具有增强耐磨性的不锈钢堆焊层的制作方法
【专利说明】具有増强耐磨性的不锈钢堆焊层
[0001] 本申请是申请日为2007年2月13日，名称为"具有增强耐磨性的不锈钢堆焊层" 的中国专利申请200780013132. 6的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于电弧焊的合金组合物，且更特别地涉及具有增强耐磨性的不锈钢 堆焊层（weldoverlay)组合物。
【背景技术】
[0003] 本节中的描述仅仅提供与本发明相关的【背景技术】信息，并且可能并不构成现有技 术。
[0004] 工业部件通常经受要求良好抗腐蚀性和耐磨性的操作和环境条件。这样的工业部 件及其应用的实例尤其包括管道、加工设备和混合设备。这些工业部件通常包括不锈钢堆 焊层以改善抗腐蚀性。
[0005] 尽管不锈钢提供足够的抗腐蚀性，但是它们的耐磨性相对不良。实际上，对于304 类型的奥氏体不锈钢（硬度HRC25-35)，通过ASTMG65试验测量的耐磨性低于普通碳素 钢。410/420类型的马氏体不锈钢具有略微较好的耐磨性，因为它们典型的具有HRC40-50 的硬度水平。硬化的低合金钢（HRC50-55)具有显著更好的耐磨性。在图1中示出了这些 磨损比较。
[0006] 发明概述
[0007] 通过向各种类型的不锈钢例如316L和420的基质中引入次生相碳化钛（TiC)和 /或碳化铌（NbC)，提供了具有增强的耐磨性的不锈钢堆焊层组合物。优选地，在堆焊过程 中原位形成TiC和NbC析出物，同时使进入堆焊层基质固溶体中的碳（C)量最小化。本发 明的合金由于引入TiC和NbC类型的次生相碳化物因而具有增强的耐磨性。这些相的引入 导致显著增强的耐磨性。
[0008] 在一种形式中，提供了一种316L型的不锈钢堆焊层组合物，该组合物以质量百分 比计包含：约0. 5至约1. 5 %的碳、约0. 1 %至约2. 0 %的锰、约0. 1 %至约0. 9 %的硅、约 14. 0%至约18. 0 %的铬、约6. 0 %至约10. 0%的镍、约1. 5%至约3. 5 %的钼、约0. 5 %至 约8. 0%的钛和铌、和少于约0. 15%的氮。在另外的形式中，碳占约1. 0%、锰占约1. 3%、 硅占约0.5%、铬占约16. 0%、镍占约8.0%、钼占约2. 5%、钛和铌占约6. 1%、以及氮占约 0? 1%〇
[0009] 在另一种形式中，提供了一种420类型的不锈钢堆焊层组合物，该组合物以质量 百分比计包含：约0. 5 %至约1. 5 %的碳、约0. 1 %至约2. 0 %的锰、约0. 1 %至约0. 9 %的 硅、约12. 0 %至约18. 0 %的铬、约0. 1 %至约1. 8 %钼、约0. 5 %至约8. 0 %的钛和铌、少 于约0. 15%的氮、和约0. 15%至约2.0%的钒。在另外的形式中，碳占约1. 1 %、锰占约 0. 75%、硅占约0. 5%、铬占约14. 5%、钼占约0. 5%、钛和铌占约6. 1%、氮占约0. 1%、以及 钒占约0.4%。
[0010] 以又一种形式中，提供了一种420类型的不锈钢堆焊层组合物，该组合物以质量 百分比计包含：约0. 1 %至约1. 0 %的碳、约0. 1 %至约2. 0 %的锰、约0. 1 %至约1. 5 %的 硅、约11. 0%至约18. 0%的铬、少于约6. 0 %的镍、约0. 1 %至约2. 5%的钼、约0. 5 %至约 8. 0%的钛和铌、少于约0. 15%的氮、和约0. 05%至约2. 0%的钒。在另外的形式中，碳占约 0. 5%、锰占约0. 7%、硅占约0. 7%、铬占约13. 0%、镍占约3. 0%、钼占约1. 3%、钛和铌占 约2. 2%、氮占约0. 1%、以及钒占约0. 4%。
[0011] 根据本文提供的方法，通过在堆焊过程中原位生成选自碳化钛和碳化铌的析出物 来形成不锈钢堆焊层。
【附图说明】
[0012] 这里描述的附图仅仅用于说明的目的，并且并不意图以任何方式限制本发明的范 围。
[0013] 图1是说明与硬化碳钢比较的不锈钢304和410的耐磨性的坐标图。
[0014] 图2是说明由根据本发明的组合物得到的试验数据的坐标图，将所述组合物堆焊 在碳素钢板上并通过ASTMG65规程A测试；
[0015] 图3a是根据本发明教导的316Ti/NbC的电子探针扫描；
[0016] 图3b是根据本发明教导的420Ti/NbC的电子探针扫描；
[0017] 图4a是说明根据本发明教导的316Ti/NbC显微组织的显微照片；及
[0018] 图4b是说明根据本发明教导的420Ti/NbC显微组织的显微照片。
[0019] 发明详述
[0020] 下述说明在本质上仅仅是示例性的，而不意图用来限制当前的发明、应用或使用。 应当理解的是在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。
[0021] 通过向各种类型的不锈钢例如316L和420的基质中引入次生相碳化钛（TiC)和 /或碳化铌（NbC)，提供了具有增强耐磨性的不锈钢堆焊层组合物。优选地，在堆焊过程中 原位形成TiC和NbC析出物，同时使进入堆焊层基质固溶体中的碳（C)量最小化。
[0022] 参考下表1，以"堆焊层A"、"堆焊层B"和"堆焊层C"列出三（3)种根据本发明的 不锈钢堆焊层组合物（包括元素的目标百分数和百分数范围，均以重量计）。
[0023]表1
【主权项】
