具有增強耐磨性的不銹鋼堆焊層的制作方法
【專利說明】具有増強耐磨性的不銹鋼堆焊層
[0001] 本申請是申請日為2007年2月13日，名稱為"具有增強耐磨性的不銹鋼堆焊層" 的中國專利申請200780013132. 6的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及用于電弧焊的合金組合物，且更特別地涉及具有增強耐磨性的不銹鋼 堆焊層（weldoverlay)組合物。
【背景技術】
[0003] 本節(jié)中的描述僅僅提供與本發(fā)明相關的【背景技術】信息，并且可能并不構成現有技 術。
[0004] 工業(yè)部件通常經受要求良好抗腐蝕性和耐磨性的操作和環(huán)境條件。這樣的工業(yè)部 件及其應用的實例尤其包括管道、加工設備和混合設備。這些工業(yè)部件通常包括不銹鋼堆 焊層以改善抗腐蝕性。
[0005] 盡管不銹鋼提供足夠的抗腐蝕性，但是它們的耐磨性相對不良。實際上，對于304 類型的奧氏體不銹鋼（硬度HRC25-35)，通過ASTMG65試驗測量的耐磨性低于普通碳素 鋼。410/420類型的馬氏體不銹鋼具有略微較好的耐磨性，因為它們典型的具有HRC40-50 的硬度水平。硬化的低合金鋼（HRC50-55)具有顯著更好的耐磨性。在圖1中示出了這些 磨損比較。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 通過向各種類型的不銹鋼例如316L和420的基質中引入次生相碳化鈦（TiC)和 /或碳化鈮（NbC)，提供了具有增強的耐磨性的不銹鋼堆焊層組合物。優(yōu)選地，在堆焊過程 中原位形成TiC和NbC析出物，同時使進入堆焊層基質固溶體中的碳（C)量最小化。本發(fā) 明的合金由于引入TiC和NbC類型的次生相碳化物因而具有增強的耐磨性。這些相的引入 導致顯著增強的耐磨性。
[0008] 在一種形式中，提供了一種316L型的不銹鋼堆焊層組合物，該組合物以質量百分 比計包含：約0. 5至約1. 5 %的碳、約0. 1 %至約2. 0 %的錳、約0. 1 %至約0. 9 %的硅、約 14. 0%至約18. 0 %的鉻、約6. 0 %至約10. 0%的鎳、約1. 5%至約3. 5 %的鉬、約0. 5 %至 約8. 0%的鈦和鈮、和少于約0. 15%的氮。在另外的形式中，碳占約1. 0%、錳占約1. 3%、 硅占約0.5%、鉻占約16. 0%、鎳占約8.0%、鉬占約2. 5%、鈦和鈮占約6. 1%、以及氮占約 0? 1%〇
[0009] 在另一種形式中，提供了一種420類型的不銹鋼堆焊層組合物，該組合物以質量 百分比計包含：約0. 5 %至約1. 5 %的碳、約0. 1 %至約2. 0 %的錳、約0. 1 %至約0. 9 %的 硅、約12. 0 %至約18. 0 %的鉻、約0. 1 %至約1. 8 %鉬、約0. 5 %至約8. 0 %的鈦和鈮、少 于約0. 15%的氮、和約0. 15%至約2.0%的釩。在另外的形式中，碳占約1. 1 %、錳占約 0. 75%、硅占約0. 5%、鉻占約14. 5%、鉬占約0. 5%、鈦和鈮占約6. 1%、氮占約0. 1%、以及 釩占約0.4%。
[0010] 以又一種形式中，提供了一種420類型的不銹鋼堆焊層組合物，該組合物以質量 百分比計包含：約0. 1 %至約1. 0 %的碳、約0. 1 %至約2. 0 %的錳、約0. 1 %至約1. 5 %的 硅、約11. 0%至約18. 0%的鉻、少于約6. 0 %的鎳、約0. 1 %至約2. 5%的鉬、約0. 5 %至約 8. 0%的鈦和鈮、少于約0. 15%的氮、和約0. 05%至約2. 0%的釩。在另外的形式中，碳占約 0. 5%、錳占約0. 7%、硅占約0. 7%、鉻占約13. 0%、鎳占約3. 0%、鉬占約1. 3%、鈦和鈮占 約2. 2%、氮占約0. 1%、以及釩占約0. 4%。
[0011] 根據本文提供的方法，通過在堆焊過程中原位生成選自碳化鈦和碳化鈮的析出物 來形成不銹鋼堆焊層。
【附圖說明】
[0012] 這里描述的附圖僅僅用于說明的目的，并且并不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范 圍。
[0013] 圖1是說明與硬化碳鋼比較的不銹鋼304和410的耐磨性的坐標圖。
[0014] 圖2是說明由根據本發(fā)明的組合物得到的試驗數據的坐標圖，將所述組合物堆焊 在碳素鋼板上并通過ASTMG65規(guī)程A測試；
[0015] 圖3a是根據本發(fā)明教導的316Ti/NbC的電子探針掃描；
[0016] 圖3b是根據本發(fā)明教導的420Ti/NbC的電子探針掃描；
[0017] 圖4a是說明根據本發(fā)明教導的316Ti/NbC顯微組織的顯微照片；及
[0018] 圖4b是說明根據本發(fā)明教導的420Ti/NbC顯微組織的顯微照片。
[0019] 發(fā)明詳述
[0020] 下述說明在本質上僅僅是示例性的，而不意圖用來限制當前的發(fā)明、應用或使用。 應當理解的是在所有附圖中，相應的附圖標記表示相同或相應的部分和特征。
[0021] 通過向各種類型的不銹鋼例如316L和420的基質中引入次生相碳化鈦（TiC)和 /或碳化鈮（NbC)，提供了具有增強耐磨性的不銹鋼堆焊層組合物。優(yōu)選地，在堆焊過程中 原位形成TiC和NbC析出物，同時使進入堆焊層基質固溶體中的碳（C)量最小化。
[0022] 參考下表1，以"堆焊層A"、"堆焊層B"和"堆焊層C"列出三（3)種根據本發(fā)明的 不銹鋼堆焊層組合物（包括元素的目標百分數和百分數范圍，均以重量計）。
