專利名稱:萊武氏相強(qiáng)化鐵基硬質(zhì)合金的制作方法
本發(fā)明系一種萊武氏相強(qiáng)化硬質(zhì)合金，適用于表面抗高溫、高比壓、耐磨損、耐腐蝕的場(chǎng)合，特別適用于要求很高的機(jī)械密封件。
目前，已有美國(guó)AMAX材料研究中心于1958年4月在加拿大國(guó)際材料磨損年會(huì)上公開的金屬間強(qiáng)化硬質(zhì)合金，見表1表1
這種合金雖也是采用金屬間化合物強(qiáng)化的硬質(zhì)合金，由于含C量極低(0.003%)，熔煉工藝復(fù)雜，不符合中國(guó)國(guó)情，而且還含有價(jià)格昂貴的稀有元素Nb。
本發(fā)明的目的在于提出了一種C含量適宜，熔煉工藝簡(jiǎn)單(在普通中、高頻感應(yīng)爐、用公知的熔煉方法就可獲得)，資源豐富，價(jià)格低廉，抗高溫、高比壓、耐磨損(粘著磨損為主)，耐腐蝕的鐵基硬質(zhì)合金，以取代價(jià)格昂貴的鈷、鎳基硬質(zhì)合金。
本發(fā)明是以Fe為基的，含有Mo、Ni、Cr、Si、C、S、P及B的硬質(zhì)合金，其具體成分范圍如下20～28%Mo、10～20%Ni、17～20%Cr、1.8～3.0%Si、≤0.1%C、0%Nb、≤0.03%S、≤0.003%P、余為Fe，若為粉末還應(yīng)含有0.5～2.0%B。其常溫硬度為HRC45～56，高溫硬度較高(當(dāng)溫度700℃時(shí)，焊條HRC46.5，粉末噴焊層HRC33.3)，其金相組織為合金奧氏體基體+萊武氏相+它們的多元共晶體，加入20～28%Mo即可形成足量的萊武氏相，保證表面形成易剪滑、自愈性、自潤(rùn)滑氧化膜，使合金有足夠的硬度，在高比壓條件下，抗粘著磨損。由于這種萊武氏相的高溫穩(wěn)定性保證了較優(yōu)良的高溫硬度穩(wěn)定性，從而有較優(yōu)良的高溫、高壓耐磨性，足量的Mo還提高合金電極電位，提高抗還原性酸、鹵素離子腐蝕和應(yīng)力腐蝕抗力。加入17～20%Cr和10～20%Ni，保證形成穩(wěn)定的高合金奧氏體基體，抗氧化性酸和還原性酸，固溶強(qiáng)化后保證基體有高的韌性、硬度和高溫強(qiáng)度，改善抗焊裂傾向和高溫高壓耐磨性。加入≤0.1%C，極易在普通高、中頻電爐中大氣下熔煉，少量的B可改善抗磨料磨損性能。
寬廣的成分變化范圍，便于熔煉，便于調(diào)整成分，以適應(yīng)不同的用途。若以耐磨為主要目的，可提高M(jìn)o、Si、C、B含量;耐腐蝕為主要目的，可提高Cr、Ni、Mo、Si含量，降低C含量;硬度過高，脆性過大時(shí)，可以提高含Ni量，降低Mo、C、Si、B含量，故合金的適應(yīng)性強(qiáng)。
本發(fā)明具有抗高比壓(400～800公斤/厘米2)、抗高溫(達(dá)700℃)、抗磨損(粘著磨損為主)的特點(diǎn)，合金資源豐富，價(jià)格低廉，熔煉、制粉、制造焊條工藝簡(jiǎn)單，可用來取代價(jià)格昂貴的鈷、鎳基合金。在核工程中應(yīng)用，比鈷基合金更具優(yōu)越性。
本發(fā)明可用于比壓達(dá)800公斤/厘米2左右，耐溫達(dá)700℃，或耐各種溫度及酸堿鹽環(huán)境下的泵、閥門、汽門密封件，既可以以整體鑄件的形式出現(xiàn)，也可以用普通氣焊或氬弧焊堆焊工件表面，或等離子噴粉噴焊工件表面的形式出現(xiàn)，機(jī)械加工可用耐磨性較高的硬質(zhì)合金刀具或較軟的碳化矽砂輪加工。
實(shí)施例1以28%Mo、約15%Ni、17%Cr、1.89%Si、0.087%C、余為Fe的成分配料，熔點(diǎn)1404℃，用150公斤中頻感應(yīng)爐在嚴(yán)密復(fù)蓋，加強(qiáng)除氣的工藝條件下，熔煉80×80×30毫米3的長(zhǎng)方形鑄錠，鑄錠經(jīng)切除冒口、外皮后，用高速砂輪切割成約5×5毫米2的方形截面焊條，采用氬弧焊工藝，對(duì)經(jīng)過噴砂除銹，酒精清除油污的J61-320Dg20.閥門閥辦表面堆焊，堆焊層厚度5毫米左右，焊層硬度HRC45～52。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行，幾組閥門均已成功的代替了鈷基合金。氬弧焊工藝如下用Q-7型焊機(jī)，氬氣流量4.5升/時(shí)，堆焊電流160～180安培，堆焊前必須用氬弧火焰將工件表面加熱至“發(fā)汗”狀態(tài)才能施焊。對(duì)小型工件，焊后無須進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
實(shí)施例2以23.9%Mo、17%Ni、20%Cr、2.12%Si、0.09%C、1.69%B、余為Fe的成分配料，熔點(diǎn)于1033～1243℃之間，在普通高頻爐熔煉，將熔煉出的合金溶液噴成粉末，選取60～120目的粉末，在噴焊前經(jīng)100～150℃烘烤2小時(shí)，并于2小時(shí)內(nèi)噴涂到2GC-5×6鍋爐多級(jí)泵端面密封件。噴焊后的密封件在工況為250℃高溫柴油(油中含有催化劑硬質(zhì)粉末)，壓力為3.5公斤/厘米2，工件轉(zhuǎn)速高達(dá)2960轉(zhuǎn)/分，匹配材料為石墨環(huán)的條件下，經(jīng)十個(gè)月共5338小時(shí)的運(yùn)行，表面光潔，無龜裂，磨損輕微(磨損最深處為0.034毫米)。端面等離子堆焊工藝為用等離子噴焊機(jī)，工件直徑φ50～70毫米，離子輸送量400升/時(shí)，運(yùn)粉載量500升/時(shí)，轉(zhuǎn)移弧電壓36～38伏特，送粉量20～25克/分，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分，擺動(dòng)振率60次/分。噴焊層表面很光整。
權(quán)利要求
一種萊武氏相強(qiáng)化鐵基硬質(zhì)合金，其成分中含有重量比例范圍為20～28%Mo、17～20%Cr，其特征在于具體成分范圍如下10～20%Ni、≤0.1%C、0%Nb、1.8～3.0%Si、≤0.03%S、≤0.03P、余為Fe，若為粉末還含有0.5～2.0%B，以獲取含碳碳量適宜，熔煉工藝簡(jiǎn)單，資源豐富，價(jià)格低廉，抗高溫、高比壓、耐磨損(粘著磨損為主)、耐腐蝕的鐵基硬質(zhì)合金。
專利摘要
本發(fā)明為萊武氏相強(qiáng)化鐵基硬質(zhì)合金適用于表面抗高溫(達(dá)650℃)，高比壓(400～800公斤/厘米
文檔編號(hào)C22C38/44GK86107213SQ86107213
公開日1987年12月9日 申請(qǐng)日期1986年10月16日
發(fā)明者董元原 申請(qǐng)人:甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan