CN1175122C - 一种莱武氏相强化铁基硬面合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种莱武氏相强化铁基硬面合金，含有(重量%)10～20%Mo、10～18%Cr、20%＜Ni≤28%、0.1%＜C≤1.0%、1.0%≤Si＜1.8%、Fe余。还可含有0.2～0.5%Zr、0.2～0.5%B、≤0.02%S和≤0.025%P。本发明合金的硬度可达HRC60左右，晶粒细化，组织均匀，性能稳定，延展性好，可采用连铸工艺生产丝材。硅含量的减少可使得用本发明合金制成的焊材施焊大管径焊件而无焊裂现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种莱武氏相强化铁基硬面合金，适用于表面抗高温、高比压、耐磨损、耐腐蚀的场合，特别适用于要求很高的机械密封件。
背景技术
莱武氏相强化铁基硬面合金作为表面硬化材料其最主要的性能特点是耐磨损、耐腐蚀，尤其是高温条件下的耐磨损、耐腐蚀性能均接近或优于钴基合金。同时由于合金是铁基合金而具有的价格优势，使其而成为钴基硬面合金材料的最佳替代产品，具有极大的潜在市场。申请人曾于1986年申请了专利号为86107213的一种莱武氏相强化铁基硬质合金，对由美国AMAX材料研究中心于1985年4月在加拿大国际材料磨损年会上公开的金属间强化硬质合金进行了改进，克服了其含碳量极低，不易形成工业化生产的缺陷，在生产中取得了较满意的效果。但经过数年的生产实践，发现仍存在一些缺点。主要表现在晶粒和共晶体较粗，硬度较美国AMAX材料研究中心研究的上述合金稍有提高但仍显不足。同时硬度的提高又造成合金的延展性差，连铸拉丝易断裂，工艺性差，用合金制成的焊材施焊后焊层较脆。当硅含量＞2％时易有焊裂倾向，使冷焊状态的施焊件直径被限制于80mm以内。这些缺陷制约了合金的应用范围和使用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬度高且延展性好、晶粒组织均匀的莱武氏相强化铁基硬面合金。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种莱武氏相强化铁基硬面合金，含有(重量％)10～20％Mo、10～18％Cr、20％＜Ni≤28％、0.1％＜C≤1.0％、1.0％≤Si＜1.8％、Fe余。
还含有0.2～0.5％Zr。
还含有0.2～0.5％B。
还含有≤0.02％S和≤0.025％P。
本发明合金的含碳量从原来的＜0.1％提高为0.1～1.0％，使合金从原来的莱武氏相强化变成莱武氏相20％和碳化铬、钼、铁20％以上的联合强化，这样可使得用本发明合金制成的焊材硬度达HRC60左右，扩大了其应用领域。由于含Ni量的提高，使本发明合金在提高硬度的同时，延展性也有较大改善，加入锆可使本发明合金的晶粒细化，组织均匀，性能稳定，可采用连铸工艺生产丝材，从而使本发明合金能实现产业化生产。本发明合金降低了硅的含量，解决了用本发明合金制成的焊材容易焊裂的现象，可冷焊200mm直径的焊件而无焊裂现象。本发明合金的密度为7.8T/m3，熔点为1204～1360℃，硬度可达HRC60，高温硬度(700℃)332HV。本发明合金由于其优异的性能特点可广泛应用于机械、冶金、油田、化工、采矿、工程、水电站和核工业行业内的阀门、密封件、模具、轧辊、挤出头、热切刀、牙轮钻头、钻杆端部、化工泵阀、采掘设备耐磨件、水轮机叶片、核工程耐磨件等结构零件上作表面耐磨、耐腐强化处理。经测试，本发明合金与钴基合金的主要性能对比如下：
| 耐磨料磨损相对性能对比2Cr13 | 耐擦伤性能(最大擦伤深度μ) | 耐腐蚀性能(年腐蚀mm) | 抗中子辐照 | |||||
| 65％硝酸 | 冰醋酸 | 5％盐酸 | 尿素 | 王水 | ||||
| 钴合金 | 1.756 | 35.7 | 0.841 | 0.216 | 0.354 | 差 | 差 | 差 |
| 本发明合金 | 2.824 | 36.2 | 0.852 | 0.041 | 0.019 | 优 | 优 | 优 |
具体实施方式
实施例1：按20％Mo、16％Cr、25％Ni、0.95％C、1.8％Si、Fe余配料熔炼合金，用连铸工艺拉成Φ5mm焊丝或制成焊条、焊粉。上述焊材用氧乙炔施冷焊后，焊层硬度为HRC60。同时合金的延展性也有较大改善，施焊后亦无出现裂缝。
实施例2：按18％Mo、18％Cr、28％Ni、0.5％C、1.5％Si、0.4％Zr、Fe余配料熔炼合金，用连铸工艺拉成Φ5mm焊丝或制成焊条、焊粉。上述焊材用氧乙炔施冷焊后，焊层硬度为HRC58。同时合金的延展性也有较大改善，施焊后亦无出现裂缝。冷态施焊尺寸可达Φ200mm～250mm，组织明显细化，尤其是焊层组织细化，原始奥氏体晶粒度从6级变成10级。
实施例3：按18％Mo、18％Cr、28％Ni、0.5％C、1.5％Si、0.5％B、Fe余配料熔炼合金，用连铸工艺拉成Φ5mm焊丝或制成焊条、焊粉。上述焊材用氧乙炔施冷焊后，焊层硬度为HRC58。同时合金的延展性也有较大改善，施焊后亦无出现裂缝。B的加入使本发明合金的表面性能有所提高。
实施例4：按10％Mo、10％Cr、21％Ni、0.1％C、1.0％Si、0.2％Zr、0.4％B、Fe余配料熔炼合金，用连铸工艺拉成Φ5mm焊丝，焊丝硬度为HRC55。同时合金的延展性也有较大改善，施焊后亦无出现裂缝。冷态施焊尺寸可达Φ200mm～250mm，组织明显细化，尤其是焊层组织细化，原始奥氏体晶粒度从6级变成8级。B的加入使本发明合金的表面性能有所提高。
实施例5：按15％Mo、14％Cr、18％Ni、0.7％C、1.2％Si、0.5％Zr、0.2％B、0.02％S、0.025％P、Fe余配料熔炼合金，用连铸工艺拉成Φ5mm焊丝，焊丝硬度为HRC59。同时合金的延展性也有较大改善，施焊后亦无出现裂缝。冷态施焊尺寸可达Φ200mm～250mm，组织明显细化，尤其是焊层组织细化，原始奥氏体晶粒度从6级变成10级。B的加入使本发明合金的表面性能有所提高，适量S和P的加入使本发明合金的耐磨性进一步提高。
Claims (4)
1、一种莱武氏相强化铁基硬面合金，其特征在于，含有(重量％)10～20％Mo、10～18％Cr、20％＜Ni≤28％、0.1％＜C≤1.0％、1.0％≤Si＜1.8％、Fe余。
2、如权利要求1所述的合金，其特征在于，还含有0.2～0.5％Zr。
3、如权利要求1或2所述的合金，其特征在于，还含有0.2～0.5％B。
4、如权利要求1或2所述的合金，其特征在于，还含有≤0.02％S和≤0.025％P。
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