CN115029644A - 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法 - Google Patents

提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115029644A
CN115029644A CN202210733462.9A CN202210733462A CN115029644A CN 115029644 A CN115029644 A CN 115029644A CN 202210733462 A CN202210733462 A CN 202210733462A CN 115029644 A CN115029644 A CN 115029644A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube
rod
tube core
self
laser
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
CN202210733462.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115029644B (zh
Inventor
王晓飚
曹伟业
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.)
Shaanxi Beiling Hongguang Optical Technology Co ltd
Original Assignee
Xi'an Besame Laser Technology 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 Xi'an Besame Laser Technology Co ltd filed Critical Xi'an Besame Laser Technology Co ltd
Priority to CN202210733462.9A priority Critical patent/CN115029644B/zh
Publication of CN115029644A publication Critical patent/CN115029644A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115029644B publication Critical patent/CN115029644B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C22C38/30—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt
    • 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
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • 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
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • 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
    • 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)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种扎管芯棒的激光加工方法，具体涉及一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及其加工方法，解决现有激光加工扎管芯棒的技术存在热变形大、自润滑性能差且涂层热强性不足，以及加工成本高昂的技术问题。提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，成分以百分比计包括：C：0.24wt％～0.26wt％；Cr：14.9wt％～15.1wt％；Co：25.0wt％～27.0wt％；Mn：0.2wt％～0.30wt％；Mo：2.3wt％～2.5wt％；Nb：0.11wt％～0.13wt％；V：0.74wt％～0.76wt％；Si：0.7wt％～0.8wt％；O≤0.015wt％；S≤0.030wt％；P≤0.030wt％；其余为Fe。另外，本发明提供的一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的激光熔覆方法，利用铁基合金粉末提高扎管芯棒表面的自润滑性和热强性。

Description

提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法
技术领域
本发明涉及一种扎管芯棒的激光加工方法，具体涉及一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法。
背景技术
