本发明专利技术提供了一种FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末及制备方法，所述的合金粉末的化学成分按质量百分比为：C：0.01～0.3％；Cr：12～17％；Ni：3～7％；Mo：0.4～2％；Mn：0.1～2％；Nb：0.15～0.55％；Cu：0～3％；Si：0.05～2％；B：0～1.6％；Fe：余量。所述的合金粉末的制备方法为真空熔炼-高压气雾化法。本发明专利技术通过添加沉淀硬化元素、脱氧造渣元素、降低马氏体相变点元素，并调整各元素的质量百分比含量，使合金粉末具有与FV520B材料相近的密度和热膨胀系数，并利用马氏体相变伴随效应，降低残余应力水平，大大缓解了裂纹及变形等问题，解决并提高了合金粉末在激光再制造FV520B零件时的成形性、抗裂性和工艺稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金粉末材料科学
，具体是涉及FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末及制备方法。
技术介绍
FV520B是一种低碳马氏体沉淀硬化不锈钢，具有强度高、韧性好、耐磨损、耐腐蚀和易于加工等优点，主要用于大型压缩机、鼓风机和航空发动机的叶轮、叶片、转子等核心零部件。该类零部件通常较为昂贵，生产成本极高，由于使用其的工作环境十分恶劣，造成其寿命较短、容易失效，例如目前在西气东输工程中使用的大型离心式压缩机叶片，受热应力和气体腐蚀的影响，叶片容易萌生裂纹并扩展产生断裂，造成整体失效，甚至对整个机组造成重大损失。此零件失效后如直接报废，将造成巨大的经济损失和资源浪费，对其进行再制造修复是目前最为经济、环保的可行方法。常用的再制造修复方法中，热喷涂法制备的涂层与基体结合强度不高，涂层易发生脱落；固溶渗氮法只能对表面微损伤进行修复，无法修复体积损伤；堆焊热输入过大，成形精度较低。激光再制造技术采用激光作为热源，凭借对准和成形精度高、热影响区和形变量小、加工柔性好、可自由移动等的优点，能较好地实现上述零件的再制造修复，有效延长零件的使用寿命。目前，国内外市场上激光再制造专用的合金粉末并不多见，尤其是适用于FV520B零件激光再制造的粉末尚未见报道。该类零件的修复基本上采用热喷涂专用合金粉末，或在此类粉末基础上微调合金元素比例，并用机械混合的方法配制所需的合金粉末。上述粉末在激光再制造过程中会产生过大的残余应力，可能会引起工件变形，甚至诱发裂纹；另外，此类粉末往往韧性较差，且同再制造基体热膨胀系数及密度相差较大，而叶轮服役过程中将受到应力和热的周期性载荷，这就容易在结合部位造成应力集中，影响服役安全和使用寿命。因此，亟需开发一种专用于FV520B零件激光再制造的合金粉末，其适用于高物性匹配、高韧性、低应力、无裂纹修复层的制备，该类粉末将具有重大的社会、经济效益。目前，大多数已开发的激光再制造专用合金粉末并未明确所适用的损伤类型。但合金粉末用于修复体积损伤时，应侧重提高材料的强度和塑性，而用于修复表面损伤时，则应侧重于强度和表面硬度的提高。为满足上述要求，可对粉末中合金元素的比例进行微调，使合金粉末针对性更强，修复效果更好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种与FV520B材料热膨胀系数和密度相近、并利用马氏体相变伴随效应提高抗裂性的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，制备其的方法，及其在激光再制造修复FV520B零件中的应用。在第一方面中，本专利技术提供了一种FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，其是在FV520B材料的基础上，通过调整C、Cr、Ni、Mo、Mn、Nb、Cu、Si和Fe元素的质量百分比和/或添加B元素，进行合金粉末的设计。在本专利技术的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末中，所述的合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Mn、Nb、Cu、Si、B和Fe元素组成；各组分的质量百分比如下：C：0.01～0.3％；Cr：12～17％；Ni：3～7％；Mo：0.4～2％；Mn：0.1～2％；Nb：0.15～0.55％；Cu：0～3％；Si：0.05～2％；B：0～1.6％；Fe：余量。在一种优选的实施方式中，本专利技术的合金粉末用于FV520B不锈钢零件的体积损伤修复，所述的合金粉末的化学成份按质量百分比为：C：0.03％；Cr：14％；Ni：5％；Mo：1.4％；Mn：0.6％；Nb：0.3％；Cu：2％；Si：0.35％；Fe：余量。在另一种优选的实施方式中，本专利技术的合金粉末用于FV520B不锈钢零件的表面损伤修复，所述的合金粉末的化学成份按质量百分比为：C：0.15％；Cr：16％；Ni：5.5％；Mo：1.4％；Mn：0.6％；Nb：0.3％；Cu：1％；Si：1.2％；B：0.8％；Fe：余量。