一种铁基喷熔合金粉.pdf

本发明涉及一种铁基喷熔合金粉，可用于机械零部件的制造与修复。其成分控制在：C：0.40～1.2％、Si：3.0～5.0％、B：3.0～4.5％、Cr：14.0～20.0％、Ni：20.0～36.0％、V：0.5～1.8％、Al：0.5～4.0％，其余为Fe、杂质和其它成分。还可按重量百分比优选地加入下列元素中的至少一种：Nb：0.0～1.0％、Ti：0.0～1.0％、W：0.0～6.0％、Mo：0.0～6.0％、Cu：0.0～4.0％。本发明与目前的铁基喷熔合金粉相比，耐磨性提高20％以上，扩大了喷熔合金粉的使用范围。

1、  一种铁基喷熔合金粉，其特征在于：所述铁基喷熔合金粉按重量百分比含有：
C：0.40～1.2％、Si：3.0～5.0％、B：3.0～4.5％、Cr：14.0～20.0％、Ni：20.0～36.0％、V：0.5～1.8％、Al：0.5～4.0％。

2、  根据权利要求1所述的铁基喷熔合金粉，其特征在于：所述铁基喷熔合金粉按重量百分比由下列成分组成：
C：0.40～1.2％、Si：3.0～5.0％、B：3.0～4.5％、Cr：14.0～20.0％、Ni：20.0～36.0％、V：0.5～1.8％、Al：0.5～4.0％
其余为Fe、杂质和其它成分。

3、  根据权利要求2所述的铁基喷熔合金粉，其特征在于：所述的其它成分按重量百分比至少包含下列中的一种：
Nb：0.0～1.0％、Ti：0.0～1.0％、W：0.0～6.0％、Mo：0.0～6.0％、Cu：0.0～4.0％。

4、  根据权利要求2所述的铁基喷熔合金粉，其特征在于：所述杂质的含量按重量百分比为：
S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％。