利用H13钢制成的扎管芯棒表面常使用电镀硬铬的技术，提高其高温润滑性能和高温热强性；一般情况下，扎管芯棒与毛管的平均相对运动差速为1816mm/s,平均轧制力为27.2Kg/mm2，除此之外，扎管芯棒还能够承受100～1125摄氏度的冷热交替环境的考验。在电镀硬铬层的厚度仅为0.05mm～0.08mm，且电镀硬铬层与基材的表面附着力差的条件下，当扎管芯棒在轧制20次左右时，电镀硬铬层就会出现消失不见的现象；当扎管芯棒在仅仅轧制1800～2000次后扎管芯棒就会出现减径超差和严重的表面龟裂纹现象，这时就需要下机重新电镀硬铬层，严重时会导致扎管芯棒直接被报废。有人尝试氩弧堆焊的方式进行扎管芯棒表面修复，但因堆焊热变形大、熔深过深、堆焊层稀释率高而导致堆焊层的自润滑性能和热强性不足。
随着我国对环境保护的重视力度的加大，政府部门对电镀硬铬的产能限制也越来越严苛。作为绿色环保的激光熔覆新技术越来越受到扎管厂有关部门的青睐，其优点有：结合力强于电镀、热变形小、选材广泛且自动化程度高。
公开号为CN113478168 A的中国专利公开了“一种无缝钢管轧制用扎管芯棒的修复方法”，该专利采用高速激光熔覆的方法对扎管芯棒表面进行强化加工，选用的合金粉末为镍基合金+碳化铬/碳化物粉末；首先，该方案中缺陷是镍基合金容易与所轧制的毛管产生“粘钢”行为，润滑效果不好，轧制扎管芯棒时容易抱闸机器，导致停机和安全事故。其次，35wt％～60wt％碳化铬或碳化钨粉末复合加入到镍基粉末中，容易导致激光熔覆时熔覆层的开裂，并且扎管芯棒是在100～1125摄氏度的冷热交替环境中作业，含高碳化物比列的激光熔覆层是没有足够的韧塑性来抵抗忽冷忽热的环境变化的。最后，是高速熔覆加工后扎管芯棒的热变形确实更小，这是建立在牺牲熔深的基础上建立的微变形量，但是为了保证熔覆层与基材的结合强度，需要一定的熔深。公开号为CN101994114A的中国专利公开了“热轧无缝钢管轧机限动扎管芯棒激光熔覆耐磨、抗热疲劳合金涂层工艺”，该专利采用钴基合金进行扎管芯棒表面强化，采用钴基合金修复扎管芯棒是非常适合的，但是钴基粉末价格大约在500元/千克左右，每根扎管芯棒的粉末费用就在2～3万元之间，这还没有算运输、热处理、机加等费用。而每根扎管芯棒的电镀费用仅为7800元左右，这显然不利于产业化的推广。
综上所述，目前现有的扎管芯棒激光加工技术，存在润滑效果不好、激光熔覆时熔覆层容易开裂且激光熔覆层没有足够的韧塑性来抵抗忽冷忽热的环境变化以及在一些情况下，为了保证熔覆层与基材的结合强度，牺牲了一定的熔深，价格高昂难以实现产业化的推广。
发明内容
本发明的目的是针对现有激光加工扎管芯棒的技术存在热变形大、自润滑性能差且涂层热强性不足，以及加工成本高昂的技术问题，而提供一种提高扎管芯棒表面自润滑性和热强性的激光加工方法，利用铁基合金粉末提高扎管芯棒表面的自润滑性和热强性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，其特殊之处在于，成分以百分比计包括：
C：0.24wt％～0.26wt％；Cr：14.9wt％～15.1wt％；Co：25.0wt％～27.0wt％；Mn：0.2wt％～0.30wt％；Mo：2.3wt％～2.5wt％；Nb：0.11wt％～0.13wt％；V：0.74wt％～0.76wt％；Si：0.7wt％～0.8wt％；O≤0.015wt％；S≤0.030wt％；P≤0.030wt％；其余为Fe。
进一步地，成分以百分比计包括：
C：0.24wt％；Cr：14.9wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.2wt％；Mo：2.3wt％Nb：0.11wt％；V：0.74wt％；Si：0.7wt％；O：0.010wt％；S：0.021wt％；P：0.015wt％；其余为Fe。
进一步地，成分以百分比计包括：
C：0.26wt％；Cr：15.1wt％；Co：26.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.5wt％；Nb：0.13wt％；V：0.76wt％；Si：0.8wt％；O：0.009wt％；S：0.012wt％；P：0.023wt％；其余为Fe。
进一步地，成分以百分比计包括：
C：0.25wt％；Cr：15.0wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.4wt％；Nb：0.12wt％；V：0.75wt％；Si：0.75wt％；O：0.011wt％；S：0.026wt％；P：0.017wt％；其余为Fe。
同时，本发明还提供了一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的激光熔覆方法，基于上述的粉末，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)确定待激光熔覆的扎管芯棒要求
要求扎管芯棒单边熔覆厚度为0.9～1.0mm，线速度为10～12mm/s，搭接率为激光光斑长度的53％～55％，保护气体流量为4～6L/min；
2)激光熔覆
选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5800w～6000w的直接输出半导体激光器，对扎管芯棒进行激光熔覆；
