本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及金屬構(gòu)件表面高硬度耐磨強(qiáng)化的一種合金粉末，特別涉及一種氬弧熔覆用高硬度耐磨合金粉末。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)飛快發(fā)展，科技不斷進(jìn)步，在制造及加工生產(chǎn)行業(yè)中人們對(duì)于材料使用性能的要求也越來(lái)越高。機(jī)械零部件經(jīng)常在酸性、磨損的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，容易發(fā)生破壞和失效。在大型機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其中只要有一個(gè)小零件的表面損壞就有可能造成整個(gè)機(jī)械停止運(yùn)行，導(dǎo)致大量損失。故對(duì)機(jī)械零部件以及材料表面的強(qiáng)化改性處理就顯得非常有必要。表面熔覆技術(shù)可以獲得所熔覆材料的優(yōu)秀性能，通過(guò)對(duì)零件表面進(jìn)行預(yù)熔覆處理，不僅能修復(fù)零件表面的磨損，還能延長(zhǎng)機(jī)械零部件的使用壽命，降低了生產(chǎn)加工成本。表面熔覆技術(shù)可以強(qiáng)化材料的表面性能，增加零件的使用壽命，并且投資相對(duì)較低，逐漸受到研究人員的重視。因?yàn)樯a(chǎn)中所用材料大部分是鋼鐵材料，材料的表面性能尤為重要，為保證熔覆層與基體呈冶金結(jié)合，因此對(duì)于鐵基熔覆層的研究具有重大意義。氬弧熔覆技術(shù)相比其它表面熔覆技術(shù)而言，具有成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，另外在保護(hù)性氣體氬氣中，熔池當(dāng)中的化學(xué)成分因?yàn)闊龘p和氧化而造成的損耗也比較少，可以獲得結(jié)合良好的熔覆層，而且其應(yīng)用范圍涵蓋了許多金屬。生產(chǎn)活動(dòng)中所用的材料的磨損、腐蝕、開(kāi)裂等失效形式大多從表面開(kāi)始，因此對(duì)于材料表面的保護(hù)及改性處理具有很大的工程經(jīng)濟(jì)價(jià)值及應(yīng)用價(jià)值。作為一種新型的表面冶金技術(shù)，通過(guò)結(jié)合復(fù)合材料以及表面涂層的一些優(yōu)勢(shì)，使得其在表面改性方面占得了一席之地。一般而言，將合金或粉末在材料表層預(yù)先涂制，接著通過(guò)一定的加熱方式使其在基材表層熔化，并發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，從而獲得牢固結(jié)合、具有優(yōu)良性能的表面冶金涂層。其綜合了表面涂層和復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合了基體和涂復(fù)層材料的性能，整體性能得到了極大的改善。目前熔覆技術(shù)所采用的合金粉末主要是熱噴涂、等離子噴涂和激光熔覆，這些要么耐磨層結(jié)合力非完全冶金結(jié)合，要么需要昂貴的設(shè)備。本發(fā)明所采用的設(shè)備是普通氬弧焊機(jī)，粉末也是成本較低的合金粉末。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種WC/Fe基氬弧熔覆合金粉末。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種氬弧熔覆合金粉末，其由鉻元素、硼元素、硅元素、碳元素和鐵元素組成，其中鉻元素Cr20～30％、硼元素B8～16％、硅元素Si1.0～2.0％、碳元素C2.6～4.0％、余量為鐵元素Fe和雜質(zhì)。優(yōu)選地，該氬弧熔覆用合金粉末，其中所述的鉻元素和碳元素以高碳鉻鐵粉的形式添加。優(yōu)選地，高碳鉻鐵粉中的鉻含量為52％-72％，碳含量為6％-10％，余量為鐵和雜質(zhì)；優(yōu)選地，所述的硅元素是以硅鐵粉的形式添加。優(yōu)選地，硅鐵粉中的硅含量為40％-80％，余量為鐵和雜質(zhì)；優(yōu)選地，所述的硼元素是以硼鐵粉的形式添加。優(yōu)選地，硼鐵粉中的硼含量為19％-25％，余量為鐵和雜質(zhì)。各粉末原材料粒度在80～200目之間。本發(fā)明的氬弧熔覆用合金粉末的進(jìn)行氬弧熔覆的工藝，包括如下步驟(1)按比例稱(chēng)量各粉末原料，將混合合金粉倒入研缽中，研磨至合金粉末均勻，或采用球磨機(jī)球磨2～8分鐘，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；(2)設(shè)置氬弧焊機(jī)，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為8-12L/min，速度為120mm/min；(3)熔覆完成后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，包括表面狀況、硬度測(cè)試和顯微組織觀察。熔覆完成后，表面狀況良好，無(wú)裂紋、無(wú)肉眼可見(jiàn)氣孔，成形較好。熔覆對(duì)基材硬度改變不明顯，但熔覆層硬度變化較大。硬度從基材-界面結(jié)合處-熔覆層，其硬度提升都較為平穩(wěn)，即表面熔覆層硬度最高，在上述工藝條件下，本發(fā)明的粉末成分配方，其表面硬度在900-2000HV之間。金相檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：熔覆層與基體之間為冶金結(jié)合，組織均勻致密、無(wú)裂紋、無(wú)氣孔等缺陷?；呐c熔覆層交界處晶粒生長(zhǎng)呈平面狀，形成平面生長(zhǎng)的晶區(qū)，而后以柱狀晶或胞狀晶形態(tài)生長(zhǎng)，距離熔合線較遠(yuǎn)處以等軸晶形式存在。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明氬弧熔覆用合金粉末具有較好的綜合性能，這體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、本發(fā)明的合金粉末采用氬弧熔覆的方法，對(duì)基體材料進(jìn)行表面改性。該粉末熔覆后的涂層與基體結(jié)合牢固，熔覆層組織均勻，熔覆層硬度為基體的5-9倍，其抗磨粒磨損性能良好。同時(shí)，熔覆粉末中含有較高鉻，使得熔覆層耐腐蝕性能亦良好。2、本發(fā)明的合金粉末具有較高的硬度:由于Cr,B,C,Si等合金元素加入量較大，硬質(zhì)合金化合物數(shù)量多，硬度高，自身抗磨性很好。3、本發(fā)明的合金粉末在生產(chǎn)實(shí)施中具有良好的工藝性:本發(fā)明合金粉末經(jīng)氬弧熔覆后，涂層表面均勻，無(wú)裂紋，無(wú)脫落掉塊。4、由于本發(fā)明的氬弧熔覆用合金粉末除鐵粉外沒(méi)有使用純鐵合金粉末，而是由價(jià)格低的高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵組成，所以成本低，性價(jià)比高，使用廣泛，可用于修復(fù)耐磨件，以及其它一些需要耐磨和減磨的金屬機(jī)構(gòu)件的表面耐磨強(qiáng)化。