CN109355653A - 用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 - Google Patents
用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109355653A CN109355653A CN201711418286.5A CN201711418286A CN109355653A CN 109355653 A CN109355653 A CN 109355653A CN 201711418286 A CN201711418286 A CN 201711418286A CN 109355653 A CN109355653 A CN 109355653A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy powder
- perforating head
- alloy
- preparation
- reparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 208000025599 Heat Stress disease Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000012387 aerosolization Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000009700 powder processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
-
- B22F1/0003—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0848—Melting process before atomisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末，包括如下质量百分比的组成：0.12～0.25％C；2.0～4.0％Cr；0.4～0.8％Si；0.5～1.5％W；1.0～3.0％Mo；4.0～8.0％Ni；0.5～2.0％Al；0.3～0.7％Mn；0.2～0.5％V；0.1～0.3％Ce；余量为Fe及不可避免的微量杂质。上述合金粉末采用中频感应电炉熔炼后惰性气体雾化制备而得。本发明的合金粉末可直接在穿孔顶头基材上进行激光熔覆且与穿孔顶头的材质成分相近，熔覆层与基材冶金结合牢固，急冷急热冲击不开裂，高温下具有良好的强韧性、耐磨性、抗冲击和热疲劳，高温自发形成的氧化膜致密、完整、结合力好。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金镀覆材料，尤其是涉及一种穿孔顶头修复用合金粉末，同时涉及其制备方法。
背景技术
穿孔顶头是生产无缝管材的重要模具之一。在无缝管材的斜轧热穿孔过程中，穿孔顶头直接与高温管坯接触，需承受着高温、轴向压力、径向压力、切向应力、旋转摩擦力，急冷急热交变循环、热应力等综合作用。在这种恶劣的工况条件下，穿孔顶头常以粘钢、塌鼻、开裂等形式失效，成为了消耗量最大的制管模具，并严重影响着无缝钢管的质量、产量以及生产成本。
常作为穿孔顶头的材料有合金钢(主要为热作模具钢和低碳合金钢)和钼合金。钼合金穿孔顶头虽然具有较好使用性能，但其成本较高，使用寿命也较短，未能得到广泛地应用和推广，因此当前我国广泛使用穿孔顶头材料仍是成本相对较低的合金钢，针对合金钢顶头也有其预先进行表面处理以强化顶头主体强度延长使用寿命的方法，例如中国专利申请CN2014100075012公开了一种无缝钢管轧机穿孔顶头表面强化方法，主要是在顶头表面采用钎焊方式焊接钴基合金耐磨层从而达到提高顶头机械性能的目的，然而该方法仅针对可有效工作的顶头，并未指出失效后的合金钢顶头如何修复。
针对大量失效的合金钢穿孔顶头，采用修复的方法延长其使用寿命具有显著的经济效益和社会效益。激光熔覆技术以其良好的冶金结合、较低的基体热变形和熔覆层稀释率、致密的组织、优异的覆层性能、以及易实现选区熔覆等优点而成为了材料修复领域的新兴技术。为此，研制一种适应穿孔顶头工况条件、低成本、高寿命的激光熔覆用穿孔顶头修复材料，实现合金钢穿孔顶头的修复再利、延长使用寿命，具有巨大的经济效益，也是无缝钢管生产领域的迫切需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种适应无缝管材热穿孔顶头的工况条件，具有高温强韧性、热强性及热疲劳性能等优异综合性能的激光熔覆用新型合金粉末材料，可用于激光熔覆技术修复合金钢穿孔顶头延长其使用寿命，并提高无缝管材的穿孔质量和数量。
本发明的技术方案是提供一种用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末，包括如下质量百分比的组成：0.12～0.25％C；2.0～4.0％Cr；0.4～0.8％Si；0.5～1.5％W；1.0～3.0％Mo；4.0～8.0％Ni；0.5～2.0％Al；0.3～0.7％Mn；0.2～0.5％V；0.1～0.3％Ce；余量为Fe及不可避免的微量杂质。
本发明还提供上述合金粉末的制备方法，采用中频感应电炉熔炼后惰性气体雾化制备而得，包括如下步骤：
S1.按照配比称取原材料，并装入中频感应炉内；
S2.真空升温，然后充入惰性气体对合金进行熔炼；
S3.将步骤S2的合金熔液出炉并缓慢倒入中间漏包，并在惰性气体介质下雾化，得到合金粉末。