3)校正
2.1、将扎管芯棒放置在350±10℃的环境中保温；
2.2、将扎管芯棒放置在校正机上校正，使其变形量小于等于3mm；
4)抛光
采用分段式砂轮抛光的方法对扎管芯棒的熔覆层进行抛光，直至熔覆层厚度为0.45mm～0.55mm。
进一步地，步骤1)中，保护气体为氩气。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)熔覆层热变形小；本发明要求激光熔覆时，采用参数为激光光斑大小为2mmx20mm、功率为5800w～6000w的直接输出半导体激光器，对扎管芯棒进行激光熔覆，并用该参数计算获得单位平方厘米上的激光能量高达14500w～15000w，是目前成熟表面冶金技术中能量较为集中的加工技术，因此激光熔覆技术温升和温将极快，扎管芯棒的表面受激光热的影响很很小，尤其是扎管芯棒未φ178mmx11500mm时，激光熔覆后的扎管芯棒整体变形量仅为3.0mm以下。
(2)自润滑性能高；本发明通过轧制扎管芯棒上万次，观察扎管芯棒的润滑效果，避免了发生抱闸停机的现象。
(3)熔覆层热强性优异；本发明提供的方法，利用本法发明的粉末对扎管芯棒进行激光熔覆后，使其上机轧制2000次，扎管芯棒减径仅为0.3mm且无严重龟裂纹，使得每个扎管芯棒总平均轧制寿命可达3500次。
(4)本发明成本低廉，每根扎管芯棒的平均熔覆成本仅为6840元。
附图说明
图1为本发明实施例一中激光熔覆扎管芯棒的示意图。
图2本发明实施例一中利用激光熔覆粉末进行激光熔覆时，扎管芯棒熔覆层的二元平衡相示意图。
图3为本发明实施例一中利用激光熔覆粉末进行激光熔覆时，扎管芯棒熔覆层的CCT冷却相变过程模拟图。
图4为本发明实施例一中利用激光熔覆粉末进行激光熔覆时，基材H13钢的CCT相变模拟图。
图中附图标记为：
1-激光器-粉末装置，2-扎管芯棒。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，成分以百分比计包括：
0.24wt％≤C≤0.26wt％；14.9wt％≤Cr≤15.1wt％；25.0wt％≤Co≤27.0wt％；0.2wt％≤Mn≤0.30wt％；2.3wt％≤Mo≤2.5wt％；0.11wt％≤Nb≤0.13wt％；0.74wt％≤V≤0.76wt％；0.7wt％≤Si≤0.8wt％；O≤0.015wt％；S≤0.030wt％；P≤0.030wt％；其余为Fe。
本发明中，根据元素及元素选用原则(元素及元素范围选用的基本原则)、元素选择依据(本发明“自润滑+相变抑裂”的设计思路)以及元素含量的选用依据(即1、行业要求熔覆层的硬度范围在40～45HRC之间；2、具有自润滑性；3、相变抑裂；4、具有热强性)，将对铁基合金粉末的成分选用做进一步的说明：
Cr、Mo、V三元素联合；激光加工后的扎管芯棒2上机使用的第一步就是必须提高扎管芯棒2表面的自润滑性能，所谓自润滑性能就是比铁基的毛管更易于和氧气结合而形成的氧化薄膜。该氧化薄膜的熔点高，隔绝了扎管芯棒2和毛管的高温粘连，因此具有自润滑的功能；根据不锈钢防腐理论：当铬含量大于12.5wt％时，钢材表面易形成氧化铬薄膜；在实际试验中，当铬含量小于14.9wt％，因碳含量、稀释率和烧损率的影响，使该氧化铬薄膜会被打破，当铬含量大于15.1wt％时熔覆层的韧塑性受到影响，此时，加入钼和钒元素，能够促进铬元素产生氧化物薄膜；当钼元素低于2.3wt％、钒元素低于0.74wt％时，熔覆层易产生腐蚀点，即：熔覆层的氧化薄膜被打破，当钼元素高于2.5wt％、钒元素高于0.76wt％时，熔覆层的硬度波动大于5HRC，高温热强性受到影响；因此，选用成分以百分比计的14.9wt％≤Cr≤15.1wt％；2.3wt％≤Mo≤2.5wt％；0.74wt％≤V≤0.76wt％；三元素联合，提高扎管芯棒2表面的自润滑的性能。
C、Co、Mo、V四元素联合；能够提高热强性、制造沉淀硬化相和微量的铁素体相抑制热裂纹；钴元素可以促进钼碳化合物和钒碳化合物析出产生的沉淀硬化相，阻止熔覆层中的原子在高温环境中自由的迁徙、熔覆层的“钉扎”晶粒和位错的作用。碳元素低于0.24wt％时，碳化物的析出量减少，热强性和硬度不满足需求，当碳含量高于0.26wt％时，熔覆层的自润滑性能受影响。当钴元素低于25％wt％或高于27wt％时，熔覆层的马氏体相变开始温度和结束温度与基材H13钢的马氏体相变开始温度和结束温度将得不到统一，马氏体相变产生的热变形和内应力的不一致将引起熔覆层甚至是基材的开裂。铬元素、钼元素、钒元素三元素的加入能产生更多的铁素体相，抑制熔覆层裂纹的产生，当钒元素低于0.74wt％时，铁素体的量和铁素体中析出的钒碳化物减少，铁素体的稳定性减弱，当钒的含量高于0.76wt％时，铁素体的比例将高于10V％，熔覆层的高温硬度、热强性将变差，裂纹敏感性增高。
Mo、Nb、V三元素联合；可以进一步增强熔覆层的“自润滑+相变抑裂”的性能；钼元素、铌元素、钒元素不但自身产生氧化物薄膜，并且还可以促进熔覆层中铬元素产生氧化物薄膜，进一步增加自润滑效果。此外，三者相互反应形成的Mo(Nb、V)碳化物的沉淀强化效果要强于单元素碳化物的沉淀效果，当铌元素低于0.11wt％时，熔覆层的晶粒粗化敏感度高，熔覆层韧塑性变差，当铌元素高于0.13wt％时，熔覆层的气孔率增多，表面熔覆缺陷严重。
