CN86107213A

CN86107213A - 莱武氏相强化铁基硬质合金

Info

Publication number: CN86107213A
Application number: CN86107213.8A
Authority: CN
Inventors: 董元原
Original assignee: Gansu Academy of Mechanical Sciences
Current assignee: Gansu Academy of Mechanical Sciences
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1987-12-09
Also published as: CN1004149B

Abstract

本发明为莱武氏相强化铁基硬质合金适用于表面抗高温(达650℃)，高比压(400～800公斤/厘米²)、耐磨损(粘着磨损为主)、耐腐蚀的场合，特别适用于要求很高的机械密封件。本发明是以Fe为基的，含有Mo、Cr、Ni、Si、C、S、P，粉末还含有B。合金资源丰富，价格低廉，铸造、制粉、制造焊条工艺简单，可以取代价格昂贵的钴、镍基硬质合金。

Description

本发明系一种莱武氏相强化硬质合金，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。

目前，已有美国AMAX材料研究中心于1958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，见表1

表1

合金成分

Mo

Ni

Cr

Si

Mn

Nb

C

Fe

含量％

20～30

10

15～20

2～5

1.5

0～4

0.003

佘

这种合金虽也是采用金属间化合物强化的硬质合金，由于含C量极低（0.003%），熔炼工艺复杂，不符合中国国情，而且还含有价格昂贵的稀有元素N_b。

本发明的目的在于提出了一种C含量适宜，熔炼工艺简单（在普通中、高频感应炉、用公知的熔炼方法就可获得），资源丰富，价格低廉，抗高温、高比压、耐磨损（粘着磨损为主），耐腐蚀的铁基硬质合金，以取代价格昂贵的钴、镍基硬质合金。

本发明是以Fe为基的，含有Mo、Ni、Cr、Si、C、S、P及B的硬质合金，其具体成分范围如下：20～28%Mo、10～20%Ni、17～20%Cr、1.8～3.0%Si、≤0.1%C、0%Nb、≤0.03%S、≤0.003%P、余为Fe，若为粉末还应含有0.5～2.0%B。其常温硬度为HRC45～56，高温硬度较高（当温度700℃时，焊条HRC46.5，粉末喷焊层HRC33.3），其金相组织为：合金奥氏体基体+莱武氏相+它们的多元共晶体，加入20～28%Mo即可形成足量的莱武氏相，保证表面形成易剪滑、自愈性、自润滑氧化膜，使合金有足够的硬度，在高比压条件下，抗粘着磨损。由于这种莱武氏相的高温稳定性保证了较优良的高温硬度稳定性，从而有较优良的高温、高压耐磨性，足量的Mo还提高合金电极电位，提高抗还原性酸、卤素离子腐蚀和应力腐蚀抗力。加入17～20%Cr和10～20%Ni，保证形成稳定的高合金奥氏体基体，抗氧化性酸和还原性酸，固溶强化后保证基体有高的韧性、硬度和高温强度，改善抗焊裂倾向和高温高压耐磨性。加入≤0.1%C，极易在普通高、中频电炉中大气下熔炼，少量的B可改善抗磨料磨损性能。

宽广的成分变化范围，便于熔炼，便于调整成分，以适应不同的用途。若以耐磨为主要目的，可提高Mo、Si、C、B含量;耐腐蚀为主要目的，可提高Cr、Ni、Mo、Si含量，降低C含量;硬度过高，脆性过大时，可以提高含Ni量，降低Mo、C、Si、B含量，故合金的适应性强。

本发明具有抗高比压（400～800公斤/厘米²）、抗高温（达700℃）、抗磨损（粘着磨损为主）的特点，合金资源丰富，价格低廉，熔炼、制粉、制造焊条工艺简单，可用来取代价格昂贵的钴、镍基合金。在核工程中应用，比钴基合金更具优越性。

本发明可用于比压达800公斤/厘米²左右，耐温达700℃，或耐各种温度及酸碱盐环境下的泵、阀门、汽门密封件，既可以以整体铸件的形式出现，也可以用普通气焊或氩弧焊堆焊工件表面，或等离子喷粉喷焊工件表面的形式出现，机械加工可用耐磨性较高的硬质合金刀具或较软的碳化矽砂轮加工。

实施例1

以28%Mo、约15%Ni、17%Cr、1.89%Si、0.087%C、余为Fe的成分配料，熔点1404℃，用150公斤中频感应炉在严密复盖，加强除气的工艺条件下，熔炼80×80×30毫米³的长方形铸锭，铸锭经切除冒口、外皮后，用高速砂轮切割成约5×5毫米²的方形截面焊条，采用氩弧焊工艺，对经过喷砂除锈，酒精清除油污的J61-320Dg20.阀门阀办表面堆焊，堆焊层厚度5毫米左右，焊层硬度HRC45～52。经过近两年的运行，几组阀门均已成功的代替了钴基合金。氩弧焊工艺如下：用Q-7型焊机，氩气流量4.5升/时，堆焊电流160～180安培，堆焊前必须用氩弧火焰将工件表面加热至“发汗”状态才能施焊。对小型工件，焊后无须进行消除应力处理。

实施例2

以23.9%Mo、17%Ni、20%Cr、2.12%Si、0.09%C、1.69%B、余为Fe的成分配料，熔点于1033～1243℃之间，在普通高频炉熔炼，将熔炼出的合金溶液喷成粉末，选取60～120目的粉末，在喷焊前经100～150℃烘烤2小时，并于2小时内喷涂到2GC-5×6锅炉多级泵端面密封件。喷焊后的密封件在工况为250℃高温柴油（油中含有催化剂硬质粉末），压力为3.5公斤/厘米²，工件转速高达2960转/分，匹配材料为石墨环的条件下，经十个月共5338小时的运行，表面光洁，无龟裂，磨损轻微（磨损最深处为0.034毫米）。端面等离子堆焊工艺为：用等离子喷焊机，工件直径φ50～70毫米，离子输送量400升/时，运粉载量500升/时，转移弧电压36～38伏特，送粉量20～25克/分，转台转速2转/分，摆动振率60次/分。喷焊层表面很光整。

Claims

一种莱武氏相强化铁基硬质合金，其成分中含有重量比例范围为：20～28%Mo、17～20%Cr，其特征在于具体成分范围如下：10～20%Ni、≤0.1%C、0%Nb、1.8～3.0%Si、≤0.03%S、≤0.03P、余为Fe，若为粉末还含有0.5～2.0%B，以获取含碳碳量适宜，熔炼工艺简单，资源丰富，价格低廉，抗高温、高比压、耐磨损(粘着磨损为主)、耐腐蚀的铁基硬质合金。