所述步骤S1中将原材料中碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块放置在补料口，在其他原材料熔化后将碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块依次加入，其中金属硅和稀土硅铁合金中Ce最终作为合金粉末的成分，能够改善合金粉末加工性能，另外金属硅和稀土硅铁合金具有一定脱氧能力与脱氧能力更强的铝协同作用起到更好脱氧作用；加入补料时中频感应炉内的温度控制在1550～1620℃。
所述步骤S3中合金熔液出炉温度维持在1700～1750℃。
所述步骤S3中惰性气体介质的雾化压力为2～5MPa。
所述步骤S3中中间漏包采取保温措施，保证了气雾化过程中合金熔液的过热度，不易堵包，同时也提高了合金粉末的球形度和收得率，其中合金粉末球形度高有利于提高合金粉末熔覆层的组织均匀度和致密性，使熔覆层不易开裂，且耐磨耐蚀性良好。
本发明的优点和有益效果：
1)本发明的合金粉末具有良好的激光熔覆工艺性能：无须预热、无须先熔覆一层过渡层，可以直接在穿孔顶头基材上进行激光熔覆。
2)本发明的合金粉末的激光熔覆层，在高温下具有良好的强韧性、耐磨性、抗冲击和热疲劳；高温自发形成的氧化膜致密、完整、结合力好。
3)本发明的合金粉末与穿孔顶头的材质成分相近，熔覆层与基材冶金结合牢固，急冷急热冲击不开裂。
4)本发明的合金粉末为铁基粉末，成本低、综合性能优越，易于推广和应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明根据穿孔顶头特性和激光熔敷工艺特性，为获得硬度高、耐磨损、与穿孔顶头表面结合良好的修复用合金粉末，对合金粉末进行了优化设计，在低碳钢的基础上，利用合金化原理，提升合金的综合性能：1)合金粉末的基体组织为贝氏体组织，使合金具有综合的强韧性、良好的耐磨性；2)净化晶界，减少杂质元素在晶界上的偏聚，增加晶界强度以提升合金的高温热强性；3)稳定组织，提高合金的热硬性；4)通过致密完整结合牢固的氧化膜，达到隔热、润滑的效果，提升合金使用寿命。成分设计原理如下：
C：提高合金的强度；与合金元素形成合金碳化物，提高合金的硬度；本发明碳含量为0.12～0.25％，碳含量过多会降低合金的韧塑性，碳含量过低会降低合金的强度(特别是屈服强度)；
Cr：形成合金碳化物，提高熔覆层的耐磨性；同时形成致密氧化膜，增加润滑性；
Mn：增进合金的硬化深度，增加熔覆层的耐磨性；
Si：提升熔覆层的稳定性和耐热性；增加氧化层与基体的结合力；
Ni：同时提升熔覆层的高温强度和韧性；阻止高温下晶粒长大；
Mo、W：强碳化物形成元素，强化组织，同时提高合金热稳定性和耐磨性；
Al：提高熔覆层高温硬度；形成致密的Al2O3氧化膜，有润滑、减少摩擦的作用；
V：细化晶粒；提高熔覆层的高温抗蠕变性能；
Ce：稀土元素Ce阻碍碳原子的扩散并使晶界能降低，减少有害杂质在晶界上的偏聚，从而达到净化晶界的效果，最终提升晶界强度以提高熔覆层的高温热强性；增加熔覆层表面氧化膜的致密度，提高氧化膜的抗剥落性。
实施例1
按照如下质量百分比称取原材料：0.2％C；3.5％Cr；0.5％Si；1.5％W；2.5％Mo；6.0％Ni；0.7％Al；0.5％Mn；0.2％V；0.2％Ce、Fe为余量，其中Ce以稀土硅铁合金(Ce含量30％)形式加入；
将称好的原材料装入中频感应炉内，其中碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块放置在补料口，中频率熔炼室抽真空至5Pa，打开中频感应炉电源缓慢增加功率升温；待炉料完全熔化，关闭真空泵组，充入接近当地大气压的氩气；缓慢降低中频电源功率，待炉温降至1550～1580℃，依次从从熔料炉补料口加入碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金；增大中频感应熔炼炉电源的功率，在1700～1750℃将合金熔液缓慢倒入雾化中间漏包中进行雾化，雾化介质为氮气、雾化压力为3.5MPa；雾化完成待粉末冷却至室温，在氩气气氛保护的超声波振动筛中进行筛分，得到不同规格段的成品粉末；将成品粉末充氩气包装。
实施例2
按照如下质量百分比称取原材料：0.12％C；4.0％Cr；0.8％Si；1.0％W；1.5％Mo；8.0％Ni；1.5％Al；0.7％Mn；0.4％V；0.3％Ce、Fe为余量，其中Ce以稀土硅铁合金(Ce含量30％)形式加入；
将称好的原材料装入中频感应炉内，其中碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块放置在补料口，中频率熔炼室抽真空至5Pa，打开中频感应炉电源缓慢增加功率升温；待炉料完全熔化，关闭真空泵组，充入接近当地大气压的氩气；缓慢降低中频电源功率，待炉温降至1580～1620℃，依次从从熔料炉补料口加入碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金；增大中频感应熔炼炉电源的功率，在1700～1750℃将合金熔液缓慢倒入雾化中间漏包中进行雾化，雾化介质为氮气、雾化压力为5MPa；雾化完成待粉末冷却至室温，在氩气气氛保护的超声波振动筛中进行筛分，得到不同规格段的成品粉末；将成品粉末充氩气包装。
按照如下质量百分比称取原材料：0.25％C；2.0％Cr；0.4％Si；0.5％W；3.0％Mo；4.0％Ni；2.0％Al；0.3％Mn；0.5％V；0.1％Ce、Fe为余量，其中Ce以稀土硅铁合金(Ce含量30％)形式加入；
