惰性气体保护流出的钢液不被氧化，并对流出的钢液流喷射高压惰性气体，使所述流出的钢液雾化破碎得到铁基合金粉末，所述高压惰性气体雾化压力为3.5MPa；所述中间包的漏嘴直径为4.0mm，所述高压惰性气体选用纯度大于99.9999％的高纯氮气，所述高压惰性气体的喷出温度为-5℃；
(5)气流分级和筛分：使用气流对所述铁基合金粉末进行分级、筛分，选取45μm～106μm的粉末。
得到用于激光熔覆的铁基合金粉末，按重量百分比包括如下元素，C：0.05％；Cr：10.6％；Ni：2.5％；Mo：10.5％；Mn：0.4％；B：0.9％；Si：0.8％；V：2.9％；余量为Fe及不可避免的杂质。
所述铁基合金粉末，小于106μm粉末一次收得率为84％，松装密度为4.47g/cm3，流动性为13.5s/50g，氧含量为192ppm。图1为粉末的SEM形貌照片。
实施例2-3和对比例1-3：
实施例2-3和对比例1-3与实施例1基本相同，都依据铁基合金粉末的元素比例进行原料称重，经过熔炼、浇钢、惰性气体保护雾化、气流分级和筛分后，得到实施例2-3和对比例1-3的用于激光熔覆的铁基合金粉末各元素含量见下表1。
对比例4：
对比例4与实施例1基本相同，用于激光熔覆的铁基合金粉末各元素含量见下表1。相较于实施例1，其主要区别在于制粉过程中，中间包漏嘴直径为：7.0mm，气体喷出温度为：5℃。
对比例5：
对比例5与实施例1基本相同，用于激光熔覆的铁基合金粉末各元素含量见下表1。相较于实施例1，其主要区别在于：Cr、V、Mo、B、C含量为，相应比例为：Cr:(B,C)为：13.7:1；Mo:(B,C)为13.7:1；V:(B,C)为4.21:1。
对比例6：
对比例6与实施例1基本相同，用于激光熔覆的铁基合金粉末各元素含量见下表1。相较于实施例1，其主要区别在于：Cr、V、Mo、B、C含量为，相应比例为：Cr:(B,C)为：10.1:1；Mo:(B,C)为10.0:1；V:(B,C)为2.5:1。
以上实施例1-3和对比例1-6的成分汇总如表1所示：
表1
Figure BDA0003039966310000091
对实施例1-3、对比例1-6进行如下性能测试：
(1)粉末流动性测试：对铁基合金粉末采用霍尔流速计进行测定；
(2)粉末松装密度测试：对铁基合金粉末采用松装密度测试仪进行测定；
(3)激光熔覆表面观察：选用基体为27SiMn管线钢材，表面车削加工后，分别采用上述实施例和对比例制备的铁基合金粉末，采用激光熔覆加工系统对工件表面进行激光熔覆，激光熔覆的工艺参数为：功率3000-6000W、送粉率35-40g/min、光斑直径3-5mm、扫描速度6-8mm/s、搭接率45-50％；并观察激光熔覆表面是否开裂；
(4)工件表面硬度测试：对性能测试(3)铁基合金粉末激光熔覆加工后的工件表面，采用维氏硬度计进行测定；
(5)工件表面盐雾测试：采用盐雾试验箱，根据GB/T10125-2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验)要求，配比铜加速乙酸盐雾试验(CASS)溶液，试验箱温度：50±1℃，饱和筒温度：63±1℃；将性能测试(3)铁基合金粉末激光熔覆加工后的工件放到以上盐雾试验箱中72h，然后观察分析其表面腐蚀情况。
以上实施例1-3和对比例1-6测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0003039966310000101
a：小于106μm粉末一次收得率
图2、图3给出了实施例1的铁基合金粉末进行性能测试(3)的激光熔覆处理后的工件的表面SEM图，图4给出了实施例1的铁基合金粉末进行性能测试(3)的激光熔覆处理后的工件的相组成图，图5给出了实施例1的铁基合金粉末进行性能测试(3)的激光熔覆处理后的工件的EDS-map图，图6给出了实施例1的铁基合金粉末进行性能测试(3)的激光熔覆处理后的工件的盐雾试验后的照片。从图2、图3可以看出，利用实施例1的铁基合金制备的涂层由大量的柱状枝晶和细小等轴晶组成，枝晶生长方向与温度梯度方向一致，呈现外延生长的形态。从图4可以看出涂层为针状马氏体和残余奥氏体组织。从图5可以看出在涂层制备的过程中，没有出现裂纹，涂层元素分布均匀。从图6可以看出涂层显微硬度为550HV0.2，熔覆后的涂层材料经盐雾腐蚀120小时无锈斑，具有良好的耐腐蚀性。综上，可以看出，实施例1的铁基合金粉末进行激光熔覆后无裂纹产生，具有良好的韧性。
实施例1-3中，按照重量百分比，各元素的含量均在C：0.05～0.2重量％；Cr：10.6～15.6重量％；Ni：1.5～2.5重量％；Mo：10.5～15.4重量％；Mn：0.4～0.6重量％；B：0.9～1.2重量％；Si：0.8～1.0重量％；V：2.9～4.2重量％；所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-11.5:1之间，优选范围为11:1-11.2:1之间；所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-12:1之间，优选范围为2.8:1-3.2:1之间；所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在2.5:1-3.5:1之间，优选范围为2.8:1-3.2:1之间。上述元素比例保持较高的Mo含量和较高的V含量，能够实现提高激光熔覆熔覆层硬度的同时，保持耐腐蚀性。
对比例1-3中，粉末的元素组成中，Mo和V的含量较低，无法有效控制固溶体中的Cr含量，无法保证耐腐蚀性。
对比例4与实施例1相比，中间包漏嘴直径为7.0mm，气体喷出温度为5℃，影响了粉末的粒度分布，表面质量，出现了卫星球现象。从图7中可以看出，其出现了大球颗粒与小球颗粒粘连及非圆形球等现象。
对比例5与实施例1相比，所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：13.7:1；所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：13.7:1；所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：4.21:1。上述比例超过了其相应的上限值，导致硬度过高，开裂、剥落等倾向变大的问题。
