一种Nb致超细晶化Fe基高耐磨蚀激光熔覆层及其熔覆工艺

本发明涉及激光熔覆，具体为nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层及其熔覆工艺。

背景技术：

1、27simn钢应用于液压支架时，不仅要承受冲击磨损，还需应对腐蚀破坏，为了延长液压支架的服役寿命，可以通过激光熔覆的细化fe基熔覆层的晶粒尺寸。

2、专利zl202010690870.1公开了一种高耐蚀亚微-纳米晶fe基激光熔覆层及其制备方法，该方法是将一定比例合金粉末混合，之后通过水玻璃作为粘接剂将合金粉末预置在基材表面，对预置层进行熔覆，从而获得超细晶fe基激光熔覆层。本方法对粉末粒径要求较高，需采用梯度粒径合金粉末，即还原铁粉粒径范围为60μm-160μm，钒铁粉粒径范围为20μm-40μm，石墨粉粒径范围为8μm-12μm，如采用同步送粉的方式不易实现，合金粉末粒径过细时容易堵塞送粉头。专利zl 2023109602157公开了一种可自钝化高耐蚀fe-vc复合激光熔覆层及其制备方法，该方法通过对基材强制冷却，获得了高耐蚀性的超细晶fe基激光熔覆层。通过强制冷却基材获取高耐蚀性熔覆层的冷却速度不容易控制，工艺性复杂。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层及其熔覆工艺。

2、为了解决上述技术问题，本发明nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，在27simn钢基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，熔覆所用的合金粉末组成为：60.6wt.％的还原铁粉，32.4wt.％的钒铁粉、6.1wt.％的石墨粉以及0.9wt.％的铌粉。

3、优选的，所述的钒铁粉为钒质量含量为48％的fev50，还原铁粉为球形还原铁粉，钒铁粉、石墨粉和球形还原铁粉的粒径范围均为100-200目，铌粉粒径为400-600目。

4、优选的，采用同步送粉方式进行熔覆。

5、优选的，所述激光熔覆的参数为：激光功率1000w、熔覆头距离基材表面24mm、搭接率为35％、脉冲频率4500hz、占空比95％、熔覆速度12mm/s、使用流量为6l/min的纯氩作为送粉气、使用流量为16l/min的纯氩作为保护气。

6、本发明nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层，采用前述任何一项熔覆工艺制得。

7、本发明的有益效果是：本发明适量nb元素促进了等轴晶粒尺寸的减小和树枝晶的尺寸的变短，晶粒尺寸减小的同时，晶界密度增大，往往晶界处更易受到腐蚀，但有利于腐蚀产物的快速形成，有效避免了腐蚀介质渗入到基体内部。本发明熔覆层平均晶粒尺寸达到亚微米超细晶尺度，为0.96μm，熔覆层平均显微硬度最高达到960hv0.2，且熔覆层呈现出高耐腐蚀性，与27simn基材相比，抗磨蚀性能是27simn基材的7.3倍。并且由于合金粉末特别的配比，使得合金粉末不需要太细，可以采用同轴送粉的方式在不需要强制冷却的条件下进行激光熔覆，工艺简单。

技术特征：

1.一种nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，其特征在于：在27simn钢基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，熔覆所用的合金粉末组成为：60.6wt.％的还原铁粉，32.4wt.％的钒铁粉、6.1wt.％的石墨粉以及0.9wt.％的铌粉。

2.根据权利要求1所述的nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，其特征在于：所述的钒铁粉为钒质量含量为48％的fev50，还原铁粉为球形还原铁粉，钒铁粉、石墨粉和球形还原铁粉的粒径范围均为100-200目，铌粉粒径为400-600目。

3.根据权利要求2所述的nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，其特征在于：采用同步送粉方式进行熔覆。

4.根据权利要求3所述的nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，其特征在于：所述激光熔覆的参数为：激光功率1000w、熔覆头距离基材表面24mm、搭接率为35％、脉冲频率4500hz、占空比95％、熔覆速度12mm/s、使用流量为6l/min的纯氩作为送粉气、使用流量为16l/min的纯氩作为保护气。

5.一种nb致超细晶化fe基高耐磨蚀激光熔覆层，其特征在于：采用如权利要求1-4中任何一项熔覆工艺制得。

技术总结本发明公开了一种Nb致超细晶化Fe基高耐磨蚀激光熔覆层及其熔覆工艺，本发明Nb致超细晶化Fe基高耐磨蚀激光熔覆层熔覆工艺，在27SiMn钢基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，熔覆所用的合金粉末组成为：60.6wt.％的还原铁粉，32.4wt.％的钒铁粉、6.1wt.％的石墨粉以及0.9wt.％的铌粉。本发明熔覆层平均晶粒尺寸达到亚微米超细晶尺度，为0.96μm，熔覆层平均显微硬度最高达到960HV<subgt;0.2</subgt;，且熔覆层呈现出高耐腐蚀性，与27SiMn基材相比，抗磨蚀性能是27SiMn基材的7.3倍。并且由于合金粉末特别的配比，使得合金粉末不需要太细，可以采用同轴送粉的方式在不需要强制冷却的条件下进行激光熔覆，工艺简单。技术研发人员：张辉,刘义松,赵伟,吕月霞,高海瑞,刘金刚受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2025/1/6