[发明专利]用于高锰钢表面修复的合金粉末及其制备、使用方法

说明书

本发明公开了一种用于高锰钢表面修复的合金粉末，包括如下质量百分比的组分：0.7～1.2％C、0.2～0.6％Si、1.5～4.5％Mn、2～4％Ti、5.0～9.0％Ni、10.0～15.0％Cr、4.0～8.0％Mo、Fe为余量，采用中频感应电炉熔炼后惰性气体雾化制备。本发明的合金粉末具有良好的激光熔覆工艺性能，激光熔覆过程中无需预热和后热处理即可获得大面积的熔覆层并且熔覆层不开裂、硬度高，具有良好的耐磨性能；此外熔覆层组织均匀，内应力小，而且成分与高锰钢成分接近，与高锰钢表面结合良好，磨损过程中不剥落，成本低廉，易于推广和应用。

技术领域

本发明涉及一种合金镀覆材料，尤其是涉及一种用于高锰钢表面修复的合金粉末，同时涉及其制备方法。

背景技术

高锰钢是一种奥氏体钢，其主要特点在猛烈的冲击或挤压作用下，表层发生迅速的加工硬化而获高硬度，具有优异的耐磨性；心部仍保持低硬度的奥氏体组织，具有良好的韧塑性。当高锰钢表面的加工硬化工作层被磨掉后，显露出来的新层又被加工硬化，重新获得高硬度而具有良好的耐磨性。利用这一特性，高锰钢常被用于在重力冲击或挤压的工况条件，如作为矿山、建材、煤炭等机械设备中的耐磨件。

然而在实际的应用过程中(特别是低应力工况条件下)，高锰钢会出现因表层加工硬化不足而导致其硬度低、磨损快、寿命短的现象。针对这一现象，对已磨损的高锰钢零部件进行表面修复，延长其使用寿命具有非常重要的现实意义。在众多的表面修复方法之中，激光熔覆技术以其良好的冶金结合、较低的基体热变形、较低的熔覆层稀释率、致密的组织、优异的覆层性能、以及易实现选区熔覆等优点而备受青睐。然而，当前适合于高锰钢表面修复的激光熔覆用合金粉末市场上还很罕见。为此，寻求一种能满足高锰钢表面修复的特定激光熔覆金属粉末是迫切需要的。

发明内容

虽然常规的金属粉末(如Ni60，Fe60等)能够获得高硬度的激光熔覆层，然而它们并不能很好地适用于高锰钢。因为这类金属粉末在高锰钢上的激光熔覆工艺性能较差，熔覆层容易开裂，在使用过程中甚至还会出现熔覆层剥落现象。

为解决上述技术问题，本发明提供一种有效利用高锰钢和激光熔覆特性、对高锰钢表面进行修复、熔覆效果良好、硬度高的激光熔覆材料。

本发明的技术方案是提供一种用于高锰钢表面修复的合金粉末，包括如下质量百分比的组分：0.7～1.2％C、0.2～0.6％Si、1.5～4.5％Mn、2～4％Ti、5.0～9.0％Ni、10.0～15.0％Cr、4.0～8.0％Mo、余量为Fe及不可避免的微量杂质。

本发明还提供一种上述合金粉末的制备方法，采用中频感应电炉熔炼后惰性气体雾化制备而得，包括如下步骤：

S1.按照配比称取原材料，并装入中频感应熔炼炉内；

S2.真空升温，然后充入惰性气体对合金进行熔炼；

S3.将步骤S2的合金熔液出炉并缓慢倒入中间漏包，并在惰性气体介质下雾化，得到合金粉末。

所述步骤S1中将原材料中的金属硅作为补料，此外添加铝块作为补料，在其他原材料熔化后将金属硅、铝块依次加入，其中金属硅最终作为合金粉末的成分，能够改善合金粉末加工性能，另外金属硅具有一定脱氧能力与脱氧能力更强的铝协同作用起到更好脱氧作用；加入补料时中频感应炉内的温度控制在1500～1550℃。

所述步骤S3中合金熔液出炉温度维持在1700～1750℃。

所述步骤S3中惰性气体介质的雾化压力为2～5MPa。

所述步骤S3中中间漏包采取保温措施，保证了气雾化过程中合金熔液的过热度，不易堵包，同时也提高了合金粉末的球形度和收得率，其中合金粉末球形度高有利于提高合金粉末熔覆层的组织均匀度和致密性，使熔覆层不易开裂，且耐磨耐蚀性良好。

本发明的优点和有益效果：