CN113151822A - 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法 - Google Patents

一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113151822A
CN113151822A CN202110441502.8A CN202110441502A CN113151822A CN 113151822 A CN113151822 A CN 113151822A CN 202110441502 A CN202110441502 A CN 202110441502A CN 113151822 A CN113151822 A CN 113151822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel plate
laser cladding
ultrasonic oscillation
composite steel
nucleation
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.)
Granted
Application number
CN202110441502.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113151822B (zh
Inventor
车鹏程
贺怀志
代海燕
周竞超
任志远
蔡纳新
孙永立
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.)
Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
Original Assignee
Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
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 Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd filed Critical Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
Priority to CN202110441502.8A priority Critical patent/CN113151822B/zh
Publication of CN113151822A publication Critical patent/CN113151822A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113151822B publication Critical patent/CN113151822B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，属于复合钢板制备技术领域。为解决现有复合钢板容易出现交界处界面脱开、失效的问题，本发明提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以铁素体不锈钢为基材并对其表面进行激光熔覆，在超声振荡条件下向熔池区域添加诱导形核剂，控制表层熔池区域过冷度为‑85℃，然后使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、含有奥氏体相的不锈钢为覆层的复合钢板。本发明通过选择诱导形核改进基材表层奥氏体相的占比，属于本体改性，避免了复合钢板连接处的开脱问题和失效风险。

Description

一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核 制备复合钢板的方法
技术领域
本发明属于复合钢板制备技术领域，尤其涉及一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法。
背景技术
复合钢板是指两种以上钢材复合而成的钢板，因同时具有不同钢种的特性而具有广泛的应用前景。常规复合钢板的制造方法为爆炸焊接或金属熔覆等方式，爆炸焊接容易使基材受损，且爆炸过程存在一定的危险因素和污染。常规复合钢板的制造方法在复合过程中容易因交界处过热而产生M23C6脆化相，导致复合界面复合不紧密；基材产生过热现象还容易使融合线处基材晶粒粗大、组织老化、强度和韧性降低；因覆材和基材存在成分差异，导致覆材与基材因金属融合性不好而存在覆层脱落的风险；由于覆材和基材两侧热胀系数差异大，又无明显融合过渡区域，导致其易在高温使用环境下失效，这些因素都容易导致复合钢板交界处界面出现脱开的问题。
常规复合方式除存在上述缺陷外，其质量还受到基材钢板表面加工粗糙度、复合过程熔敷和爆炸过程热输入大小和冷却过程的诸多因素影响，导致复合交界处易产生失效问题，限制了复合钢板性能的进一步提升。
近些年大面积激光熔覆方式引入复合钢板制造领域，激光熔覆属于表面增材制造范畴，虽然能够实现钢板表面材质的转变，但仍属于异种钢连接过程。激光熔覆常规的诱导形核剂Pt和Pd均为贵金属，成本高；因元素稳定性较好，不易增加周围液相区的形核动力；另外其润湿性较差，与待形核铁素体基体晶格结构差异过大，不易形核。同时诱导形核剂的添加过程为纳米级粉末注入熔池，不能够保证熔池中添加形核剂后弥散的均匀性，如形核不均匀，容易在冷却过程中出现孔洞和开裂，导致熔覆层性能不均匀和失效风险。
发明内容
为解决现有复合钢板容易出现交界处界面脱开、失效的问题，本发明提供了一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法。
本发明的技术方案：
一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以铁素体不锈钢为基材，惰性气体保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，在超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加诱导形核剂，控制表层熔池区域过冷度△T＝-85℃，然后使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、含有奥氏体相的不锈钢为覆层的复合钢板。