Mn、Si元素联合；锰元素与硅元素使钢铁材料必备的元素，可以起除氧、除硫的作用，成分以重量百分比计，将锰元素设定为0.2wt％～0.30wt％和Si元素设定为0.7wt％～0.8wt％，若低于下限值，则熔覆层中有害元素氧和硫的含量将超标；若高于上限值，则影响熔覆层的综合力学性能；
O、S、P是矿石冶炼合金时，不可避免的杂质元素，设置氧元素、硫元素、硼元素的目的是为了控制扎管芯棒2的质量，防止有害元素超标而导致扎管芯棒2的熔覆层引起开裂和力学性能恶化，在本发明中，氧元素、硫元素、硼元素为不具有功能性的合金元素。
其余余量为铁元素，保证熔覆层与基材的材料属性的匹配性、互熔性，增加熔覆层与基材的的结合强度，此外还有经济方面的考量。
本发明提供的粉末(即铁基合金粉末)，总体设计思路为：
一、解决扎管芯棒2熔覆层的自润滑性能，主要是防止扎管芯棒2在轧制的过程中，出现设备抱闸死机的行为；因为解决自润滑技术问题是提高扎管芯棒2长寿命的充分必要条件，所以在自润滑性能的基础上需要进一步解决熔覆层的热强性技术问题，即耐高温疲劳性和耐高温磨损性能；本发明中熔覆层的主相是马氏体相，为了抑制熔覆层的开裂共设计了三道防线：第一道防线是制造少量的铁素体相(占比10V％)抑制马氏体钢的开裂；第二道防线是制造沉淀硬化相，在提高热强性的同时，进一步抑制马氏体相的粗大化；第三道防线是统一熔覆层和基材H13钢的马氏体的起始和完了温度，防止两者的相变不一致而引起熔覆层具有较大的膨胀或者收缩，导致熔覆层甚至是基材开裂。
另外，本发明还提供了一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的激光熔覆方法，基于上述的粉末，利用激光器-粉末装置1进行激光熔覆，具体包括以下步骤：
1)确定待激光熔覆的扎管芯棒2要求
要求扎管芯棒2单边熔覆厚度为0.9mm～1.0mm，线速度为10～12mm/s，搭接率为激光光斑长度的53％～55％，保护气体流量为4～6L/min；
2)激光熔覆
选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5800w～6000w的直接输出半导体激光器，对扎管芯棒2进行激光熔覆；
3)校正
2.1、将扎管芯棒2放置在350±10℃的环境中保温；
2.2、将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使其变形量小于等于3mm；
4)抛光
采用分段式砂轮抛光的方法对扎管芯棒2的熔覆层进行抛光，直至熔覆层厚度为0.45mm～0.55mm。
下面结合实施例对本发明作进一步地说明。
实施例一
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面激光熔覆的自润滑性和热强性，其中，激光熔覆所用铁基合金粉末的组成成分以重量百分比计，如下：
C：0.24wt％；Cr：14.9wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.2wt％；Mo：2.3wt％；Nb：0.11wt％；V：0.74wt％；Si：0.7wt％；O：0.010wt％；S：0.021wt％；P：0.015wt％；Fe为余量。
利用上述铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法步骤如下：
如图1所示，为激光器-粉末装置1激光熔覆扎管芯棒2的示意图；
2.1选用直接输出半导体激光器，其激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5800w，在扎管芯棒2表面进行激光熔覆；其中，扎管芯棒2的单边熔覆厚度为0.9mm、线速度为10mm/s、搭接率为激光光斑长度的53％，氩气流量为4L/min。
2.2激光熔覆结束以后，直接将扎管芯棒2放置在350±10摄氏度的电阻炉里面进行保温24小时，保温结束后，直接将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使扎管芯棒2的整体变形量为2.8mm；
2.3待扎管芯棒2冷却至室温后，将扎管芯棒2放置在车床之上，以两米的固定间距距离将扎管芯棒2固定在托架之上，采用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行抛光，扎管芯棒2见光抛后，最终留在扎管芯棒2上的熔覆层厚度为0.45mm。
根据上述的激光熔覆加工参数的设计，扎管芯棒2激光熔覆层在激光的作用下，其相变的二元平衡相图，如图2所示；该二元平衡相图明确指出了熔覆层高温组织为奥氏体+＜10V％的铁素体+微量(适量)的沉淀硬化相。如图3和图4所示，分别为熔覆层和基材的CCT连续冷相变示意图，从图中可知，激光熔覆层材料和基材在高温环境加热后迅速连续冷却时，均产生了马氏体相变，并且其相变起始和完了温度均在272摄氏度和150摄氏度之间。这样的合金设计对激光熔覆材的自润滑性和热强性均有利。能够实现扎管芯棒2使用寿命可达3500次左右。
实施例二
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法，激光熔覆技术所用铁基合金粉末的组成成分以重量百分比计如下：