将称好的原材料装入中频感应炉内，其中碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块放置在补料口，中频率熔炼室抽真空至5Pa，打开中频感应炉电源缓慢增加功率升温；待炉料完全熔化，关闭真空泵组，充入接近当地大气压的氩气；缓慢降低中频电源功率，待炉温降至1580～1620℃，依次从从熔料炉补料口加入碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金；增大中频感应熔炼炉电源的功率，在1700～1750℃将合金熔液缓慢倒入雾化中间漏包中进行雾化，雾化介质为氮气、雾化压力为5MPa；雾化完成待粉末冷却至室温，在氩气气氛保护的超声波振动筛中进行筛分，得到不同规格段的成品粉末；将成品粉末充氩气包装。
本发明实施例1的合金粉末修复穿孔顶头的性能测试过程及结果如下：
第一组：选用53～125um规格的合金粉末，在直径为108mm的H13穿孔顶头上，设定激光功率为2000W、激光束扫描速率为5mm/s、送粉量为60g/min，熔覆后得到熔覆层。
第二组：同第一组的工艺，在直径为108mm的20CrNiSiW穿孔顶头上进行激光熔覆。
第三组：同第一组的工艺，在直径为108mm的15Cr2Ni3MoW穿孔顶头上进行激光熔覆。
将第一组、第二组和第三组修复后的穿孔顶头用于16Mn无缝钢管的穿管实验，每只无缝钢管的续穿时间为12～16秒。第一组、第二组和第三组修复后的穿孔顶头穿管320次后，工作锥面光滑，无裂纹。继续穿管直到出现疲劳裂纹，第一组穿管次数达620次，第二组达到595次，第三组达到650次。实施例2、3的合金粉末对穿孔顶头进行修复具有相似的效果；且本发明合金粉末修复其他材质的穿孔顶头，穿管试验也达到了相似的优异效果，大大延长了穿孔顶头的使用寿命。
本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合合金镀覆材料领域的市售产品。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末，其特征在于，包括如下质量百分比的组成：0.12～0.25％C；2.0～4.0％Cr；0.4～0.8％Si；0.5～1.5％W；1.0～3.0％Mo；4.0～8.0％Ni；0.5～2.0％Al；0.3～0.7％Mn；0.2～0.5％V；0.1～0.3％Ce；余量为Fe及不可避免的微量杂质。
2.权利要求1所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按照配比称取原材料，并装入中频感应炉内；
S2.真空升温，然后充入惰性气体对合金进行熔炼；
S3.将步骤S2的合金熔液出炉并缓慢倒入中间漏包，并在惰性气体介质下雾化，得到合金粉末。
3.根据权利要求2所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中将原材料中碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块放置在补料口，在其他原材料熔化后将碳块、金属锰、金属硅、纯铝块和稀土硅铁合金块依次加入。
4.根据权利要求3所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，加入补料时中频感应炉内的温度控制在1550～1620℃。
5.根据权利要求2所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中合金熔液出炉温度维持在1700～1750℃。
6.根据权利要求2所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中惰性气体介质的雾化压力为2～5MPa。
7.根据权利要求2所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中中间漏包采取保温措施。
8.权利要求1所述的用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末的使用方法，其特征在于，激光熔覆时采用的参数为激光功率为1800～2200W，激光束扫描速率为4～6mm/s，送粉量为50～70g/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711418286.5A CN109355653A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711418286.5A CN109355653A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109355653A true CN109355653A (zh) | 2019-02-19 |
Family
ID=65349788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711418286.5A Pending CN109355653A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109355653A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109778185A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 安徽煜宸激光技术有限公司 | 一种激光熔覆用高温高耐磨合金粉末材料及制备方法 |
| CN110205561A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-06 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种强化无缝钢管穿孔顶头及其制备方法 |
| CN110273154A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-24 | 燕山大学 | 一种耐高温磨损合金涂层及其制备方法、一种强化碾环机垫板及其制备方法 |