5、  根据权利要求2至5中任意一项所述的铁基喷熔合金粉，其特征在于：该铁基喷熔合金粉的粒度为-150～+320目。

6、  根据权利要求2至5中任意一项所述的铁基喷熔合金粉，其特征在于：该铁基喷熔合金粉的粒度为-320目。

一种铁基喷熔合金粉
技术领域
本发明涉及一种用于机械零部件制造与修复的铁基喷熔合金粉。
背景技术
铁基喷熔合金粉主要应用于500℃以下地工作场合，适用于农机、工程机械、矿山机械等有关的零部件、以及钢轨及模具等的新产品制造和旧品修复。现有铁基喷熔合金粉的主要成分是C、Si、Mn、Cr、Ni，喷熔后固溶强化合金元素主要是Cr，单相固溶强化效果不如多相好；弥散强化相主要是Ni和Cr的硼化物，强化相类型较少，导致耐磨性尤其是高温耐磨性不够，使其应用范围受到了限制。
发明内容
本发明所解决的主要技术问题是提供一种具有更好耐磨性的铁基喷熔合金粉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的铁基喷熔合金粉按重量百分比含有：C：0.40～1.2％、Si：3.0～5.0％、B：3.0～4.5％、Cr：14.0～20.0％、Ni：20.0～36.0％、V：0.5～1.8％、Al：0.5～4.0％。
更确切地说，本发明的铁基喷熔合金粉按重量百分比由下列成分组成：C：0.40～1.2％、Si：3.0～5.0％、B：3.0～4.5％、Cr：14.0～20.0％、Ni：20.0～36.0％、V：0.5～1.8％、Al：0.5～4.0％，其余为Fe、杂质和其它成分。
由于V具有较强的沉淀强化能力，Al的加入可细化合金的晶粒，同时Al是γ′(Ni₃Al)相的主要形成元素，通过γ′在基体内的弥散分布强化合金，因此本发明的铁基喷熔合金粉具有良好的耐磨性。
在上述技术方案中，所述杂质的含量按重量百分比为：S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％。
为进一步提高喷熔合金的耐磨性尤其是高温耐磨性，作为上述技术方案的改进，所述的其它成分按重量百分比至少包含下列中的一种：Nb：0.0～1.0％、Ti：0.0～1.0％、W：0.0～6.0％、Mo：0.0～6.0％、Cu：0.0～4.0％。
V、Ti、Nb都有较强的细化晶粒能力，两种及两种以上元素加入比单独一种加入时的效果好，Nb、Ti和Al是γ′(Ni₃Al)相的主要形成元素，通过γ′在基体内的弥散分布强化合金。V、Nb、Ti、Mo、W都是强碳化物形成元素，这些碳化物的高温稳定性好，Mo和W是强有力的固溶强化元素，Cu使合金具有良好的耐氧化能力，使喷熔合金的晶粒尺寸小，强度高，高温耐磨性好。
本发明制成的喷熔试样和现有的喷熔合金制成的喷熔试样在500℃以下分别与同一种金属材料(如Q345A材料)按GB12444.2-1990《金属磨损试验方法——环块型磨损试验》标准进行对磨试验，其质量损失比现有喷熔合金减少20％以上。
本发明的铁基喷熔合金可以采用水雾化法、气雾化法、旋转水流雾化法、旋转电极雾化法、机械粉碎法等方法制成所需粒度的合金粉末。
具体实施方式
实施例1：
选取硅铁、铬铁、钒铁、镍、硼铁、铝粉等，按一定比例取料，采用普通中频感应炉冶炼，冶炼后合金成分控制在：C 0.40％、Si 3.0％、B 3.0％、Cr 14.0％、Ni 20.0％、V 0.5％、Al 0.5％、S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％，Fe余量，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。然后采用水雾化法将该合金制成粒度为-150～+320目(两步法喷熔)、-320目(一步法喷熔)的铁基喷熔合金粉，其喷熔出的合金耐磨性较好。
水雾化法是将原料在熔炼炉中加热至熔点以上100～150℃后注入预先烘烤到600℃左右的漏包中，金属液从漏包中流出，被3.5～10MPa的高压水击碎后形成粉末，用聚粉器收集后经过滤、干燥后筛选。将粉末用150目及320目筛子筛，150目筛子的筛下物和320目筛子的筛上物粒度为-150～+320目，320目筛子的筛下物粒度为-320目，从而得到所需粒度的粉末。
实施例2：
选取硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍、硼铁、铌铁、钨铁、钛铁、铝、铜等，按一定比例取料，采用普通中频感应炉冶炼，冶炼后合金成分控制在：C 1.2％、Si 5.0％、B 4.5％、Cr 20.0％、Ni 36.0％、V 1.8％、Al 4.0％、Nb 1.0％、Ti 1.0％、W 6.0％、Mo 6.0％、Cu 4.0％、S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％，Fe余量，以上均为重量百分比，百分数之和为100％，然后采用气体雾化法将该合金制成粒度为-150～+320目(两步法喷熔)、-320目(一步法喷熔)的铁基喷熔合金粉，其喷熔出的合金耐磨性、高温耐磨性好。
气雾化法是将原料在熔炼炉中加热至熔点以上100～150℃后注入预先烘烤到600℃左右的漏包中，金属液从漏包中流出，利用0.5～0.7MPa的高速气流将金属液流击碎，再经聚粉器收集后经过滤、干燥后筛选。将粉末用150目及320目筛子筛，150目筛子的筛下物和320目筛子的筛上物粒度为-150～+320目，320目筛子的筛下物粒度为-320目，从而得到所需粒度的粉末。
实施例3：
选取硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍、硼铁、铌铁、钨铁、钛铁、铝、铜等，按一定比例取料，采用普通中频感应炉冶炼，冶炼后合金成分控制在：C 1.1％、Si 4.0％、B 4.5％、Cr 18.0％、Ni 26.0％、V 1.0％、Al 3.0％、Nb 0.5％、Ti 0.4％、W 6.0％、Mo 5.0％、Cu 3.0％、S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％，Fe余量，以上均为重量百分比，百分数之和为100％，然后采用旋转水流雾化法将该合金制成粒度为-150～+320目(两步法喷熔)、-320目(一步法喷熔)的铁基喷熔合金粉，其喷熔出的合金耐磨性、高温耐磨性好。
旋转水流雾化法是将原料在熔炼炉中加热熔化后，倒进内衬耐火材料的已加热到600℃左右的中间漏包中，金属液流从漏嘴流入雾化室，然后被从多个孔的高转速的环形喷射器喷出的水流击碎形成粉末。粉末从雾化室底部漏出，经旋转过滤器过滤再干燥后退火或还原，最后筛选。将粉末用150目及320目筛子筛，150目筛子的筛下物和320目筛子的筛上物粒度为-150～+320目，320目筛子的筛下物粒度为-320目，从而得到所需粒度的粉末。
实施例4：
选取硅铁、钒铁、铬铁、镍、硼铁、铝等，按一定比例取料，采用普通中频感应炉冶炼，冶炼后合金成分控制在：C 1.10％、Si 3.5％、B 4.0％、Cr 18.5％、Ni 32.0％、V 1.2％、Al 3.2％、S≤0.03％、P≤0.03％、O≤0.12％，Fe余量，以上均为重量百分比，百分数之和为100％，然后采用水雾化法将该合金制成粒度为-150～+320目(两步法喷熔)、-320目(一步法喷熔)的铁基喷熔合金粉，其喷熔出的合金耐磨性好。
在上述各实施例中，“一步法喷熔”是指喷涂和重熔交替进行或边喷涂边重熔的工艺；“二步法喷熔”是指先喷粉后重熔的工艺。
本发明与现有的铁基喷熔合金粉相比，耐磨性提高20％以上，使用范围扩大。