C：0.26wt％；Cr：15.1wt％；Co：26.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.5wt％；Nb：0.13wt％；V：0.76wt％；Si：0.8wt％；O：0.009wt％；S：0.012wt％；P：0.023wt％；Fe为余量。
利用上述铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法进行激光熔覆，步骤如下：
2.1选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为6000w的直接输出半导体激光器，在扎管芯棒2表面进行激光熔覆，其中，扎管芯棒2的单边熔覆厚度为1.0mm、线速度为12mm/s、搭接率为激光光斑长度的55％，氩气流量为6L/min。
2.2激光熔覆结束以后，直接将扎管芯棒2放置在350±10摄氏度的电阻炉里面进行保温24小时，保温结束后，直接将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使扎管芯棒2的整体变形量为3.0mm；
2.3待扎管芯棒2冷却至室温后，将扎管芯棒2放置在车床之上，以两米的固定间距距离将扎管芯棒2固定在托架之上，采用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行加工，扎管芯棒2见光抛后，最终留在扎管芯棒2上的熔覆层厚度为0.55mm。
实施例三
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法，其激光熔覆技术所用铁基合金粉末的组成成分以重量百分比计为：
C：0.25wt％；Cr：15.0wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.4wt％；Nb：0.12wt％；V：0.75wt％；Si：0.75wt％；O：0.011wt％；S：0.026wt％；P：0.017wt％；Fe为余量。
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法，具体步骤如下：
2.1选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5900w的直接输出半导体激光器在扎管芯棒2表面进行激光熔覆，其中，扎管芯棒2单边熔覆厚度为0.95mm、线速度为11mm/s、搭接率为激光光斑长度的54％，氩气流量为5L/min。
2.2激光熔覆结束以后，直接将扎管芯棒2放置在350±10摄氏度的电阻炉里面进行保温24小时，保温结束后，直接将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使扎管芯棒2的整体变形量为2.9mm；
2.3待扎管芯棒2冷却至室温后，将扎管芯棒2放置在车床之上，以两米的固定间距距离将扎管芯棒2固定在托架之上，采用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行加工，扎管芯棒2见光抛后，最终留在扎管芯棒2上的熔覆层厚度为0.50mm。
实施例四
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面激光熔覆的自润滑性和热强性，其中，激光熔覆所用铁基合金粉末的组成成分以重量百分比计，如下：
C：0.243wt％；Cr：15.03wt％；Co：25.2wt％；Mn：0.23wt％；Mo：2.35wt％；Nb：0.116wt％；V：0.742wt％；Si：0.78wt％；O：0.012wt％；S：0.022wt％；P：0.014wt％；Fe为余量。
利用上述铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法步骤如下：
2.1选用直接输出半导体激光器，其激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5850w，在扎管芯棒2表面进行激光熔覆；其中，扎管芯棒2的单边熔覆厚度为0.91mm、线速度为10.5mm/s、搭接率为激光光斑长度的53％，氩气流量为4L/min。
2.2激光熔覆结束以后，直接将扎管芯棒2放置在350±10摄氏度的电阻炉里面进行保温24小时，保温结束后，直接将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使扎管芯棒2的整体变形量为2.9mm；
2.3待扎管芯棒2冷却至室温后，将扎管芯棒2放置在车床之上，以两米的固定间距距离将扎管芯棒2固定在托架之上，采用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行抛光，扎管芯棒2见光抛后，最终留在扎管芯棒2上的熔覆层厚度为0.47mm。
实施例五
利用铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法，激光熔覆技术所用铁基合金粉末的组成成分以重量百分比计如下：
C：0.251wt％；Cr：14.95wt％；Co：25.5wt％；Mn：0.28wt％；Mo：2.45wt％；Nb：0.115wt％；V：0.751wt％；Si：0.71wt％；O：0.013wt％；S：0.025wt％；P：0.021wt％；Fe为余量。
利用上述铁基合金粉末提高扎管芯棒2表面的自润滑性和热强性的激光加工方法进行激光熔覆，步骤如下：
2.1选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5950w的直接输出半导体激光器，在扎管芯棒2表面进行激光熔覆，其中，扎管芯棒2的单边熔覆厚度为0.96mm、线速度为11.5mm/s、搭接率为激光光斑长度的54％，氩气流量为6L/min。
2.2激光熔覆结束以后，直接将扎管芯棒2放置在350±10摄氏度的电阻炉里面进行保温24小时，保温结束后，直接将扎管芯棒2放置在校正机上校正，使扎管芯棒2的整体变形量2.8mm；
2.3待扎管芯棒2冷却至室温后，将扎管芯棒2放置在车床之上，以两米的固定间距距离将扎管芯棒2固定在托架之上，采用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行加工，扎管芯棒2见光抛后，最终留在扎管芯棒2上的熔覆层厚度为0.53mm。
图2至图4中的英文含义具体如下：
LIQUID表示液体；AUSTENITE表示奥氏体组织；M(C，N)表示M(C，N)型化合物；M23C6表示M23C6型碳化合物；FERRITE表示铁素体相；LAVES表示LAVES相；Austenite(1％)表示奥氏体相变开始；Martensite start表示马氏体相变开始；Martensite(50％)表示马氏体相变完成50％；Martensite(90％)表示马氏体相变完成90％；Parlite(1％)表示珠光体相变开始；Bainite(1％)表示贝氏体相变开始。

Claims (6)

1.一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，其特征在于，成分以百分比计包括：
C：0.24wt％～0.26wt％；Cr：14.9wt％～15.1wt％；Co：25.0wt％～27.0wt％；Mn：0.2wt％～0.30wt％；Mo：2.3wt％～2.5wt％；Nb：0.11wt％～0.13wt％；V：0.74wt％～0.76wt％；Si：0.7wt％～0.8wt％；O≤0.015wt％；S≤0.030wt％；P≤0.030wt％；其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，其特征在于，成分以百分比计包括：
C：0.24wt％；Cr：14.9wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.2wt％；Mo：2.3wt％Nb：0.11wt％；V：0.74wt％；Si：0.7wt％；O：0.010wt％；S：0.021wt％；P：0.015wt％；其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，其特征在于，成分以百分比计包括：
C：0.26wt％；Cr：15.1wt％；Co：26.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.5wt％；Nb：0.13wt％；V：0.76wt％；Si：0.8wt％；O：0.009wt％；S：0.012wt％；P：0.023wt％；其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末，其特征在于，成分以百分比计包括：
C：0.25wt％；Cr：15.0wt％；Co：25.0wt％；Mn：0.3wt％；Mo：2.4wt％；Nb：0.12wt％；V：0.75wt％；Si：0.75wt％；O：0.011wt％；S：0.026wt％；P：0.017wt％；其余为Fe。
5.一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的激光熔覆方法，基于权利要求1-4任一所述的粉末，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定待激光熔覆的扎管芯棒要求
要求扎管芯棒单边熔覆厚度为0.9～1.0mm，线速度为10～12mm/s，搭接率为激光光斑长度的53％～55％，保护气体流量为4～6L/min；
2)激光熔覆
选用激光光斑大小为2mm x20mm、功率为5800w～6000w的直接输出半导体激光器，对扎管芯棒进行激光熔覆；
3)校正
2.1、将扎管芯棒放置在350±10℃的环境中保温；
2.2、将扎管芯棒放置在校正机上校正，使其变形量小于等于3mm；
4)抛光
采用分段式砂轮抛光的方法对扎管芯棒的熔覆层进行抛光，直至熔覆层厚度为0.45mm～0.55mm。
6.根据权利要求5所述的一种提高扎管芯棒自润滑性和热强性的激光熔覆方法，其特征在于：步骤1)中，所述保护气体为氩气。