进一步的，通过控制形核剂添加量控制奥氏体形核转变量，获得的含有奥氏体相的不锈钢覆层中奥氏体相占比为50～100％。
进一步的，通过控制形核剂添加量控制奥氏体形核转变量，获得的含有奥氏体相的不锈钢覆层中奥氏体相占比为50％。
进一步的，通过控制形核剂添加量控制奥氏体形核转变量，获得的含有奥氏体相的不锈钢覆层中奥氏体相占比为100％。
进一步的，所述激光熔覆的参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。
进一步的，所述超声振荡频率为20～50kHz。
进一步的，所述惰性气体的气体流量为1.2L/min。
进一步的，所述铁素体不锈钢为TP430、TP431或TP439铁素体不锈钢。
进一步的，所述诱导形核剂为Fe50Ni50镍基粉末，其粒径为50～100nm。
进一步的，所述诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的添加量为每1kg铁素体不锈钢基材添加0.06～0.14kg。
进一步的，为满足待形成覆层钢种牌号的成分值，在添加诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的同时向熔池区添加所需成分元素的粉末。
一种本发明所述基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法制备的复合钢板。
进一步的，所述复合钢板的基层为铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相和铁素体相各占50％的双相不锈钢。
进一步的，所述复合钢板的基层为铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相占比为100％的奥氏体不锈钢。
本发明的有益效果：
本发明与常规异种钢激光熔覆方式不同，通过选择诱导形核改进基材表层奥氏体相的占比，获得以铁素体不锈钢为基层、含有奥氏体相的不锈钢为覆层的复合钢板。本发明属于本体改性，熔池也在本体的表层区域内产生，不属于异种钢连接过程，避免了连接处的开脱问题和失效风险。本发明通过熔池超声震荡使诱导形核剂弥散的更加均匀，同时加速激光熔覆层气泡的溢出，防止覆层和连接处出现孔洞和裂纹缺陷，进一步提高了复合钢板的性能，提升了复合钢板的抗覆层开裂能力、覆层抗剪切应力能力、抗冲击应力能力，并通过组织均匀化，提升了复合钢板的持久服役的能力。
附图说明
图1为实施例3制备的复合钢板覆层的金相照片；
图2为实施例4制备的复合钢板覆层的金相照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以TP430、TP431或TP439铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为20～50kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP430铁素体不锈钢基材添加0.06～0.14kgFe50Ni50镍基粉末，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相占比为50～100％的不锈钢为覆层的复合钢板。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。
本实施例通过激光熔融后即时喷射的形式在熔池中添加诱导形核剂，通过形核诱导完成基体表层析出定向相组成，并且能够通过控制形核剂添加量控制奥氏体形核转变量，从而实现表层区域得到指定的相组成，获得含有奥氏体相的不锈钢覆层。
本实施例使用的诱导形核剂为纳米级含镍粉末，对形核具有良好的润湿性及活性，能够增加周围液相形核驱动力，同时能够补充基体中奥氏体形核所需的Ni元素。
常规激光熔覆的熔池在20s内冷却，但缓冷过程不利于诱导形核过程的奥氏体转变，容易得到近于平衡的珠光体组织，不满足形核要求。本实施例的形核过程控制过冷度在-85℃时，过冷度较大导致冷却速度较快，产生过冷奥氏体转变，在较快冷却速度中，碳原子尚可扩散，铁原子不能扩散，形成奥氏体相区。
同时通过超声震荡方式，加速形核剂的弥散均匀和熔池气泡溢出，克服了爆炸焊接和金属熔敷可能存在的复合交界处的气孔、裂纹等缺陷及生产过程的人为因素影响，大大降低复合钢板运行过程的失效风险，一举多得。
实施例2
本实施例提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以TP430、TP431或TP439铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为20～50kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP430铁素体不锈钢基材添加0.06～0.14kgFe50Ni50镍基粉末，为满足待形成覆层钢种牌号的成分值，在添加诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的同时向熔池区添加所需成分元素的粉末，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相占比为50～100％的不锈钢为覆层的复合钢板。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。
本实施例中各牌号钢种成分百分含量如表1所示。
表1
牌号 C Si Mn P S Cr Ni Mo N
TP430 ≤0.07 1.00 1.00 0.040 0.030 17.0～19.0 ≤0.50 — 0.04
32205 ≤0.030 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.020 22.0～23.0 4.5～6.5 3.0～3.5 0.14～0.20
TP316L ≤0.035 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.045 ≤0.030 16.0～18.0 10.0～14.0 2.00～3.00 —
TP431 ≤0.20 1.00 1.00 0.040 0.030 15.0～17.0 1.50-2.50 — —
为满足待形成牌号的成分含量，在添加诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的同时向熔池区添加所需成分元素的粉末，通过送粉器进行实时送粉实现，最终确保通过诱导形核。