| CN110344053A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 贵州大学 | 一种高强贝氏体钢激光修复用合金粉末及其制备方法 |
| CN111441049A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-24 | 济南大学 | 一种用于12CrNi3凸轮轴再制造的激光熔覆粉末及其制备方法 |
| CN111809177A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-23 | 宁波中物力拓超微材料有限公司 | 用于模具修复的激光熔覆合金粉末及其制备方法 |
| CN111826650A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-27 | 包头市宏正机械科技有限公司 | 一种激光熔覆复合粉末及熔覆方法 |
| CN112474808A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-12 | 九江职业大学应用技术研究所 | 一种无缝钢管穿孔顶头及其制备方法 |
| WO2021208181A1 (zh) * | 2020-04-14 | 2021-10-21 | 北京科技大学 | 一种低温高韧高温高强及高淬透性热模钢及制备技术 |
| CN115491670A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-12-20 | 江苏华洋新思路能源装备股份有限公司 | 一种无逢钢管穿孔顶头 |
| CN116987952A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-11-03 | 重庆材料研究院有限公司 | 农机装备用高耐磨、耐蚀合金粉末的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101974724A (zh) * | 2010-11-24 | 2011-02-16 | 上海交通大学 | 高强韧性激光熔敷涂层用铁基合金粉末 |
| CN104250801A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 沈阳大陆激光成套设备有限公司 | 一种热轧无缝钢管输送辊道激光熔覆耐磨、抗热合金涂层工艺方法 |
| CN106011846A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山西春明激光科技有限公司 | 一种激光熔覆用铁基合金粉末材料 |
| CN107557781A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-09 | 天津铸金科技开发股份有限公司 | 一种激光熔覆工艺用高硬度耐蚀合金粉末及其制备方法 |
-
2017
- 2017-12-25 CN CN201711418286.5A patent/CN109355653A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101974724A (zh) * | 2010-11-24 | 2011-02-16 | 上海交通大学 | 高强韧性激光熔敷涂层用铁基合金粉末 |
| CN104250801A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 沈阳大陆激光成套设备有限公司 | 一种热轧无缝钢管输送辊道激光熔覆耐磨、抗热合金涂层工艺方法 |
| CN106011846A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山西春明激光科技有限公司 | 一种激光熔覆用铁基合金粉末材料 |
| CN107557781A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-09 | 天津铸金科技开发股份有限公司 | 一种激光熔覆工艺用高硬度耐蚀合金粉末及其制备方法 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109778185A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 安徽煜宸激光技术有限公司 | 一种激光熔覆用高温高耐磨合金粉末材料及制备方法 |
| CN110205561A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-06 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种强化无缝钢管穿孔顶头及其制备方法 |
| CN110273154A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-24 | 燕山大学 | 一种耐高温磨损合金涂层及其制备方法、一种强化碾环机垫板及其制备方法 |
| CN110344053B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-05-25 | 贵州大学 | 一种高强贝氏体钢激光修复用合金粉末及其制备方法 |
| CN110344053A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 贵州大学 | 一种高强贝氏体钢激光修复用合金粉末及其制备方法 |
