i)以及不可避 免的雜質(zhì)。
[0021] 進一步優(yōu)選,所述鎳基合金層的組成元素及質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 04%,鉻 (Cr) :20· 0%,硅(Si) :1· 80%,錳(Mn) :0· 10%,銅(Cu) :0· 15%,硼⑶:1· 00%,余量為鎳 (Ni)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0022] 在上述耐高溫鋼管穿孔頂頭中,所述高強度合金層采用的合金為鈷基合金,鈷 基合金的組成元素及質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 2-0.5%,硅(Si) :1.0-2.0%,鉻(Cr): 10.0-15.0 %,硼(B) :1.0-2.0 %,鎢(W) :2.5-5.0 %,鎳(Ni) :0.2-2.0 %,鈦(Ti): 0.3-1. 2%,鈮(Nb) :0.05-0. 3%,稀土釔(Y) :0.05-0. 18%,余量為鈷(Co)以及不可避免 的雜質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明高溫鋼管穿孔頂頭頂部的高強度合金層中適當加入了稀土釔,有效地改善 熔覆層組織的結(jié)構(gòu)和性能,特別是改善了熔覆層高溫抗氧化性方面,大大提高了穿孔頂頭 的耐溫性及耐磨性。在鈷基高強度合金層中加入稀土釔后一方面大大增大了氧化膜的附著 力,使氧化膜被高速熱氣流剝離的程度減弱。另一方面稀土釔的加入能進一步細化組織、穩(wěn) 定晶界和減緩內(nèi)擴散,增強高強度合金層的抗高溫氧化能力。在本發(fā)明中,激光熔覆的高耐 磨鈷基合金能將各組元粉末顆粒包裹起來,并粘結(jié)在一起;具有足夠的粘結(jié)強度,能夠有效 的防止組合粉使用過程中由于各組元比重相差懸殊而產(chǎn)生偏析。通過激光熔覆形成的高 強度合金層具有無裂紋、無氣孔、無雜質(zhì)、組織致密、晶粒細化等優(yōu)點,既有較高的韌性,高 的硬度,又具有優(yōu)異的耐磨性和耐蝕性,其耐磨損性可為高鉻鑄鐵的10倍以上。本發(fā)明穿 孔頂頭的高強度合金層適當提高了 C的含量,控制在0. 2-0. 5%之間,在保證合金層的潤濕 性,防止在熔覆過程中產(chǎn)生裂紋和氣孔,同時保證合金層的硬度和強度,過量的C會導致脆 性并降低鉻的效能。高強度合金層通過添加適量的B、Si使合金在凝固后形成以奧氏體為 主的基體,另外硅還可以用作脫氧劑,同時需要控制硅的含量以保證合金的塑性,過高的硅 含量會形成易碎的碳化物。另外適量的Cr、W、Ti、Nb元素對鈷基合金進行了合金強化,并 起抗氧化作用,使得高強度合金層在高溫下的硬度、耐磨性和焊接特性大幅提升。其中,Cr 提高耐腐蝕性和形成硬質(zhì)碳化物從而提高耐磨性,但是較高含量的鉻會導致熔融合金流動 緩慢或具有差的流動特性,同時還會影響最終頂頭的使用壽命。Ni在冷卻期間可以穩(wěn)定鈷 基合金的易延展的面心立方相,在此情況下,合金轉(zhuǎn)化成較硬的六邊形密集相,但是鎳的含 量不能過高,一方面高含量的鎳會降低合金的耐磨性,另一方面鎳的價格較貴,會增加生產(chǎn) 成本。
[0024] 作為優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及其質(zhì)量百分比為:碳(C) :0.3_0.4%,硅 (Si) :1.2-1. 8%,鉻(Cr) :12.2-13. 8%,硼(B) :1.2-1. 8%,鎢(W) :2.8-4. 2%,鎳(Ni): 0· 6-1. 5 %,鈦(Ti) :0· 5-1. 0 %,鈮(Nb) :0· 08-0. 25 %,稀土釔(Y) :0· 05-0. 15 %,余量為 鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0025] 進一步優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及其質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 35%,硅 (Si) :1· 5 %,鉻(Cr) :13. 0 %,硼(B) :1· 5 %,鎢(W) :3· 2 %,鎳(Ni) :1· 2 %,鈦(Ti): 0.8%,鈮(Nb) :0. 15%,稀土釔⑴:0. 10%,余量為鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0026] 進一步優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及其質(zhì)量百分比為:碳(C) :0.3%,硅 (Si) :1· 8 %,鉻(Cr) :12· 2 %,硼⑶:1· 8 %,鎢(W) :2· 8 %,鎳(Ni) :1· 5 %,鈦(Ti): 0.5%,鈮(Nb) :0. 25%,稀土釔(Y) :0. 