專利名稱：一種氬弧堆焊FeCrC鐵基粉末合金配方及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料表面技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種氬弧堆焊鐵基合金粉末合金配方及其制備工藝及其氬弧堆焊技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著能源、化工、交通等行業(yè)的迅速發(fā)展以及現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，對材料的性能要求也相應(yīng)提高，尤其是石化、電力、水力、冶金等行業(yè)中的設(shè)備多處于高溫、高壓、大載荷、強(qiáng)腐蝕等復(fù)雜苛刻的工作環(huán)境，材料的磨損、疲勞、腐蝕等失效現(xiàn)象更為嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，能源的1/3 1/2消耗于磨損，世界每年生產(chǎn)的鋼鐵中，有近30%因腐蝕而報廢，材料的磨損、腐蝕及其它失效形式大都從材料表面開始，因此采用表面防護(hù)措施，提高材料表面的耐磨、耐蝕及抗氧化性能至關(guān)重要。故對材料的表面處理技術(shù)提出了更高的要求，成為科研工作者研究探索的熱門問題，從而也促進(jìn)了表面工程技術(shù)的迅速發(fā)展。目前，國內(nèi)外普遍采用熱噴涂、電鍍、激光強(qiáng)化技術(shù)、堆焊等表面處理技術(shù)提高機(jī)械零部件的使用性能和壽命，但熱噴涂技術(shù)只能制備機(jī)械結(jié)合而不能達(dá)到冶金結(jié)合的涂層；電鍍工藝修復(fù)自動化程度不高，勞動強(qiáng)度大，電鍍層一般很薄，對形狀損壞部位難于修復(fù)。激光強(qiáng)化技術(shù)已廣 泛應(yīng)用于表面熔覆層的制備，但所需設(shè)備及維修費(fèi)用高，一次性投資大，能源利用率低，工作場所固定，不適于現(xiàn)場操作。而堆焊技術(shù)可使堆焊層與母材達(dá)到冶金結(jié)合，并可以根據(jù)材料的使用性能選擇或設(shè)計(jì)堆焊合金，在工藝上具有很大的靈活性，能有效提高材料表面耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化等性能，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)化和修復(fù)。其中氬弧堆焊技術(shù)具有操作方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、能量利用率高、結(jié)合牢固等優(yōu)點(diǎn)。在小型零部件的制造和修復(fù)方面具有很好的應(yīng)用前景及良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在堆焊過程中選定合適的堆焊合金對材料的使用性能具有決定性作用，常見的堆焊合金有鐵基、鈷基、銅基合金、鎳基及碳化物等幾種類型。鐵基合金因價格低廉，經(jīng)濟(jì)性好，并且經(jīng)過成分、組織的調(diào)整，可以在很大范圍內(nèi)改變堆焊層的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐蝕性、耐熱性和抗沖擊性等。故成為應(yīng)用最廣泛的一種堆焊合金。因此推廣氬弧堆焊技術(shù)及鐵基合金熔覆材料的應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于氬弧堆焊的低成本、高性能的鐵基粉末合金及其制備方法，廣泛用于小型零部件的尺寸修復(fù)及提高其表面耐磨、耐蝕等性能。本發(fā)明主要通過正交試驗(yàn)法配制鉻鐵、鐵粉、石墨粉末合金成分，確定各合金體系合金含量，其特征在于粉末的各組成原材料的質(zhì)量百分比為鉻鐵(30.75 61.5) %，石墨(I 5) %，還原性鐵粉(33.5 64.25) %。所述鉻鐵、石墨、還原性鐵粉原材料粉末的顆粒度為60 200目。各原材料主要成分(質(zhì)量百分比)為:鉻鐵:Cr > 60%，C彡0.03%，石墨:C:99.9%，還原性鐵粉=Fe:96%。
本發(fā)明加入的鐵基合金與基體母材達(dá)到冶金結(jié)合，其中的Cr元素與石墨通過原位合成反應(yīng)生成硬質(zhì)相Cr7C3、Cr3C2等碳化物新相，且碳化合物新相容易彌散分布于熔覆層，Cr元素也可以固溶于熔覆層基體，形成固溶強(qiáng)化。同時在Fe中加入一定量的Cr后，可以形成保護(hù)性很好的尖晶石型復(fù)合氧化物(Fe0.Cr2O3), Cr的含量進(jìn)一步提高可生成Cr2O3相，具有更好的保護(hù)性。從而提高熔覆層的硬度、耐磨性、耐蝕性、抗氧化等性能。堆焊層硬度高達(dá)HRC55以上，使設(shè)備適用于高工作參數(shù)的條件，降低能耗減少經(jīng)濟(jì)損失。氬弧堆焊鐵基合金配方及平均洛氏硬度如表I所示。表IFeCrC鐵基合金系粉末的配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wt%)及其熔敷層表面平均HRC
權(quán)利要求
1.一種氬弧堆焊FeCrC鐵基粉末合金配方，其特征在于:所述粉末各組成原材料的質(zhì)量百分比為鉻鐵30.75 61.5%，石墨I(xiàn) 5%，還原性鐵粉33.5 64.25%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氬弧堆焊FeCrC鐵基粉末合金配方，其特征在于:所述粉末各組成原材料中，各原材料主要成分的質(zhì)量百分比為:鉻鐵中，Cr > 60%, C^0.03%,;石墨中，C:99.9% ;還原性鐵粉中，F(xiàn)e:96%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種氬弧堆焊FeCrC鐵基粉末合金配方，其特征在于:所述鉻鐵、石墨、還原性鐵粉原材料粉末的顆粒度為60 200目。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種氬弧堆焊FeCrC鐵基粉末合金配方的制備工藝，其特征在于，按照如下步驟: (O按照配比稱取鉻鐵、還原性鐵粉、石墨鐵基合金粉末，充分混合均勻；(2)將混合均勻的合金粉末加入水玻璃粘結(jié)劑，混合均勻后，放入模具中壓制成型，制成厚度為1.2 1.5mm、寬度為0.8 1.2mm、長為50mm左右的合金薄片；(3)將合金薄片自然晾干5 10小時后，放在烘干箱內(nèi)在200°C保溫1.5h，隨爐冷卻；(4)利用氬弧作為熱源使合金薄片堆焊在材料表面形成耐磨、耐蝕熔覆層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氬弧堆焊鐵基合金粉末及其制備工藝，屬于材料表面技術(shù)領(lǐng)域。粉末由Fe-Cr、石墨、鐵粉組成，其特征在于，將Fe-Cr、石墨、鐵粉按照一定配比混合均勻，并用水玻璃作為粘結(jié)劑制備成薄片，自然晾干10小時后放置于烘干箱內(nèi)在200℃烘干1.5h，隨爐冷卻。利用鎢極氬弧作為熱源使其堆焊在材料表面形成耐磨、耐蝕熔覆層。熔覆層組織均勻，能生成鉻-碳化合物等新相，堆焊層硬度大于HRC55，能有效提高材料的耐磨、耐蝕、耐高溫等性能，延長零部件的使用壽命，且制備簡單，成本低，具有較高的使用價值。
文檔編號B23K9/04GK103231182SQ20121033872
公開日2013年8月7日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者羅輝, 張?jiān)? 霍玉雙, 楊鳳琦, 劉鵬 申請人:山東建筑大學(xué)