| CN111441049A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-24 | 济南大学 | 一种用于12CrNi3凸轮轴再制造的激光熔覆粉末及其制备方法 |
| WO2021208181A1 (zh) * | 2020-04-14 | 2021-10-21 | 北京科技大学 | 一种低温高韧高温高强及高淬透性热模钢及制备技术 |
| US11959158B2 (en) | 2020-04-14 | 2024-04-16 | University Of Science & Technology Beijing | Hot-work die steel with high toughness at low temperatures and high strength at high temperatures and high hardenability and preparation method thereof |
| CN111809177A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-23 | 宁波中物力拓超微材料有限公司 | 用于模具修复的激光熔覆合金粉末及其制备方法 |
| CN111809177B (zh) * | 2020-06-23 | 2022-10-14 | 宁波中物力拓超微材料有限公司 | 用于模具修复的激光熔覆合金粉末及其制备方法 |
| CN111826650A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-27 | 包头市宏正机械科技有限公司 | 一种激光熔覆复合粉末及熔覆方法 |
| CN112474808A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-12 | 九江职业大学应用技术研究所 | 一种无缝钢管穿孔顶头及其制备方法 |
| CN115491670A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-12-20 | 江苏华洋新思路能源装备股份有限公司 | 一种无逢钢管穿孔顶头 |
| CN116987952A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-11-03 | 重庆材料研究院有限公司 | 农机装备用高耐磨、耐蚀合金粉末的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109355653A (zh) | 用于穿孔顶头修复的激光熔覆合金粉末及其制备、使用方法 | |
| CN102069355B (zh) | 一种镐形截齿的生产方法 | |
| CN105033507B (zh) | 一种用于热作模具修复堆焊的专用焊条 | |
| CN102029482B (zh) | 一种用于热锻压模具修复的气保护堆焊药芯焊丝 | |
| CN105057926B (zh) | 一种用于热作模具修复堆焊的专用药芯焊丝 | |
| CN101338428A (zh) | 镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺 | |
| CN102851597B (zh) | 一种抗磨蚀沉没辊轴套及其制造方法 | |
| CN102912240B (zh) | 激光熔覆制备高硼抗磨合金方法 | |
| CN104250801A (zh) | 一种热轧无缝钢管输送辊道激光熔覆耐磨、抗热合金涂层工艺方法 | |
| CN102528016B (zh) | 金属注射成形用合金钢粉及其制备方法 | |
| CN105779861B (zh) | 一种耐磨高钒氮高速钢型钢轧辊及其制造方法 | |
| CN102719708A (zh) | 激光熔覆高韧高硬镍基合金粉末及其制备方法 | |
| CN102319897A (zh) | 一种喷射成形高钒高速钢复合轧辊的制造方法 | |
| CN103789656B (zh) | 一种含钨-铬-钒高锰耐磨钢及其制备方法 | |
| CN105081612B (zh) | 一种用于热作模具的等离子弧堆焊合金粉末 | |
| CN109355652A (zh) | 激光熔覆用镍基合金粉末及其制备方法 | |
| CN105665959A (zh) | 一种用于压铸模具焊接和修复的堆焊药芯焊丝 | |
| CN106756994A (zh) | 一种激光熔覆涂层的镍基复合粉末及制备涂层的方法 | |
| CN102554497A (zh) | 一种细晶粒高强度钢筋co2电弧焊用药芯焊丝 | |
| CN105171275A (zh) | 一种用于热锻压模具修复的高硬度气保护堆焊药芯焊丝 | |
| CN114351047A (zh) | 等离子熔覆用铁基合金粉末及制备方法和等离子熔覆方法 | |
| CN105081611A (zh) | 一种专用于热作模具修复堆焊的细径药芯焊丝 | |
| CN104498774A (zh) | 一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末及其制备方法 | |
| CN106480449A (zh) | 一种激光制造大型型材万能轧机水平辊的方法 | |
| CN101892441A (zh) | 一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190219 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |