[发明专利]一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料及工艺方法

说明书

本发明属于表面处理技术领域，特别是涉及一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料及工艺方法。一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料，该合金材料包括以下质量百分数的组分组成：C：1.5%~2.5%，Cr：20.0%~30.0%，Ta：5.0%~10.0%，Al：5.0%~10.0%，Y：0.5%~1.0%，Si：0.5%~1.0%，Co：余量。本发明提供一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料，该合金材料以钴基合金为基体，加入Ta元素，增加C元素，形成硬度较高的碳化物，增加合金的高温红硬性，同时加入Al元素，形成高温氧化膜，再加入适量Si元素提升抗氧化能力，Y元素可以细化组织，Cr元素提升炉卷辊表面抗高温腐蚀能力。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，涉及一种激光熔覆合金功能层材料，特别是涉及一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料及工艺方法。

背景技术

炉卷辊是轧制板卷时的关键部件，由于在高温下长时间与钢卷接触使用，辊面产生大量裂纹、氧化、结瘤、凹坑等缺陷，从而直接影响钢卷卷板头尾的的表面质量。因此，炉卷辊具有良好的高温红硬性、抗氧化性、防粘结性对提产品质量，降低废品率，发展钢板卷轧制技术有重要意义。

目前，下线需要修复的炉卷辊主要是通过堆焊方式修复，也有用喷涂方式修复的。然而，堆焊方式修复的辊面，应力裂纹明显，甚至裂纹闭合，出现剥落现象，而且高温抗氧化性和高温红硬性差，辊面出现大量氧化物和凹坑，在高温下与板卷作用，形成结瘤，影响卷板板面质量。喷涂方式修复辊面，虽然可以喷涂一些抗高温氧化和高温红硬性较高的材料，但是界面结合力弱，涂层薄，在高温和板卷接触里的作用下，涂层容易产生裂纹剥落，剥落后使用时刮擦卷板造成辊面结瘤和卷板凹坑、麻点。

激光熔覆技术是一种高效便捷的表面改性技术，具有以下优点：（1）熔覆层稀释率较低；（2）对基体材料的热影响较小；（3）熔覆层厚度可控；（4）界面结合力强；（5）组织细小、致密，性能优越。采用激光熔覆工艺熔覆功能层，不但能够具有较高的界面结合力，防止涂层剥落，还能够获得致密的组织结构，提高功能层性能，涂层较为纯净。更重要的是，激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层可以满足炉卷辊高温长时间使用时的抗氧化能力和红硬性，防止辊面凹坑的产生，降低辊面结瘤几率，进而提高卷板头尾质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，经过反复研究和大量的实验，提供一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料，该合金材料以钴基合金为基体，加入Ta元素，增加C元素，形成硬度较高的碳化物，增加合金的高温红硬性，同时加入Al元素，形成高温氧化膜，再加入适量Si元素提升抗氧化能力，Y元素可以细化组织，Cr元素提升炉卷辊表面抗高温腐蚀能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层合金材料，该合金材料包括以下质量百分数的组分组成：C：1.5%~2.5%，Cr：20.0%~30.0%，Ta：5.0%~10.0%，Al：5.0%~10.0%，Y：0.5%~1.0%，Si：0.5%~1.0%，Co：余量。

一种激光复合制造炉卷辊抗高温氧化、防压入结瘤功能层的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、采用预置Co-Cr-W合金粉末的方式在炉卷辊表面预置一层1.2-1.5mm厚的过渡层材料，选用光纤激光器进行扫描熔覆，然后进行加工保留过渡层厚度1.0-1.2mm。

步骤2、选用光纤激光器，采用预置粉末的方式，在过渡层上激光熔覆功能层合金粉末，熔覆工艺为：功率：2000-2500W，光斑：3.0mm，焦距280-350mm，扫描速度1000-1200mm/min，单层厚度0.6-0.8mm，搭接率40%-60%。