[发明专利]一种高钨钼含量的耐磨高速钢涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高钨钼含量的耐磨高速钢涂层及其制备方法，属于冶金技术领域。该涂层采用激光熔覆快速凝固方法制备，主要化学成分重量百分含量为：0.9～1.3C、7～14W、6～9Mo、1.0～2.0V、3.5～5.0Cr、0.5～5.0Co、Si<0.5、Mn<1.0、S<0.04、P<0.04，余量为Fe。激光熔覆后涂层可直接在470～560℃进行回火处理即能显著提高其硬度。与相同条件制备的钨钼系W6Mo5Cr4V2高速钢相比，高钨钼含量使其回火组织中硬质碳化物含量增多，回火硬度和耐磨损性能均明显提高，因而可适用于对高硬度、高耐磨有较高要求的热轧辊、刃具和模具表面激光熔覆高耐磨涂层制造。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高钨钼含量的耐磨高速钢涂层及其激光熔覆制备方法。

背景技术

高速钢是一种含钨、钼、铬、钒等多种强碳化物形成元素的高合金钢，经过适当的热处理后，具有优异的红硬性、热稳定性、耐氧化和耐热磨损性能，广泛应用于磨具、刀具、刃具、热轧辊以及该类材料的表面涂层制造领域。高速钢的耐磨性主要取决于其组织中的碳化物类型与含量，硬质碳化物含量越多、尺寸越细、分布越均匀，其耐磨性越好。

高速钢根据合金元素添加种类分类，典型成分为钨系W18Cr4V和钨钼系W6Mo5Cr4V2、W9Cr4Mo3V等。其中，采用Mo取代W，钨钼系高速钢不仅硬度相近，且降低了粗大碳化钨的析出生长，具有更高的韧性和热塑性。为了提高高速钢的红硬性和高温耐磨性，也有研究开发了含钴高速钢W18Cr4VCo5、W6Mo5Cr4V2Co5并获得良好的生产应用。此外，高速钢应用于轧辊材料，成分倾向于设计成高碳高合金元素以保证碳化物含量和耐磨性。例如：中国专利CN105750529A采用离心浇铸造法提出了一种高钨高耐磨高速钢轧辊，化学组成质量分数为2.2～2.5％C、6.5～6.8％W、8.6～9.0％Cr、4.2～4.5％V、2.5～2.8％Mo、&lt;0.45％Mn、&lt;0.76％Si、&lt;0.04％P、&lt;0.04％S。中国专利CN105779861A和CN105618715A则分别提出了一种耐磨高钒氮高速钢轧辊和一种添加Nb的高速钢轧辊，可见，添加强碳化物形成元素是提高高速钢耐磨性的一种有效方法。

但是，一般认为高速钢成分中强碳化物形成元素的添加含量过高，制造过程无论是采用熔炼、浇筑，还是铸-锻工艺均难以克服其内部粗大一次碳化物形成、严重成分偏析和组织恶化等冶金缺陷，造成材料的韧性恶化，裂纹易沿碳化物基体界面形成，开裂。最近，有报道采用喷射沉积、激光熔覆等快速凝固技术制造高速钢涂层，研究发现该类方法制备的涂层具有凝固组织细小的特征。但是，该类技术目前在成分和热处理技术上仍主要沿用传统的块体高速钢成分和高温淬火加回火处理工艺，由于快速凝固抑制了碳化物的析出和生长，该类方法制备的涂层中一般发现硬质相含量明显少于相同成分的块体高速钢，而采用高温淬火加回火处理工艺又易造成涂层凝固组织长大和材料的大量氧化损耗。可见，针对快速凝固制备高硬度高耐磨高速钢材料及涂层，生产上亟待提出针对性的成分设计与制备工艺方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是：结合激光快速凝固制备高合金材料的动力学凝固条件，提出一种可同时添加较高含量强碳化物形成元素(Mo、W)的高速钢成分及其激光熔覆制备方法，以期所制备的涂层硬度明显高于相同条件下制备的典型成分钨钼系W6Mo5Cr4V2高速钢，适用于对高硬度、高温耐磨有较高要求的热轧辊、刃具和模具表面激光熔覆高耐磨涂层制造。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种高钨钼含量的耐磨高速钢涂层，所述耐磨高速钢涂层主要化学成分及其重量百分含量为：0.9～1.3％C、7～14％W、6-9％Mo、1.0-2.0％V、3.5-5.0％Cr、0.5-5.0％Co、Si&lt;0.5％、Mn&lt;1.0％、S&lt;0.04％、P&lt;0.04％，余量为Fe。