实施例3
本实施例提供了一种基层为TP430铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相和铁素体相各占50％的32205双相不锈钢的复合钢板及其制备方法。
以TP430铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为20kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP430铁素体不锈钢基材添加0.06kgFe50Ni50镍基粉末，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相和铁素体相各占50％的32205双相不锈钢为覆层的复合钢板。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。
鉴于铁素体向奥氏体的转变主要基于基体中Ni元素含量，因为Ni元素是从铁素体中扩大奥氏体相区的元素。鉴于两种钢密度近似一致，排除其他元素添加的重量误差，确定诱导形核剂的添加量，当诱导形核剂的Ni达到意向钢种时，Ni含量即达到扩大奥氏体相区目的。
图1为本实施例制备的复合钢板覆层的金相照片，覆层中含有TP430铁素体基体，黑色颗粒则为新诱导形核的奥氏体。
实施例4
本实施例提供了一种基层为TP430铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相占比为100％的316L奥氏体不锈钢的复合钢板及其制备方法。
本实施例提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以TP430铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为50kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP430铁素体不锈钢基材添加0.14kgFe50Ni50镍基粉末，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相占比为100％的316L奥氏体不锈钢为覆层的复合钢板。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。
图2为本实施例制备的复合钢板覆层的金相照片，可见随着诱导形核剂添加量的增加，覆层为纯316L奥氏体不锈钢。
实施例5
本实施例提供了一种基层为TP431铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相和铁素体相各占50％的32205双相不锈钢的复合钢板及其制备方法。
本实施例提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以TP431铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为50kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP431铁素体不锈钢基材添加0.06kgFe50Ni50镍基粉末，同时单独添加差量元素Cr、Mo和N，通过送粉器进行实时送粉实现，由于需添加的Cr和Ni元素均为2％，即保证Cr粉末与Fe50Ni50镍基粉末的重量添加比例为1:2即可。Mo元素通过单独添加，N元素通过CrN或MoN进行添加，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相和铁素体相各占50％的32205双相不锈钢为覆层的复合钢板。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。本实施例添加的Cr粉末、Mo粉末、CrN或MoN粉末纯度均为99.999％，粒径均为50～150μm。
实施例6
本实施例提供了一种基层为TP431铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相占比为100％的316L奥氏体不锈钢的复合钢板及其制备方法。
本实施例提供了一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，以TP430铁素体不锈钢为基材，在气体流量为1.2L/min的氩气保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，激光熔覆的具体参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。在振荡频率为50kHz的超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加粒径为50～100nm的诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末，每1kgTP430铁素体不锈钢基材添加0.14kgFe50Ni50镍基粉末，同时单独添加差量元素Cr即可，通过送粉器进行实时送粉实现，由于需添加的Cr元素为1％，需添加Ni元素为10％，即保证Cr粉末与Fe50Ni50镍基粉末的重量添加比例为5:1即可，然后控制表层熔池区域瞬时降温85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、奥氏体相占比为100％的316L奥氏体不锈钢为覆层的复合钢板，通过元素添加确保待形成材料的标准成分。本实施例中Fe50Ni50镍基粉末为试制粉末，由石家庄利德粉末材料有限责任公司试制。本实施例添加的Cr粉末纯度为99.999％，粒径为50～150μm。

Claims (10)

1.一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，以铁素体不锈钢为基材，惰性气体保护下采用激光熔覆设备对基材表面进行激光熔覆，在超声振荡条件下向激光熔覆所得铁素体不锈钢表层熔池区域添加诱导形核剂，控制表层熔池区域过冷度△T＝-85℃，使表层熔池区域在诱导形核剂作用下形核并生成奥氏体相，表层熔池凝固后获得以铁素体不锈钢为基层、含有奥氏体相的不锈钢为覆层的复合钢板。
2.根据权利要求1所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，通过控制形核剂添加量控制奥氏体形核转变量，获得的含有奥氏体相的不锈钢覆层中奥氏体相占比为50～100％。