1. 一种不锈钢堆焊层组合物，以质量百分比计包含： I. 1至1. 5%的碳； 0. 1 %至2.0%的锰； 0. 1%至0. 9%的硅； 14. 0%至 18. 0%的铬； 6. 0%至 10. 0%的镍； 1. 5%至3. 5%的钼； 0. 5 %至8. 0 %的钛和银元素两者；和 多于0%且少于0. 15%的氮。
2. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中锰含量是1. 3%。
3. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中硅含量是0. 5%。
4. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中铬含量是16. 0%。
5. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中镍含量是8. 0%。
6. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钼含量是2. 5%。
7. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钛和铌的含量是6. 1 %。
8. 根据权利要求1所述的不锈钢堆焊层组合物，其中氮含量是0. 1 %。
9. 一种不锈钢堆焊层组合物，以质量百分比计包含： 0. 1 %至2.0%的锰； 0. 1%至0. 9%的硅； 12. 0%至 18. 0%的铬； 0. 1 %至1. 8%的钼； 0. 5 %至8. 0 %的钛和铌元素两者； 0. 1 %至0. 15%的氮；和 0? 05%至 2. 0% 的钒。
10. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中锰含量是0. 75%。
11. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中硅含量是0. 5%。
12. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中铬含量是14. 5%。
13. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钼含量是0. 5%。
14. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钛和铌的含量是6. 1 %。
15. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中氮含量是0. 1 %。
16. 根据权利要求9所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钒含量是0. 4%。
17. -种不锈钢堆焊层组合物，以质量百分比计包含： 0. 1%至1. 0%的碳； 0. 1 %至2. 0%的锰； 0. 1%至1. 5%的硅； 11. 0%至 18. 0%的铬； 大于0 %且少于6. 0 %的镍； 0. 1 %至2. 5%的钼； 0. 5 %至8. 0 %的钛和铌元素两者； 0. 1至0. 15 %的氮；和 0? 05%至 2. 0%钒。
18. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中锰含量是0. 7%。
19. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中硅含量是0. 7%。
20. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中铬含量是13. 0%。
21. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中镍含量是3. 0%。
22. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钼含量是1. 3%。
23. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钛和铌的含量是2. 2%。
24. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中氮含量是0. 1 %。
25. 根据权利要求17所述的不锈钢堆焊层组合物，其中钒含量是0. 4%。
【专利摘要】通过在各种类型不锈钢例如316L和420的基质中引入次生相碳化钛(TiC)和/或碳化铌(NbC)，提供了具有增强耐磨性的不锈钢堆焊层组合物。优选地，在堆焊过程中原位形成TiC和NbC析出物，同时使进入堆焊层基质固溶体中的碳(C)量最小化。
【IPC分类】C22C38-58, C22C38-50
【公开号】CN104789893
【申请号】CN201510126650
【发明人】R·门农, J·G·沃林, F·L·勒克莱尔
【申请人】司多迪公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2007年2月13日
【公告号】CA2642764A1, CN101421429A, US8124007, US20070187458, WO2007097939A2, WO2007097939A3