[发明专利]耐腐蚀和耐磨镍基合金

说明书

本文公开了镍基合金的实施方式。镍基合金可用作用于PTA和激光熔覆表面硬化工艺的原料，并且可被制造成用于形成表面硬化层的含芯线材。镍基合金可具有高耐腐蚀性和大量的硬质相(如分离的过共晶硬质相)。

通过引用任何优先权申请并入

本申请要求于2018年10月26日提交的标题为“耐腐蚀和耐磨镍基合金(CORROSIONAND WEAR RESISTANT NICKEL BASED ALLOYS)”的美国申请号62/751,020的权益，其整体通过引用并入本文。

背景技术

领域

本公开的实施方式总体上涉及镍基合金，该镍基合金可用作用于表面硬化工艺——如用于等离子传递电弧(PTA)、激光熔覆表面硬化工艺(包括高速激光熔覆)、和热喷镀工艺(如高速氧燃料(HVOF)热喷镀)——的有效原料。

相关技术的描述

磨料和侵蚀磨损是操作员在涉及砂、岩石、或其它硬介质对表面磨耗(wearingaway)的应用中的主要关注点。观察到严重磨损的应用典型地利用高硬度材料来抵抗由于严重磨损而导致的材料失效(material failure)。这些材料典型地含有碳化物和/或硼化物作为硬沉淀物，其抵抗磨耗并增加材料的整体硬度(bulk hardness)。这些材料常常通过各种焊接工艺或直接铸造成零件来作为涂层应用(称为表面硬化)。

操作员的另一主要关注点是腐蚀。出现严重腐蚀的应用典型地利用含高铬的软镍基或不锈钢类材料。在这些类型的应用中，在覆盖层中不能存在裂隙，因为这将导致下边基底材料的腐蚀。

当前，使用耐磨材料或耐腐蚀材料是常见的，因为几乎没有满足这两种要求的合金。当前的材料通常无法提供必要的寿命或需要添加碳化物以增加耐磨性(这可能引起破裂)。

发明内容

本文公开了原料材料的实施方式，其包含(以wt.％计)Ni、C：0.5-2，Cr：10-30，Mo：5.81-18.2，Nb+Ti：2.38-10。

在一些实施方式中，原料材料可进一步包含(以wt.％计)C：约0.8-约1.6，Cr：约14-约26，和Mo：约8-约16。在一些实施方式中，原料材料可进一步包含(以wt.％计)C：约0.84-约1.56，Cr：约14-约26，Mo：约8.4-约15.6，和Nb+Ti：约4.2-约8.5。在一些实施方式中，原料材料可进一步包含(以wt.％计)C：约8.4-约1.56，Cr：约14-约26，Mo：约8.4-约15.6，Nb：约4.2-约7.8，和Ti：约0.35-约0.65。在一些实施方式中，原料材料可进一步包含(以wt.％计)C：约1.08-约1.32，Cr：约13-约22，Mo：约10.8-约13.2，和Nb：约5.4-约6.6。在一些实施方式中，原料材料可进一步包含(以wt.％计)C：约1.2，Cr：约20，Mo：约12，Nb：约6，和Ti：约0.5。

在一些实施方式中，原料材料是粉末。在一些实施方式中，原料材料是线材。在一些实施方式中，原料材料是线材和粉末的组合。

本文还公开了由如本文公开的原料材料形成的表面硬化层的实施方式。

在一些实施方式中，表面硬化层可包含镍基体，镍基体包含：1,000Vickers(维克斯)硬度或更大、总计5摩尔％或更大的硬质相；合计为20wt.％或更大的铬和钼；总计为总硬质相分数的50摩尔％或更多的分离的过共晶硬质相(hard phases)；比率为0.33至3的WC/Cr₃C₂；ASTM G65A磨耗量为小于250mm³；以及硬度为650Vickers或更大。