3.根据权利要求1或2所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，所述激光熔覆的参数为光纤激光器发射波长范围1070～1090mm、激光功率3000W、扫描速度10mm/s、光斑直径2mm。
4.根据权利要求3所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，所述超声振荡频率为20～50kHz。
5.根据权利要求4所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，所述惰性气体的气体流量为1.2L/min。
6.根据权利要求5所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，所述诱导形核剂为Fe50Ni50镍基粉末，其粒径为50～100nm。
7.根据权利要求6所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，所述诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的添加量为每1kg铁素体不锈钢基材添加0.06～0.14kg。
8.根据权利要求7所述一种基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法，其特征在于，为满足待形成覆层钢种牌号的成分值，在添加诱导形核剂Fe50Ni50镍基粉末的同时向熔池区添加所需成分元素的粉末。
9.一种权利要求1-8任一所述基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法制备的复合钢板。
10.根据权利要求9所述基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法制备的复合钢板，其特征在于，所述复合钢板的基层为铁素体不锈钢，覆层为奥氏体相占比为100％的奥氏体不锈钢或奥氏体相和铁素体相各占50％的双相不锈钢。
CN202110441502.8A 2021-04-23 2021-04-23 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法 Active CN113151822B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110441502.8A CN113151822B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110441502.8A CN113151822B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113151822A true CN113151822A (zh) 2021-07-23
CN113151822B CN113151822B (zh) 2022-09-27

Family

ID=76869809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110441502.8A Active CN113151822B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113151822B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060163217A1 (en) * 2005-01-26 2006-07-27 Caterpillar Inc. Composite overlay compound
CN101602162A (zh) * 2009-07-06 2009-12-16 哈尔滨工业大学 一种制造硬质点耐磨复合钢板的方法及设备
CN102732803A (zh) * 2012-06-26 2012-10-17 江苏兴海特钢有限公司 一种奥氏体不锈钢
CN105441777A (zh) * 2015-02-12 2016-03-30 华中科技大学 一种高强韧性金属预制材料及其制备方法
CN105506505A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 西安文理学院 修复受损轴流风机叶片的激光熔覆Fe基合金粉末及修复方法
CN108374132A (zh) * 2018-03-15 2018-08-07 沈阳工业大学 一种激光增材制造新型含Nb耐腐蚀不锈钢所用粉料
CN109913766A (zh) * 2019-04-09 2019-06-21 东北大学 一种激光增材制造用50Cr6Ni2Y合金钢粉末及其制备方法
AU2019101478A4 (en) * 2019-11-28 2020-01-23 China Machinery Institute of New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. Stainless steel powder for ultra-high rate laser cladding
CN111266713A (zh) * 2020-03-09 2020-06-12 武汉一冶钢结构有限责任公司 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法
WO2020119981A1 (de) * 2018-12-11 2020-06-18 Ilsenburger Grobblech Gmbh Stahlprodukt mit hohem energieaufnahmevermögen bei schlagartiger beanspruchung und verwendung eines solchen stahlproduktes
CN112575324A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 中铁工程装备集团有限公司 复合钢板、制备方法及应用

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060163217A1 (en) * 2005-01-26 2006-07-27 Caterpillar Inc. Composite overlay compound