CN202210733462.9A 2022-06-23 2022-06-23 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法 Active CN115029644B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210733462.9A CN115029644B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210733462.9A CN115029644B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115029644A true CN115029644A (zh) 2022-09-09
CN115029644B CN115029644B (zh) 2023-04-11

Family

ID=83127061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210733462.9A Active CN115029644B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029644B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115838929A (zh) * 2022-12-15 2023-03-24 西安必盛激光科技有限公司 提高顶头抗热疲劳性能的激光熔覆粉末及激光熔覆方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2150731A1 (de) * 1970-10-13 1972-05-31 Int Nickel Ltd Korrosionsbestaendiger,insbesondere rostfreier Stahl
JPH04214844A (ja) * 1990-05-28 1992-08-05 Hitachi Metals Ltd 高強度高靭性ステンレス鋼およびその製造方法
CN101994114A (zh) * 2009-08-24 2011-03-30 沈阳大陆激光成套设备有限公司 热轧无缝钢管轧机限动芯棒激光熔覆耐磨、抗热疲劳合金涂层工艺
CN105728724A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种链轮的3d打印修复方法
CN111549340A (zh) * 2020-05-27 2020-08-18 燕山大学 一种高硬度激光熔覆用合金粉末及无缺陷熔覆层制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2150731A1 (de) * 1970-10-13 1972-05-31 Int Nickel Ltd Korrosionsbestaendiger,insbesondere rostfreier Stahl
JPH04214844A (ja) * 1990-05-28 1992-08-05 Hitachi Metals Ltd 高強度高靭性ステンレス鋼およびその製造方法
CN101994114A (zh) * 2009-08-24 2011-03-30 沈阳大陆激光成套设备有限公司 热轧无缝钢管轧机限动芯棒激光熔覆耐磨、抗热疲劳合金涂层工艺
CN105728724A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种链轮的3d打印修复方法
CN111549340A (zh) * 2020-05-27 2020-08-18 燕山大学 一种高硬度激光熔覆用合金粉末及无缺陷熔覆层制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115838929A (zh) * 2022-12-15 2023-03-24 西安必盛激光科技有限公司 提高顶头抗热疲劳性能的激光熔覆粉末及激光熔覆方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115029644B (zh) 2023-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9932651B2 (en) Thick-walled high-strength seamless steel pipe with excellent sour resistance for pipe for pipeline, and process for producing same
CN111094610B (zh) 钢管和钢板
CA2808119C (en) Electric resistance welded oil country tubular goods and manufacturing method of electric resistance welded oil country tubular goods
AU2003289437B2 (en) High-strength martensitic stainless steel with excellent resistances to carbon dioxide gas corrosion and sulfide stress corrosion cracking