对比例6与实施例1相比，所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：10.1:1；所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：10.0:1；所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值为：2.5:1。上述比例低于其相应的下限值，导致出现熔覆层硬度降低，无法兼顾其耐腐蚀性等问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种用于激光熔覆的铁基合金粉末，按重量百分比包括如下元素：
C：0.05～0.2重量％；
Cr：10.6～15.6重量％；
Ni：1.5～2.5重量％；
Mo：10.5～15.4重量％；
Mn：0.4～0.6重量％；
B：0.9～1.2重量％；
Si：0.8～1.0重量％；
V：2.9～4.2重量％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-11.5:1之间，
所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在10.5:1-12:1之间，
所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在2.5:1-3.5:1之间，
所述铁基合金粉末的制备方法包括如下步骤：
(1)依据铁基合金粉末的元素比例进行原料称重；
(2)熔炼；
(3)浇钢：将过热度在ΔT≈300K的钢液倾倒至预热的中间包内；
(4)惰性气体保护雾化：所述钢液从所述中间包的漏嘴流出，同时采用高压惰性气体保护流出的钢液不被氧化，并对流出的钢液流喷射高压惰性气体，使所述流出的钢液雾化破碎得到铁基合金粉末，所述高压惰性气体雾化压力为3.5～4.5MPa，所述中间包的漏嘴直径为4～6mm，所述高压惰性气体为纯度大于99.9999％的高纯氮气，所述高压惰性气体的喷出温度为-5～+5℃；
(5)气流分级和筛分：使用气流对所述铁基合金粉末进行分级、筛分，先由气流分级的方法获得粒径为45μm以上的粉末，随后用150目的筛网进行筛分，获得106μm以下的粉末，所得粉末D50为76.8μm。
2.根据权利要求1所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述Cr的含量为12.6-13.6重量％。
3.根据权利要求1所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述Mo的含量为12.5-13.4重量％。
4.根据权利要求1所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述V的含量为3.3-3.7重量％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述Cr的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在11:1-11.2:1之间。
6.根据权利要求1-4任一项所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述Mo的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在11:1-11.8:1之间。
7.根据权利要求1-4任一项所述的铁基合金粉末，其特征在于，所述V的重量百分比与所述B和所述C的重量百分比之和的比值在2.8:1-3.2:1之间。
8.一种如权利要求1-7任一项所述铁基合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)依据铁基合金粉末的元素比例进行原料称重；
(2)熔炼；
(3)浇钢：将过热度在ΔT≈300K的钢液倾倒至预热的中间包内；
(4)惰性气体保护雾化：所述钢液从所述中间包的漏嘴流出，同时采用高压惰性气体保护流出的钢液不被氧化，并对流出的钢液流喷射高压惰性气体，使所述流出的钢液雾化破碎得到铁基合金粉末，所述高压惰性气体雾化压力为3.5～4.5MPa，所述中间包的漏嘴直径为4～6mm，所述高压惰性气体为纯度大于99.9999％的高纯氮气，所述高压惰性气体的喷出温度为-5～+5℃；
(5)气流分级和筛分：使用气流对所述铁基合金粉末进行分级、筛分，先由气流分级的方法获得粒径为45μm以上的粉末，随后用150目的筛网进行筛分，获得106μm以下的粉末，所得粉末D50为76.8μm。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，原料配比按重量份包括20～24份的微碳铬铁，2.2～2.6份的钼铁，0.5～1.5份的硅块，3～5份的硼铁，0.5～0.7份的锰铁，2.0～3.0份的钒铁，2.0～3.0份的镍铬预合金化粉末，43～47份的工业纯铁。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镍铬预合金化粉末为80重量％的Ni和20重量％的Cr。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的钢液出炉温度为1550～1580℃。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中整个浇钢过程控制在15min以内。
13.一种形成涂覆制品的方法，包括以下步骤：
提供基体，
在基体上形成涂层，
其中形成涂层的步骤使用权利要求1-7中任一项限定的铁基合金粉末，所述形成涂层的步骤是激光熔覆步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基体由金属或金属合金制成。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基体为钢。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基体为工具钢。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基体为不锈钢。
18.根据权利要求13所述的方法，其中激光熔覆步骤包括将权利要求1-7任一项限定的铁基合金粉末在功率为3000-6000W、送粉率为35-40g/min、光斑直径为3-5mm、扫描速度为6-8mm/s以及搭接率为45-50％的条件下来制备涂层。
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