12%,余量為鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0027] 進一步優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及其質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 4%,硅 (Si) :1· 2 %,鉻(Cr) :13· 8 %,硼(B) :1· 2 %,鎢(W) :4· 2 %,鎳(Ni) :0· 6 %,鈦(Ti): 1.0%,鈮(Nb) :0.08%,稀土釔(Y) :0.08%,余量為鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0028] 進一步優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 2%,硅(Si): 2.0%,鉻(0):10.0%,硼出):2.0%,鎢〇〇 :2.5%,鎳(附):2.0%,鈦(11):0.3%,鈮 (Nb) :0.3%,稀土釔⑴:0. 15%,余量為鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0029] 進一步優(yōu)選,所述鈷基合金的組成元素及質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 5%,硅(Si): 1.0%,鉻(0):15.0%,硼出):1.0%,鎢〇〇 :5.0%,鎳(附):0.2%,鈦(11):1.2%,鈮 (Nb) :0. 05%,稀土釔(Y) :0. 05%,余量為鈷(Co)以及不可避免的雜質(zhì)。
[0030] 本發(fā)明在穿孔頂頭主體的頂頭表面先激光熔覆鎳基合金層,再激光熔覆高強度的 鈷基合金層,并通過配置特定元素和質(zhì)量百分比的本體原料、鎳基合金層原料以及高強度 合金層的原料,一方面鋼管穿孔頂頭本體的機械性能就很優(yōu)異,具有較高的硬度、韌性、抗 拉強度,且耐溫性范圍寬、耐磨性好、耐高溫性好,另一方面熔覆層的硬度高,耐磨性良好, 產(chǎn)生開裂和其它熔敷層缺陷的傾向小,激光熔覆比現(xiàn)用激光熔覆合金粉末的成本低,且大 幅度提高穿孔頂頭的力學性能、機械性能,尤其是提高了頂頭的硬度、抗拉強度、沖擊韌性, 進而提高了頂頭的耐磨性,大大提高了頂頭的使用壽命。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明耐高溫鋼管穿孔頂頭的結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖2為本發(fā)明耐高溫鋼管穿孔頂頭的剖視圖。
[0033] 圖中,1、頂部;2、連接部;3、安裝部;4、內(nèi)螺紋;5、鎳基合金層;6、高強度合金層。
【具體實施方式】
[0034] 以下是本發(fā)明的具體實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述,但本發(fā)明并 不限于這些實施例。
[0035] 如圖1和圖2所示,一種耐高溫鋼管穿孔頂頭,包括由頂部1、連接部2和安裝部3 一體成型組成的本體,在頂部表面激光熔覆形成的鎳基合金層5,以及在鎳基合金層表面激 光熔覆形成的高強度合金層6,鎳基合金層作為過渡合金層在高溫下雖然硬度小于高強度 合金層,但是依然具有良好的力學性能、機械性能,高強度合金層具有比鎳基合金層更高的 硬度和耐磨性,進而提高穿孔頂頭的力學性能、機械性能;所述安裝部呈圓筒狀且在安裝部 內(nèi)壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋4,工作時可與轉(zhuǎn)軸貼合地安裝在一起,頂部呈圓盤狀且頂部的外側(cè)面 為外凸的圓弧面,連接部內(nèi)部中空并與安裝部內(nèi)部相通,連接部具有大端和小端且連接部 外側(cè)壁為外凸的圓弧面,連接部大端與安裝部相連且平滑過渡,連接部小端與頂部相連且 連接部小端的外徑等于頂部的最小外徑。
[0036] 實施例1
[0037] -種耐高溫鋼管穿孔頂頭,包括由頂部、連接部和安裝部一體成型組成的本體,在 頂部表面激光熔覆形成的鎳基合金層,以及在鎳基合金層表面激光熔覆形成的高強度合金 層,所述安裝部呈圓筒狀且在安裝部內(nèi)壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋,頂部呈圓盤狀,連接部內(nèi)部中 空并與安裝部內(nèi)部相通,連接部具有大端和小端且連接部外側(cè)壁為外凸的圓弧面,連接部 大端與安裝部相連且平滑過渡,連接部小端與頂部相連且連接部小端的外徑等于頂部的 最小外徑。所述鋼管穿孔頂頭本體的組成元素及質(zhì)量百分比為:碳(C) :0. 42%,鉻(Cr): 13. 20%,鎳(Ni) :3.60 %,鎢(W) :2.50 %,釩(V) :0· 12%,硼(B) :0· 15%,稀土釔(Y): 0. 10%,余量為鐵(Fe)以及不可避免的雜質(zhì);所述鎳基合金層的組成元素及其質(zhì)量百分比 為:碳(〇 :0.03%,鉻(0):22.0%,硅(51):1.40%,錳(]?11) :0.40%,銅((:11):0.08%, 硼(B) :0. 85%,余量為鎳(Ni)以及不可避免的