EP1546417B1 (en) High strength seamless steel pipe excellent in hydrogen-induced cracking resistance and its production method
EP2520684B9 (en) Austenite steel material having superior ductility
EP3904541A1 (en) Steel for high pressure hydrogen gas environments, steel structure for high pressure hydrogen gas environments, and method for producing steel for high pressure hydrogen gas environments
US11512361B2 (en) Electric resistance welded steel pipe or tube and production method for electric resistance welded steel pipe or tube
JPH083642A (ja) 耐食性および溶接性に優れた鋼管の製造方法
KR101885234B1 (ko) 내변형 시효 특성 및 내hic 특성이 우수한 고변형능 라인 파이프용 강재 및 그 제조 방법 그리고 용접 강관
JP5549176B2 (ja) 耐粒界応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼溶接管の製造方法
CN115029644B (zh) 提高扎管芯棒自润滑性和热强性的粉末及激光熔覆方法
EP1717328B1 (en) Martensitic stainless steel tube
JPH06293915A (ja) 耐ｃｏ２ 腐食性、耐サワー性に優れた低合金ラインパイプ用鋼板の製造方法
CA2195225A1 (en) Production method for steel material and steel pipe excellent in corrosion resistance and weldability
JP5482559B2 (ja) ベイナイト系レール
CA3139909C (en) Electric-resistance-welded steel pipe or tube for hollow stabilizer
KR101463313B1 (ko) 내마모특성이 우수한 스테인리스 강관 및 그 제조방법
JP2000008142A (ja) 耐内部疲労損傷性に優れたパーライト系レールおよびその製造法
KR101482344B1 (ko) 용접열영향부 인성이 우수한 고강도 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법
JP3895291B2 (ja) 高強度９Ｃｒ鋼管の軟化熱処理方法
Shitsyn et al. Plasma surfacing steel 40ch13 on the straight and reverse current polarity
Shitsyn et al. Obtaining hardened layers of heat-resistant steels by plasma-welding deposition of congeneric materials
JP2622516B2 (ja) クリープ強度の優れた耐熱鋼用溶接材料
CN118241026A (zh) 经济型160ksi级高强韧耐低温非标油套管的生产方法

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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230901

Address after: Building E8, Phase III, China Electronics West Zhigu, No. 3 Xinghuo Avenue, High tech Industrial Development Zone, Xianyang City, Shaanxi Province, 710000 yuan

Patentee after: Shaanxi Beiling Hongguang Optical Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 501, building 4, Xike holding hard technology enterprise community, no.3000 Biyuan 2nd Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710117

Patentee before: XI'AN BESAME LASER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right