[0023]表1
【主權項】
1. 一種不銹鋼堆焊層組合物，以質量百分比計包含： I. 1至1. 5%的碳； 0. 1 %至2.0%的錳； 0. 1%至0. 9%的硅； 14. 0%至 18. 0%的鉻； 6. 0%至 10. 0%的鎳； 1. 5%至3. 5%的鉬； 0. 5 %至8. 0 %的鈦和銀元素兩者；和 多于0%且少于0. 15%的氮。
2. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中錳含量是1. 3%。
3. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中硅含量是0. 5%。
4. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉻含量是16. 0%。
5. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鎳含量是8. 0%。
6. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉬含量是2. 5%。
7. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鈦和鈮的含量是6. 1 %。
8. 根據權利要求1所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中氮含量是0. 1 %。
9. 一種不銹鋼堆焊層組合物，以質量百分比計包含： 0. 1 %至2.0%的錳； 0. 1%至0. 9%的硅； 12. 0%至 18. 0%的鉻； 0. 1 %至1. 8%的鉬； 0. 5 %至8. 0 %的鈦和鈮元素兩者； 0. 1 %至0. 15%的氮；和 0? 05%至 2. 0% 的釩。
10. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中錳含量是0. 75%。
11. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中硅含量是0. 5%。
12. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉻含量是14. 5%。
13. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉬含量是0. 5%。
14. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鈦和鈮的含量是6. 1 %。
15. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中氮含量是0. 1 %。
16. 根據權利要求9所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中釩含量是0. 4%。
17. -種不銹鋼堆焊層組合物，以質量百分比計包含： 0. 1%至1. 0%的碳； 0. 1 %至2. 0%的錳； 0. 1%至1. 5%的硅； 11. 0%至 18. 0%的鉻； 大于0 %且少于6. 0 %的鎳； 0. 1 %至2. 5%的鉬； 0. 5 %至8. 0 %的鈦和鈮元素兩者； 0. 1至0. 15 %的氮；和 0? 05%至 2. 0%釩。
18. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中錳含量是0. 7%。
19. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中硅含量是0. 7%。
20. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉻含量是13. 0%。
21. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鎳含量是3. 0%。
22. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鉬含量是1. 3%。
23. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中鈦和鈮的含量是2. 2%。
24. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中氮含量是0. 1 %。
25. 根據權利要求17所述的不銹鋼堆焊層組合物，其中釩含量是0. 4%。
【專利摘要】通過在各種類型不銹鋼例如316L和420的基質中引入次生相碳化鈦(TiC)和/或碳化鈮(NbC)，提供了具有增強耐磨性的不銹鋼堆焊層組合物。優(yōu)選地，在堆焊過程中原位形成TiC和NbC析出物，同時使進入堆焊層基質固溶體中的碳(C)量最小化。
【IPC分類】C22C38-58, C22C38-50
【公開號】CN104789893
【申請?zhí)枴緾N201510126650
【發(fā)明人】R·門農, J·G·沃林, F·L·勒克萊爾
【申請人】司多迪公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2007年2月13日
【公告號】CA2642764A1, CN101421429A, US8124007, US20070187458, WO2007097939A2, WO2007097939A3