CN114574781B - 一种轨道交通用耐磨不锈钢棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用耐磨不锈钢棒及其制备方法；本发明提高了不锈钢组成中的锰元素的含量，降低了碳元素的掺杂，防止了由碳元素过高而造成不锈钢脆性过大的问题，使其自身性质更符合轨道交通用途，之后又对不锈钢基体进行了多次退火与高温晶型转变，确保基体内部的碳化物充分溶解，达到增韧的目的。此外本发明还在不锈钢基体表面通过激光熔覆的方式制备了耐磨层涂层，利用激光熔覆的方式，将涂层与不锈钢棒基体形成冶金结合，增强其耐摩擦力的同时，利用涂层中钴的性质，赋予其良好的耐磨擦性能。

Description

一种轨道交通用耐磨不锈钢棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体为一种轨道交通用耐磨不锈钢棒及其制备方法。
背景技术
近年来随着我国经济的发展，城市化进程大幅加快，随之带来的便是私家车数量大幅增长，城市交通压力的大幅增加，公路交通不堪重负，以至于对人民出行乃至安全造成阻碍，而轨道交通则是解决此类问题的一种新途径，地铁与轻轨凭借其极快的移动速度与高效的布局安排越来越受到人们的青睐，因此人们对用轨道交通所用建材的质量也愈加关注，现今轨道交通所用的金属均有着不耐侵蚀的特点，而不锈钢耐磨性又不足以满足轨道交通的要求，因此目前亟需一款能够满足相关要求的金属建材填充市场空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道交通用耐磨不锈钢棒及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种轨道交通用耐磨不锈钢棒，具有以下特征：所述轨道交通用耐磨不锈钢棒由不锈钢棒基体和耐磨涂层组成；
其中按重量份数计，所述不锈钢棒基体组分包括12％-14％铬粉、10％-12％锰粉、镍粉0.8％-1.1％，余量为铁粉；
所述耐磨层组分包括20％-28％铬粉、3％-6％钨粉、20％-34％锰粉，余量为钴粉。
本发明制备的不锈钢棒基体主要用于轨道交通方面，在使用过程中，除去不锈钢棒的耐磨性能外，还对其本身韧性有所要求，防止在使用过程中由于金属疲劳或超载现象发生脆断现象，以免对人员车辆造成损害。
本发明在制备不锈钢基体时，为降低不锈钢棒的脆性，在原料选择过程中对不锈钢棒基体中的碳含量进行了限定，避免由于含碳量过高造成脆性过高，由于含碳量下降造成的基体强度下降，本发明选择了在原料中掺加锰元素作为强度增强的来源。
不锈钢中的锰元素与铁元素形成奥氏体基体、沿奥氏体晶界生长分布的碳化物以及珠光体组成，此状态下不锈钢有着较好的耐磨性能，但是脆性大，易沿晶界方向受力断裂，因此本发明在制备过程中对不锈钢进行了多次退火，与保温热处理。
当不锈钢中锰元素含量过多时，会产生较大的热形变，在加工过程中易残留过多应力，造成开裂，因此本发明在制备过程中，首先将其加工轧制为不锈钢棒坯体，减少体积形变在在冶炼过程中的影响，且在900℃时，Fe-Mn-C三元体系即可达到奥氏体转变温度，但在900℃下，碳化物熔化温度较慢，因此本发明将温度升至1050-1100℃以提升反应转变速率。
进一步的，所述铬粉粒径为50-80μm，所述锰粉粒径为40-60μm，所述镍粉粒径为50-80μm，所述铁粉粒径为50-80μm，所述钨粉粒径为30-50μm，所述钴粉粒径为50-80μm。
一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法，包括以下步骤：
所述不锈钢棒基体，其制备方法，包括以下步骤：
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，研磨所需粒径，待所有原材料研磨结束后，置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨20-40min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1150-1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1-1.5h后，降温至950-1000℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850-900℃冷却退火，冷却5-10min后升温至950-1000℃，再次冷却退火，重复2-3次后，将其加热升温自1050-1100℃，保温1-1.5h后，使用冰水快速冷却至300-400℃，之后加热至500-600℃，保温1-1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体。
在经奥氏体转化后，不锈钢合金的韧性得到增长，但其表面强度有所下降，因此对不锈钢基体又进行了时效处理，在对不锈钢基体水冷后再次升温以析出碳化物沉淀相，从而增强表面的强度。
进一步的，所述步骤e中，渗氮处理包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为300-500Pa，炉内加热升温至500-600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体。
渗氮过程中外界的氮气在高温与不锈钢基体表面的催化下会生成活性氮原子，固溶到基体内部，形成氮化物，并增强集体的表面硬度，同时本发明在渗氮过程中，会长时间保持在500-600℃的区间，在此期间不锈钢基体内部残余的形变应力会进一步得到释放，降低了应力残余引起强度下降的危害。
进一步的，所述耐磨涂层，其制备方法，包括以下步骤：
S1.将钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，研磨至所需粒径后与研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到耐磨涂层原料；
S2.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S3.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为20-50g/min。
进一步的，所述步骤S3中，光纤激光器功率为1500-1800w，光斑直径为Φ2mm-Φ4mm，处理速率为6-18m/min，搭接率为30％-50％。
