一种宽温域激光熔覆耐磨材料及应用制造技术

本发明专利技术属于激光熔覆技术领域，特别涉及一种宽温域激光熔覆耐磨材料及应用。本发明专利技术提供一种宽温域激光熔覆耐磨材料，所述材料组分包括第一组元、第二组元；其中第一组元为镍基合金粉料，第二组元为WC、Cr7C3、TaC、ZrC、VC粉料中的一种或几种以及必备的Ti3SiC2粉料。本发明专利技术耐磨材料的特点在于以奥氏体组织为基体，镍基合金的韧性佳且在宽温域范围内组织温度强度不衰减同时与硬质相的润湿性好。本发明专利技术材料中添加Ti3SiC2的化合物的作用主要是利用其分解后产生的Ti对熔池残余的氧进行脱氧处理，形成钛的氧化物在组织内以形核剂的作用存在，同时分解后的碳和硅可同时起到造渣和合成硬质相的作用。相的作用。相的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种宽温域激光熔覆耐磨材料及应用


[0001]本专利技术属于激光熔覆
，特别涉及一种宽温域激光熔覆耐磨材料及应用。

技术介绍

[0002]轧钢的生产工艺流程复杂，由加热炉
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开坯轧制
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粗轧
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中轧
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精轧
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冷床冷却
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矫直机矫直
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检测中心检测
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矫直
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成品检测涂色入库等，工艺流程长导致轧线长。在轧制生产中的主要部件如轧辊、机架、轴承、平衡装置、导卫装置等，在多年的生产中采用了国内外等先进的技术和研发成果，完成了技术的革新和寿命的明显提高。以型材轧制为例，从加热炉到最终的成材入库整个流程长达4000米，除主要设备外由一定间距的不同辊道组合而成，一条线的辊道数量达2500多支。目前，轧钢辊道质量差、寿命短、更换频是我国钢铁企业普遍存在且亟待解决的技术难题。生产中通常采用的办法是规定安全使用周期，定期停机检查和更换工作辊道。目前，轧钢辊道多采用铸造和堆焊修复的工艺方式，这样的辊道不仅增加生产成本、降低生产效率，由于辊道的磨损和表面性能的恶化直接导致成品表面有划伤和磕伤，每年因为辊道的磨损造成的经济损失和环境的破坏都是巨大的。
[0003]激光熔覆技术作为一种先进的制造与再制造技术，近年来得到了迅速推广和应用。轧钢辊道失效使用通常是局部的磨损，此类部件适合采用激光制造和再制造，在辊道的集中磨损部位进行选区熔覆耐磨材料，以绿色节约的方式提高辊道单次使用寿命同时获得高精度长时间运行。激光熔覆耐磨辊道使得提高轧钢生产效率、降低生产成本、提高成材率三方面同时实现，同时符合轧钢未来更智能更高效更集约的发展方向。
[0004]但轧钢辊道布置在轧线的全线，由热轧到冷床伴随轧制线的上千只辊道在轧制的过中对轧材进行传输、静置和推送。在开坯阶段、中轧阶段、精轧阶段、冷却阶段、检测阶段等分别有辊道在各个阶段间进行过渡。全线辊道工况上有很大的分别，如中轧阶段距离轧机较近部位工作辊的工作温度高接近1100℃同时有飞溅的冷却水进行喷射导致高温伴随疲劳，而冷却阶段直接接触成品表面质量要求高但工作辊的温度低且比较干燥。由此可见，不同位置的工作辊的工况条件差别很大，所以急需对轧钢辊道进行全线工况条件的分析，研究专利技术一种宽温域耐磨材料，提高轧制全线辊道的寿命保证高精度长寿命的使用。

技术实现思路

[0005]根据上述内容，本专利技术所要解决的问题是针对激光熔覆技术提供一种在轧钢生产过程1100℃~25℃宽温域范围有效的耐磨材料，在轧钢辊道表面激光熔覆制备耐磨层，使用性能满足宽温域下辊道要求并提高耐磨损寿命20倍以上，实现轧钢辊道的高精度长寿使用。
[0006]本专利技术材料的组织状态以奥氏体基体加球、棒、块形态的硬质相组合而成，要解决轧钢辊道的宽温域耐磨问题，需获得组织无裂纹且无大于20μm的缺陷，这对成分设计和碳化物的粉末粒度有非常高的要求。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种宽温域激光熔覆耐磨材料，所述材料组分包
括第一组元、第二组元和第三组元；其中第一组元为镍基合金粉料，第二组元为WC、Cr7C3、TaC、ZrC、VC粉料中的一种或几种以及必备的Ti3SiC2粉料。
[0008]进一步的，所述镍基合金粉料成分按重量百分比为C:0.1
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0.35%,Cr:3
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10%,B:0.8
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1.25%,Si:1.5
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2.3%,Y:0.05
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1%，其余为Ni。
[0009]进一步的，所述粉料按重量百分比计第一组元为45
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70%，第二组元与第三组元总和为30
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55%。
[0010]进一步的，Ti3SiC2与其他碳化物组元的重量配比为1:100~5:100。
[0011]本专利技术提供一种宽温域激光熔覆耐磨材料在轧钢辊道表面进行激光熔覆制备中的应用。
[0012]进一步的，所述的制备过程中采用气体激光器进行激光熔覆，其工艺参数：功率：33500
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5000W，光斑直径：：2.8
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6mm mm，扫描速度：500
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1000mm/min，搭接率：50
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65%，送粉速度：22
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35g/min。
[0013]进一步的，所述的制备过程中采用光纤激光器的工艺参数是功率：2500
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6000W，光斑直径：2.8
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10mm，扫描速度：800
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2500mm/min，搭接率：30
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60%，送粉速度：28
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60g/min。
[0014]本专利技术相对于现有技术来说，所具有的有益效果。
[0015]本专利技术设计实验第一组元的成分配比，耐磨材料的特点在于以奥氏体组织为基体，镍基合金的韧性佳且在宽温域范围内组织温度强度不衰减同时与硬质相的润湿性好。
[0016]本专利技术材料中添加Ti3SiC2的化合物的作用主要是利用其分解后产生的Ti对熔池残余的氧进行脱氧处理，形成钛的氧化物在组织内以形核剂的作用存在，同时分解后的碳和硅可同时起到造渣和合成硬质相的作用。
附图说明
[0017]图1碳和铬过量后组织出现热裂纹和杂质图。
[0018]图2硬质相质量分数大于55%后硬质相的聚集图。
[0019]图3 实施案例1耐磨材料熔覆后的组织形貌图。
[0020]图4 900℃高温磨损实验样磨痕痕迹，其中，（a）45钢磨痕痕迹（b），实施案例1耐磨材料磨痕痕迹，（c）实施案例2耐磨材料磨痕痕迹。
[0021]图5实施案例2耐磨材料熔覆后的组织形貌图。
具体实施方式
[0022]实验过程中得到，本专利技术第一组合的成分配比最佳，如果铬含量和碳含量超出范围内会导致其韧性出现问题，激光熔覆中出现如图1所示的裂纹和杂质，低于该范围强度又不足。第二组元质量配比也是经过大量试验，如果第二组合硬质相的百分比超出55%，无论如何优化工艺参数都会不可避免的出现硬质相的局部聚集和碎裂，如图2所示这无疑会导致辊道使用过程中耐磨层的脱落。
[0023]实施案例1。
[0024]耐磨材料优选的成分为第一组元；C0.1%；Cr 3%；B 0.8%；Si1.5%；Y 0.05%余量为Ni；第二组元为碳化钨WC73%，碳化铬Cr7C325%，其余为脱氧组元Ti3SiC2。其中第一组元在材料中的占比为65%，第二组元的占比为35%。在45钢材料的辊道表面进行激光熔覆制备，采用
气体激光器工艺参数：功率：3800W，光斑直径：3.1mm，扫描速度：500mm/min，搭接率：50%，送粉速度：28.3g/min。获得的耐磨材料制样进行分析后光学显微镜的形貌图如图3所示，可见在奥氏体基体上分布着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽温域激光熔覆耐磨材料，其特征在于，所述材料组分包括第一组元、第二组元和第三组元；其中第一组元为镍基合金粉料，第二组元为WC、Cr7C3、TaC、ZrC、VC粉料中的一种或几种以及必备的Ti3SiC2粉料。2.根据权利要求1所述的一种用于轧钢辊道的宽温域激光熔覆耐磨材料，其特征在于，所述镍基合金粉料成分按重量百分比为C:0.1
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0.35%,Cr:3
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10%,B:0.8
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1.25%,Si:1.5
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2.3%,Y:0.05
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1%，其余为Ni。3.根据权利要求1所述的一种宽温域激光熔覆耐磨材料，其特征在于，所述粉料按重量百分比计第一组元为45
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70%，第二组元为30
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55%。4.根据权利要求1所述的一种用于轧钢辊道的宽温域激光熔覆耐磨材料，其特征在于，Ti3SiC2与其他碳化物组元的重量配比为1:100~5:100。5.根据权利要求1所述一种宽温...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海涛，霍凤萍，王敏，
申请(专利权)人：沈阳大陆激光工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：