在第二方面中，本专利技术提供了FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末的制备方法，其通过配料、真空熔炼、高压气雾化、筛分等工序制备而成，粒度为120～350目。在一种优选的实施方式中，本专利技术的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末的制备方法包括以下步骤：步骤一：按如上所述化学成份的质量百分比准备好原材料，放入真空感应气雾化炉中，在0.6～10Pa真空度条件下加热至1500～1550℃，使粉末完全熔化；步骤二：以惰性气体作为雾化介质，在4.5～5MPa高压下将步骤一得到的熔融金属雾化5～10分钟，经冷凝后形成粉末，用筛粉机选出粒度为120～350目的合金粉末，得到所述的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末。在第三方面中，本专利技术提供了所述的合金粉末在FV520B不锈钢零件激光再制造中的应用，其中，在实际熔覆操作中可以采用功率为1000～4000W的光纤激光器，工艺参数为：功率1000～3000W，离焦量10～15mm，光斑直径2～4mm，扫描速度3～10mm/s，送粉量0.1～0.32g/s。本专利技术的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末是在FV520B材料基础上，根据体积损伤和表面损伤的不同特点，调整C、Cr、Ni、Mo、Mn、Nb、Cu、Si和Fe元素的质量百分比和/或添加B元素。本专利技术的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末中所包含的各元素的作用如下：碳(C)元素：能够平衡铁素体，扩大奥氏体区，保证室温下形成马氏体组织；能够形成各种碳化物，提高材料的强度和硬度。C含量的增加能提高材料的强度和硬度，同时使塑性和耐腐性变差。对于体积损伤修复，C含量应控制在0.05％以内；而表面损伤修复时，碳含量可微调到高至0.3％。铬(Cr)元素：提高材料的耐蚀性，减低材料的马氏体相变点，是强烈的铁素体形成元素，能形成碳化物提高材料的强度。对于体积损伤修复，Cr含量应降至14％左右，避免晶界铁素体的形成；对于表面损伤修复，应该适当提高Cr含量到高至17％，以便形成Cr的碳化物，提高材料的强度和硬度。镍(Ni)元素：具有平衡铁素体和降低马氏体相变点的作用，Ni含量应控制在合理范围内，以控制修复过程中残余应力的大小；Ni含量过高将增加残余奥氏体，过低则产生铁素体。钼(Mo)元素：强碳化物形成元素，能产生沉淀硬化效应，提高材料耐蚀性，并降低P的有害作用；同时Mo含量的增加会导致奥氏体区域扩大。锰(Mn)元素：可扩大奥氏体区域，能脱氧脱硫，降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，其特征在于：所述的合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Mn、Nb、Cu、Si、B和Fe元素组成；各组分的质量百分比如下：C：0.01～0.3％；Cr：12～17％；Ni：3～7％；Mo：0.4～2％；Mn：0.1～2％；Nb：0.15～0.55％；Cu：0～3％；Si：0.05～2％；B：0～1.6％；Fe：余量。
【技术特征摘要】
1.一种FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，其特征在于：所
述的合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Mn、Nb、Cu、Si、B和Fe元素组成；
各组分的质量百分比如下：C：0.01～0.3％；Cr：12～17％；Ni：3～7％；Mo：
0.4～2％；Mn：0.1～2％；Nb：0.15～0.55％；Cu：0～3％；Si：0.05～2％；B：
0～1.6％；Fe：余量。
2.根据权利要求1所述的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，
其特征在于：所述合金粉末用于FV520B不锈钢零件的体积损伤修复，各
组分按质量百分比为：C：0.03％；Cr：14％；Ni：5％；Mo：1.4％；Mn：
0.6％；Nb：0.3％；Cu：2％；Si：0.35％；Fe：余量。
3.根据权利要求1所述的FV520B不锈钢零件激光再制造用合金粉末，
其特征在于：所述合金粉末用于FV520B不锈钢零件的表面损伤修复，各
组分按质量百分比为：C：0.15％；Cr：16％；Ni：5.5％；Mo：1.4％；Mn：
0.6％；Nb：0.3％；Cu：1％；Si：1.2％；B：0.8％；Fe：余量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的FV520B不锈钢零件...
【专利技术属性】
技术研发人员：董世运，方金祥，闫世兴，宋超群，徐滨士，冯祥奕，刚肖，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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