经渗氮处理后，不锈钢表面的强度会得到提升，但其耐酸腐蚀能力会有所下降，因此本发明在不锈钢基体表面制备了耐磨涂层，使用激光熔覆的方式，在其表面制备快速融化同时快速凝固的耐磨涂层，制备过程中由于激光能量集中的特性，气流中输送的粉料会迅速结合固化在基体表面，形成一层致密的、稀释率低的涂层，在增强不锈钢基体耐磨性的同时，增强了其耐锈蚀能力。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提高了不锈钢组成中的锰元素的含量，降低了碳元素的掺杂，防止了由碳元素过高而造成不锈钢脆性过大的问题，使其自身性质更符合轨道交通用途，之后又对不锈钢基体进行了多次退火与高温晶型转变，确保基体内部的碳化物充分溶解，达到增韧的目的。此外本发明还在不锈钢基体表面通过激光熔覆的方式制备了耐磨层涂层，利用激光熔覆的方式，将涂层与不锈钢棒基体形成冶金结合，增强其耐摩擦力的同时，利用涂层中钴的性质，赋予其良好的耐磨擦性能。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1.
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体；
S2.分别取钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，将钨粉研磨粒径为30-50μm，钴粉压膜至粒径为50-80μm，与步骤S1研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到含重量占比6％的钨粉、28％铬粉、20％锰粉与46％钴粉的耐磨涂层原料；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为30g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
实施例2.
与实施例1相比，本实施例增加了熔覆时送粉量；
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体；
S2.分别取钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，将钨粉研磨粒径为30-50μm，钴粉压膜至粒径为50-80μm，与步骤S1研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到含重量占比6％的钨粉、28％铬粉、20％锰粉与46％钴粉的耐磨涂层原料；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为50g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
实施例3.
与实施例1相比，本发明减少了步骤d中退火回温的次数；
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复2次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体；
S2.分别取钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，将钨粉研磨粒径为30-50μm，钴粉压膜至粒径为50-80μm，与步骤S1研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到含重量占比6％的钨粉、28％铬粉、20％锰粉与46％钴粉的耐磨涂层原料；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为30g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
实施例4.
与实施例相比，本实施例降低了耐磨涂层中的钨粉组分；
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
d.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体；
S2.分别取钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，将钨粉研磨粒径为30-50μm，钴粉压膜至粒径为50-80μm，与步骤S1研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到含重量占比3％的钨粉、28％铬粉、20％锰粉与49％钴粉的耐磨涂层原料；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为30g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
对比例1.
与实施例1相比，本对比例未制备耐磨涂层；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得耐磨不锈钢棒；
对比例2.
与实施例1相比，本对比例未对不锈钢棒坯体进行渗氮处理；
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、12％的锰粉、0.8％的镍粉与73.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温，得到不锈钢棒基体；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为30g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
对比例3
与实施例1相比，本对比例降低了制备不锈钢基体时锰粉的掺量；
S1.制备不锈钢棒基体；
a.分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，将铁粉研磨至50-80μm，铬粉研磨至50-80μm、锰粉40-60μm，镍粉50-60μm，待所有原材料研磨结束后，分别称取总重量占比14％的铬粉、6％的锰粉、0.8％的镍粉与79.2％的铁粉置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨30min后，出料冷却，得到混合原料；
b.将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c.将板坯升温至1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1.5h后，降温至950℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d.不锈钢棒坯体冷却至850℃冷却退火，冷却5min后升温至950℃，再次冷却退火，重复3次后，将其加热升温自1050℃，保温1h后，使用冰水快速冷却至300℃，之后加热至600℃，保温1.5h后，炉冷至室温；
e.对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
其中，渗氮处理，包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为500Pa，炉内加热升温至600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体；
S2.分别取钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，将钨粉研磨粒径为30-50μm，钴粉压膜至粒径为50-80μm，与步骤S1研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到含重量占比6％的钨粉、28％铬粉、20％锰粉与46％钴粉的耐磨涂层原料；
S3.将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S4.使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为30g/min，光纤激光器功率为1800w，光斑直径为Φ4mm，处理速率为6m/min，搭接率为30％。
使用UMT-3型摩擦磨损试验机对实施例1-4与对比例1-3进行耐摩擦性能检测，检测条件为4mmGCr15球施加法向载荷5N，滑动时间20min，转速为300rpm，干式摩擦；
使用维氏显微硬度仪对实施例1-4与对比例1-3进行硬度，
使用万能拉力机检测实施例1-4与对比例1-3的屈服强度与抗拉强度，并测试其延伸率，进行结果见下表：
Figure BDA0003532084660000101
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法，其特征在于：所述轨道交通用耐磨不锈钢棒由不锈钢棒基体和耐磨涂层组成；
其中按重量份数计，所述不锈钢棒基体组分包括12%-14%铬粉、10%-12%锰粉、镍粉0.8%-1.1%，余量为铁粉；
所述耐磨层组分包括20%-28%铬粉、3%-6%钨粉、20%-34%锰粉，余量为钴粉；
所述不锈钢棒基体，其制备方法，包括以下步骤：
a. 分别铁粉、铬粉、锰粉、镍粉置于球磨机内，氮气氛围保护，研磨所需粒径，待所有原材料研磨结束后，置于球磨机内，进行二次研磨共混，研磨20-40min后，出料冷却，得到混合原料；
b. 将混合料进行冶炼，吹入氩气保护，混合料全部融化后，进行精炼，并锻造制备不锈钢板坯；
c. 将板坯升温至1150-1200℃，使用热轧机进行热轧，保温1-1.5h后，降温至950-1000℃再次热轧，形成不锈钢棒坯体；
d. 不锈钢棒坯体冷却至850-900℃冷却退火，冷却5-10min后升温至950-1000℃，再次冷却退火，重复2-3次后，将其加热升温自1050-1100℃，保温1-1.5h后，使用冰水快速冷却至300-400℃，之后加热至500-600℃，保温1-1.5h后，炉冷至室温；
e. 对冷却至室温的不锈钢棒坯体表面进行打磨，渗氮处理，得到不锈钢棒基体；
所述耐磨涂层，其制备方法，包括以下步骤：
S1. 将钨粉、钴粉置于球磨机内，充入氮气保护，研磨至所需粒径后与研磨后的铬粉、锰粉混合，制备得到耐磨涂层原料；
S2. 将不锈钢棒基体表面再次打磨，去除氧化层；
S3. 使用光纤激光器在不锈钢棒基体表面熔覆耐磨涂层，熔覆时送粉量为20-50g/min。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法，其特征在于：所述铬粉粒径为50-80μm，所述锰粉粒径为40-60μm，所述镍粉粒径为50-80μm，所述铁粉粒径为50-80μm，所述钨粉粒径为30-50μm，所述钴粉粒径为50-80μm。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法，其特征在于：所述步骤e中，渗氮处理包括以下步骤：
将经打磨处理后的不锈钢坯体去油、碱洗、酸洗后，置于渗氮炉内，炉内抽真空后充入高纯氮气，使炉内气压保持为300-500Pa，炉内加热升温至500-600℃，保温6-8h后，停止加热，炉冷至室温后，即可得不锈钢棒基体。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，光纤激光器功率为1500-1800W，光斑直径为Φ2mm-Φ4mm，处理速率为6-18m/min，搭接率为30%-50%。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种轨道交通用耐磨不锈钢棒的制备方法制备得到的轨道交通用耐磨不锈钢棒。
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JP4132729B2 (ja) * 2000-08-09 2008-08-13 新日鐵住金ステンレス株式会社 成形性に優れた燃料タンク用可溶型潤滑表面処理ステンレス鋼板および燃料タンクの製造方法
FR2819526B1 (fr) * 2001-01-15 2003-09-26 Inst Francais Du Petrole Utilisation d'aciers inoxydables austenitiques dans des applications necessitant des proprietes anti-cokage
CN100476034C (zh) * 2006-03-24 2009-04-08 吉林大学 一种金属工件仿生非光滑表面的制备装置
CN101082113A (zh) * 2006-05-30 2007-12-05 宁波华光不锈钢有限公司 一种新型稀土铬锰氮系列不锈钢
CN102453910B (zh) * 2010-11-02 2014-08-20 沈阳大陆激光技术有限公司 一种辊式破碎机辊面激光强化涂层粉末材料
CN103276302A (zh) * 2013-06-14 2013-09-04 兰州理工大学 高铝17-7ph不锈钢及其制备方法
CN107815682B (zh) * 2017-09-21 2020-02-21 广东工业大学 一种在高锰钢表面制备耐磨增韧涂层的方法
CN109440014B (zh) * 2019-01-14 2021-02-19 东北大学 一种低铬低镍双相不锈钢及其制备方法
DE102019213030A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen aus nichtrostendem martensitischen Stahl
CN111826555A (zh) * 2020-07-30 2020-10-27 三门核电有限公司 一种不锈钢材质设备激光熔覆粉末及其使用方法
CN112647076B (zh) * 2020-12-17 2023-07-04 浙江翰德圣智能再制造技术有限公司 一种具有优异耐磨抗蚀性的钴基强化无裂纹涂层制备方法
CN113106443B (zh) * 2021-03-17 2023-04-07 中南林业科技大学 一种涂覆自润滑耐磨复合涂层的304不锈钢及其制备方法

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