5、本發(fā)明采用的熔覆工藝方法是氬弧熔覆，設(shè)備為普通氬弧焊機(jī)，而非昂貴的激光和等離子設(shè)備，所以成本低，易于廣泛應(yīng)用，亦可用于現(xiàn)場(chǎng)熔覆修復(fù)耐磨件以及金屬構(gòu)件的表面耐磨強(qiáng)化。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)例1的金相照片，放大倍數(shù)100倍；圖2是本發(fā)明實(shí)例2的金相照片，放大倍數(shù)400倍；圖3是本發(fā)明實(shí)例3的金相照片，放大倍數(shù)400倍；圖4是本發(fā)明實(shí)例4的金相照片，放大倍數(shù)200倍；圖5是本發(fā)明實(shí)例5的金相照片，放大倍數(shù)400倍。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。一下各例中以Q235鋼為基體材料。實(shí)施例1氬弧熔覆用合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成配比為：鉻20％，硼8％，硅1％，碳2.6％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述合金元素含量計(jì)算出高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵和還原鐵粉的含量配方，稱(chēng)量粉末，將混合合金粉末原料倒入研缽中，研磨至合金粉末均勻，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；設(shè)置氬弧焊機(jī)進(jìn)行熔覆，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為8L/min，速度為120mm/min；熔覆完成后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。實(shí)施例2氬弧熔覆用合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成配比為：鉻20％，硼16％，硅2％，碳4％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述合金元素含量計(jì)算出高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵和還原鐵粉的含量配方，稱(chēng)量粉末，將混合合金粉末原料采用球磨機(jī)球磨2～8分鐘，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；設(shè)置氬弧焊機(jī)進(jìn)行熔覆，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為12L/min，速度為120mm/min；熔覆完成后，對(duì)其表面稍作打磨后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。實(shí)施例3氬弧熔覆用合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成配比為：鉻25％，硼8％，硅2％，碳3.3％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述合金元素含量計(jì)算出高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵和還原鐵粉的含量配方，稱(chēng)量粉末，將混合合金粉末原料倒入研缽中，研磨至合金粉末均勻，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；設(shè)置氬弧焊機(jī)進(jìn)行熔覆，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為8L/min，速度為120mm/min；熔覆完成后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。實(shí)施例4氬弧熔覆用合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成配比為：鉻25％，硼12％，硅1％，碳4％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述合金元素含量計(jì)算出高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵和還原鐵粉的含量配方，稱(chēng)量粉末，將混合合金粉末采用球磨機(jī)球磨2～8分鐘，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；設(shè)置氬弧焊機(jī)進(jìn)行熔覆，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為12L/min，速度為120mm/min；熔覆完成后，對(duì)其表面稍作打磨后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。實(shí)施例5氬弧熔覆用合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成配比為：鉻30％，硼16％，硅1％，碳3.3％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述合金元素含量計(jì)算出高碳鉻鐵、硅鐵、硼鐵和還原鐵粉的含量配方，稱(chēng)量粉末，將混合合金粉末采用球磨機(jī)球磨2～8分鐘，添加少許水玻璃作為粘結(jié)劑，濕混該合金粉末，均勻地涂覆在預(yù)置塊表面，使其自然陰干處24小時(shí)，然后放入烘干箱中，升溫至100～150℃，烘干2～4h；設(shè)置氬弧焊機(jī)進(jìn)行熔覆，調(diào)節(jié)熔覆電流為120A，氬氣流量為12L/min，速度為120mm/min；熔覆完成后，對(duì)其表面稍作打磨后，對(duì)涂層進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。以上實(shí)施例的硬度測(cè)試結(jié)果如下：實(shí)施例12345硬度/HV0.21344.51124.31772.4988.71926.2本發(fā)明的熔覆粉末可以用于冶金、礦山、石油和化工等領(lǐng)域耐磨損、耐腐蝕件的制造和修復(fù)，能夠有效提高零部件的使用壽命。同時(shí)該熔覆粉末相比同類(lèi)產(chǎn)品，所使用合金粉末價(jià)格較低廉，所采用的工藝方案成本亦較低，同時(shí)亦因使用設(shè)備為普通氬弧焊機(jī)，使得其適用范圍更廣，具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。上述實(shí)例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3