專利名稱：高碳合金鋼工件表面修復(fù)用激光熔敷合金粉末及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高碳合金鋼工件表面修復(fù)材料，尤其涉及一種高碳合金鋼一 類淬硬工作輥軸頸表面磨損后激光熔敷修復(fù)用合金粉末。
背景技術(shù)：
冷軋平整機(jī)工作輥用高碳合金鋼(如9Cr3Mo)，具有很高的淬火敏感性。 工作輥在淬火-回火狀態(tài)下使用。冷軋平整機(jī)工作輥是冷軋生產(chǎn)線上的關(guān)鍵 設(shè)備，使用條件相當(dāng)惡劣，承受極其頻繁的交變應(yīng)力沖擊和高溫腐蝕。同時(shí) 在長期的使用和頻繁的拆裝過程中，工作輥軸徑出現(xiàn)表面磨損和疲勞開裂， 不僅會影響工作輥正常的使用壽命，嚴(yán)重的還會影響冷軋鋼板的質(zhì)量、降低 產(chǎn)品等級，甚至影響整條冷軋線的穩(wěn)定工作，顯著降低生產(chǎn)效率。在使用一 段時(shí)間后只對輥身圓柱度進(jìn)行修正， 一般情況下輥身不作尺寸恢復(fù)。
由于其表面機(jī)械性能的特殊性，決定了該輥軸承檔表面修復(fù)提出了高性 能高質(zhì)量的要求。表面修復(fù)層必須具有更強(qiáng)的抗氧化性、 一定的耐磨性、加 工性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還必須與基體良好的冶金結(jié)合。
目前，采用的修復(fù)方法尚不能滿足工作輥的使用要求。如使用表面電 弧堆焊技術(shù)，因單位時(shí)間內(nèi)輸入的線能量過大，常導(dǎo)致工作輥軸承檔表面焊 接裂紋；使用表面噴涂技術(shù)，又達(dá)不到工作輥軸承檔的表面硬度要求，同時(shí) 噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工作輥的使用要求。
激光熔敷是一種新的金屬材料表面局部改性處理方法，是將添加在基體 材料表面的合金粉料，經(jīng)激光束照射，使合金粉料熔化，與基體材料表面成 冶金結(jié)合，形成激光堆焊層。激光熔敷具有以下特點(diǎn)
1. 激光熔敷在熔化區(qū)和很小的影響區(qū)內(nèi)發(fā)生了成份、組織和性能的變 化，對基材的熱效應(yīng)可以減少到最低限度，引起工件的變化也極小。
2. 由于合金元素是完全溶解于表層內(nèi)，由于激光熔敷使用的是所研發(fā)
的經(jīng)熔煉一霧化制得的合金粉末，因此所獲得的激光熔敷層成份是 均勻的，對開裂和剝落等傾向也不敏感，熔敷層具有優(yōu)異的耐磨、 耐腐、耐高溫、耐沖擊等特性。 雖然采用激光熔敷工藝與適合的合金粉末材料相結(jié)合，有望解決冷軋平 整機(jī)高碳合金鋼(如9Cr3Mo) —類工作輥軸頸表面磨損后修復(fù)的性能技術(shù) 要求，對修復(fù)該類輥提供了方向，但是沒有發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)此用途合金粉末的 報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題，提供高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔 敷合金粉末。本發(fā)明可直接用激光熔敷進(jìn)行堆焊高碳鋼(如9Cr3Mo)類工 作輥軸頸的修復(fù)，滿足硬度在HB200-HRC45范圍內(nèi)的使用要求。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，它包括LSBS1(質(zhì)
量百分?jǐn)?shù)％): Ni: 50-70; Fe: 10-30; Cr: 5-15; CU: 10-30; B: 0.1-5.0;
Si: 0.3-5.0; C: 0,05-1.0。
--種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，它包括LSBS2 (質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)％): Ni: 15-35; Fe: 40-70; Cr: 5-15; Cu: 0.5-10; B: 0.1-2.0; Si: 0.3-5.0; C: 0.05-1.0。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的合金粉末經(jīng)激光熔敷達(dá)到如下效果不僅能保證合金熔 化后在微熔的高碳合金鋼表面能很好的濕潤和融合、保證在激光熔敷條件下 有除渣自凈作用；而且所設(shè)計(jì)的合金粉末組成，能保證熔敷金屬在高碳合金 鋼上經(jīng)激光熔敷后有很好的抗裂性，即在選定的激光參數(shù)下，熔敷金屬不會 產(chǎn)生裂紋；同時(shí)，所設(shè)計(jì)的合金粉末組成，保證熔敷金屬的硬度與基體材料 相匹配，滿足軸頸使用要求。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明
作為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例 一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷
合金粉末，它包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分Ni: 50-70，本實(shí)施例為65; Fe: 15; Cr: 10-15，本實(shí)施例為15.; Cu: 10-30，本實(shí)施例為10; B: 0.1-5.0， 本實(shí)施例為1.6; Si: 2.1; C: 0.48。
采用激光熔敷，激光器功率為2800W—3600W ，掃描速度 220—360mm/mm，光斑3-6mm，在Cr5試樣上熔敷后進(jìn)行各項(xiàng)性能測試， 測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下
屈服強(qiáng)度Rp0.2: 621N/mm2;抗拉強(qiáng)度Rm: 814N/mm2;
斷面收縮率A: 11.65; 延伸率Ag: 6.92;
應(yīng)用于寶鋼某平整機(jī)工作輥上，表面硬度為HRC39-45，在使用10個(gè)月 后下線檢測，其表面磨損量與新輥上線使用后的磨損量相當(dāng)。
作為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例 一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合
金粉末，它包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分Ni: 35; Fe: 40-70，本實(shí)施例為 55; Cr: 10-15，本實(shí)施例為15; Cu: 0.5-10，本實(shí)施例為3.3; B: 0.1-2.0，
本實(shí)施例為1.4; Si: 2.1; C: 0.46。
采用激光熔敷，激光器功率為2800W—3600W ，掃描速度 220—360mm/min，光斑3-6mm，在Q'5試樣上熔敷后進(jìn)行各項(xiàng)性能測試，
測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下
屈服強(qiáng)度Rp0.2: 618N/mm2;抗拉強(qiáng)度Rm: 820N/mm2;
斷面收縮率A: 11.4; 延伸率Ag: 6.8;
應(yīng)用于寶鋼某平整機(jī)工作輥上，表面硬度為HRC37-42，在使用10個(gè)月 后下線檢測，其表面磨損量與新輥上線使用后的磨損量相當(dāng)。
所述的高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末的制備方法，其特 征在于，所述粉末是通過熔煉一惰性氣體霧化法制備的。
所述高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末的制備方法如下
按合金成分設(shè)計(jì)稱量爐料，包括相應(yīng)的金屬與合金，
將備好的部分爐料分批次裝入感應(yīng)爐內(nèi)，在感應(yīng)爐內(nèi)爐料熔化后，按批 次加入剩余爐料至全部熔化，造保護(hù)渣，升溫，加入脫氧劑，停功率，靜置 片刻，扒渣，再次造保護(hù)渣，給功率，扒渣，測溫，液態(tài)合金到預(yù)定溫度
135(TC至150(TC，出爐，倒入霧化斗一霧化罐，用高壓惰性氣體使液態(tài)合
金霧化，制得合金粉末。
權(quán)利要求
1. 一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，它包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分Ni50-70；Fe10-30；Cr5-15；Cu10-30；B0.1-5.0；Si0.3-5.0；C0.05-1.0。
2. —種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，它包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分Ni: 15-35; Fe: 40-70; Cr: 5-15; Cu: 0.5-10; B: 0.1-2.0;Si: 0.3-5.0; C: 0.05-1.0。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末的制備方法，其特征在于，所述合金粉末是通過熔煉一惰性氣體 霧化法制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及高碳合金鋼工件表面修復(fù)材料，尤其涉及一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各組分Ni50-70；Fe10-30；Cr5-15；Cu10-30；B0.1-5.0；Si0.3-5.0；C0.05-1.0。所述合金粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各組分Ni15-35；Fe40-70；Cr5-15；Cu0.5-10；B0.1-2.0；Si0.3-5.0；C0.05-1.0。所述合金粉末是通過熔煉一惰性氣體霧化法制備并直接用激光熔敷進(jìn)行堆焊高碳鋼類工作輥軸頸的修復(fù)，滿足硬度在HB200-HRC45范圍內(nèi)的使用要求。
文檔編號B23K26/34GK101381867SQ200710045609
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者任克文, 羅東升, 陳國喜 申請人:上海寶鋼設(shè)備檢修有限公司