CN101602162A (zh) * 2009-07-06 2009-12-16 哈尔滨工业大学 一种制造硬质点耐磨复合钢板的方法及设备
CN102732803A (zh) * 2012-06-26 2012-10-17 江苏兴海特钢有限公司 一种奥氏体不锈钢
CN105441777A (zh) * 2015-02-12 2016-03-30 华中科技大学 一种高强韧性金属预制材料及其制备方法
CN105506505A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 西安文理学院 修复受损轴流风机叶片的激光熔覆Fe基合金粉末及修复方法
CN108374132A (zh) * 2018-03-15 2018-08-07 沈阳工业大学 一种激光增材制造新型含Nb耐腐蚀不锈钢所用粉料
WO2020119981A1 (de) * 2018-12-11 2020-06-18 Ilsenburger Grobblech Gmbh Stahlprodukt mit hohem energieaufnahmevermögen bei schlagartiger beanspruchung und verwendung eines solchen stahlproduktes
CN109913766A (zh) * 2019-04-09 2019-06-21 东北大学 一种激光增材制造用50Cr6Ni2Y合金钢粉末及其制备方法
AU2019101478A4 (en) * 2019-11-28 2020-01-23 China Machinery Institute of New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. Stainless steel powder for ultra-high rate laser cladding
CN111266713A (zh) * 2020-03-09 2020-06-12 武汉一冶钢结构有限责任公司 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法
CN112575324A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 中铁工程装备集团有限公司 复合钢板、制备方法及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CARLA GABRIELA SILVA LEITE ET AL.: "Nd: YAG Pulsed Laser DissimilarWelding of UNS S32750 Duplex with 316L Austenitic Stainless Steel", 《MATERIALS》 *
高美娜等: "激光熔覆不锈钢-碳钢层合板的材料性能", 《激光与光电子学进展》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113151822B (zh) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111074268B (zh) 一种用于超高速激光熔覆的铁基金属粉末、其制备方法及其应用
Tao et al. The crystal growth, intercellular spacing and microsegregation of selective laser melted Inconel 718 superalloy
CN108103499B (zh) 一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强铁基金属粉末
CN104203481B (zh) 钢板的摩擦搅拌接合方法
CN1053130C (zh) 含有分散于共晶相的初晶相的过共晶金属合金的铸造方法
WO2022042088A1 (zh) 一种用于3d打印的镍基高温合金及其粉末制备方法
JP5253738B2 (ja) 硬化肉盛合金鉄材料
JP4901324B2 (ja) 硬化肉盛層形成方法
CN114134427A (zh) 造型用的不锈钢粉末
CN113416952A (zh) 一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法
JP2019532816A (ja) 支持部品上への溶融金属を追加することを含む鋼製部品の製造方法、及び、これにより得られた部品
CN114411056A (zh) 一种铁基合金粉末、激光熔覆涂层及其制备方法
Feng et al. Microstructures and mechanical properties of reduced activation ferritic/martensitic steel fabricated by laser melting deposition
CN104498774A (zh) 一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末及其制备方法
CN113136532B (zh) 一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法
CN113151822B (zh) 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法
CN115255349A (zh) 一种激光增材制造用低镍奥氏体不锈钢合金粉及其制备方法和应用
WO2024084274A1 (en) Metal powder for additive manufacturing
CN113732280A (zh) 一种激光选区熔化用石墨烯增强镍基高温合金粉末及其制备方法
CN110484911A (zh) 一种用于激光熔覆的合金粉末及其制备方法
CN112899674A (zh) 一种基于梯形沟槽的激光熔覆方法
CN116024501B (zh) 高速钢及其制备方法和应用
JP7530459B1 (ja) 肉盛用粉末
JP5765304B2 (ja) 厚板用連続鋳造鋳片及びその連続鋳造方法
JP5446290B2 (ja) 機械構造用部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant