本发明涉及一种激光制造船舶动力部件的材料，特别是涉及一种激光制造低速重载船用柴油机活塞环槽的铁基合金粉末。
背景技术：
柴油机是船舶动力的主要来源，而活塞又是柴油机的主要运动部件之一，是燃烧室的组成部分，它担负着巨大的任务。活塞工作时承受着很大的机械应力和热应力，同时还承受着磨损。活塞环上下端面的磨损主要是因为机油燃油中的硬性残渣以及从大气中混进的尘埃颗粒在上下端面上形成机械研磨，本质上是磨料磨损。尤其是对于燃用重油的低速重载柴油机而言，重油的粘度很高，严重影响燃油泵送、净化处理和雾化。重油产物SO3能够加速碳氢化合物聚合而结碳，其不易被清除，增加气缸和活塞环的磨损。而且重油中的灰分也明显比轻油多，相当于磨料，造成磨损。这些磨损长此以往使活塞环槽尤其是其上下边沿形成喇叭形缺口，严重影响活塞的密封性进而影响整个活塞的质量。一般可以通过表面镀铬的方式来强化表面硬度，但镀铬厚度较薄，结合力不强且对环境污染严重。
激光熔覆是指通过不同的方式在被熔覆的基体上添加选择的涂层材料，经高能密度激光束辐照加热，使之和基体表面熔化，并快速凝固，从而在基材表面形成与其为冶金结合的表面涂层的工艺过程。作为近年来材料表面强化方面的先进技术，激光熔覆具有引起工件变形小、稀释率低、涂层与基材间结合力强等一系列优点，但根据基材以及所需性能的不同，需要合理的选择熔覆粉末以及熔覆工艺，否则熔覆层会出现气孔、裂纹等缺陷，影响工件的使用性能。
激光熔覆修复技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛应用。
但是，目前市场上激光熔覆专用的合金粉末并不多见，而喷焊、喷涂等传统工艺所使用的合金粉末，是按不同比例加以调配，并以机械混粉的形式配制所需的各种镍基、钴基、铁基合金粉末。这些混合合金粉末存在诸如混合不均匀、颗粒度差异大、熔点不同、成分偏差、膨胀系数不同等问题，导致在实际熔覆中无法控制裂纹、气孔、偏析、性能不稳、不易机加等缺陷。
因此，研究开发出新的具有耐蚀耐磨能力的、性能稳定的激光熔覆用铁基合金粉末，是所述技术领域里的重大课题，经本申请人检索查证：国内外尚无这方面的相关报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，通过反复研究改进，给出了具有硬度高、耐磨性好的适用于活塞环槽的合金粉末，能够在活塞环槽端面上熔覆一层无裂纹、无杂质、组织致密的耐磨合金粉末，大幅度提高了活塞的使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：一种激光制造低速重载船用柴油机活塞环槽的铁基合金粉末，其材料成分按重量百分比计的配比如下： C：0.1-0.2%，Cr：14.0-17.0%，Si：1.0-1.3%，Ni：1.4-2.0%，Mn：0.2-0.5%，Mo：0.8-1.2%，B：1.0-1.5%，余量为Fe。
这种合金粉末的特点在于铁基合金涂层与基体成分接近，界面结合牢固。粉末中的铬含量较高，可与粉末中的碳元素、硼元素形成适量的碳化铬、硼化铬等硬质相，提高涂层的硬度和耐磨性能，且铬具有较强的固溶强化能力，提高熔覆层的强度，也能提高熔覆层的耐蚀性能；在粉末中加入适量的硼和硅使粉末具有一定的自脱氧、造渣能力，提高液态金属的润湿能力，同时硼还具有晶界强化的作用，可以提高熔覆层的硬度；镍的加入可以大幅度提高熔覆层的耐蚀性能，还能够细化晶粒，提高熔覆层的强度；钼，作为一种稀土元素，能够起到使组织均匀细化的作用，同时钼的原子半径较大，固溶后发生较严重的晶格畸变，提高熔覆层的硬度，从而提高其耐磨性能。通过调整各元素间成分的配比，使得到的熔覆层无夹杂、气孔以及裂纹等缺陷，且耐磨损性能良好，适用于活塞环槽端面的激光熔覆。
本发明给出的具有耐蚀、耐磨性能的激光熔覆用涂层铁基合金粉末，在实际熔覆操作中采用5KW CO2激光器，柴油机活塞环槽端面的工艺参数是：功率：3000~4000W，光斑直径：3~4mm，扫描速度：400~500mm/min，搭接率：50%，置粉厚度：0.5-1.2mm。
本发明具有耐蚀、耐磨性能的激光熔覆用防腐涂层铁基合金粉末材料，主要应用于低速重载船用柴油机活塞环槽。
与现有技术相比，本发明的通过分析材料中不同元素特性，设计出适合活塞环槽的高硬度耐磨材料，粉末中的铬含量较高，可与粉末中的碳元素、硼元素形成适量的碳化铬、硼化铬等硬质相，提高涂层的硬度和耐磨性能，且铬具有较强的固溶强化能力，提高熔覆层的强度，也能提高熔覆层的耐蚀性能；在粉末中加入适量的硼和硅使粉末具有一定的自脱氧、造渣能力，提高液态金属的润湿能力，同时硼还具有晶界强化的作用，可以提高熔覆层的硬度；镍的加入可以大幅度提高熔覆层的耐蚀性能，还能够细化晶粒，提高熔覆层的强度；钼，作为一种稀土元素，能够起到使组织均匀细化的作用，同时钼的原子半径较大，固溶后发生较严重的晶格畸变，提高熔覆层的硬度，从而提高其耐磨性能。满足了柴油机活塞环槽对熔覆层耐蚀、耐磨等的综合性能要求。
具体实施方式
实施例1。
活塞环槽的材质为42CrMo，工作时承受着很大的机械应力和热应力，同时还承受着磨损。活塞环上下端面的磨损主要是因为机油燃油中的硬性残渣以及从大气中混进的尘埃颗粒在上下端面上形成机械研磨，本质上是磨料磨损。这些磨损长此以往使活塞环槽尤其是其上下边沿形成喇叭形缺口，严重影响活塞的密封性进而影响整个活塞的质量。
用5KW CO2激光器，对低速重载船用柴油机活塞环槽进行激光熔覆。设计的铁基合金粉末合金元素的质量百分数是。
C：0.14%；Cr：15.3%；Si：1.12%；Ni：1.81%；Mn:0.34；Mo：1.06%； B：1.24%； Fe：余量。
其熔覆工艺参数是：功率：3500W，光斑直径：3mm，扫描速度：450mm/min，搭接率：50%，置粉厚度：0.8mm。
本发明选用铬含量较高的铁基合金粉末，与基材的结合性能更加，且形成的碳化物、硼化物硬度较高，可以很好的起到耐磨作用，同时这种粉末的熔覆性能较好，适应的工艺参数范围广，熔覆效果更加稳定。
实例2。
活塞环槽的材质为42CrMo，工作时承受着很大的机械应力和热应力，同时还承受着磨损。活塞环上下端面的磨损主要是因为机油燃油中的硬性残渣以及从大气中混进的尘埃颗粒在上下端面上形成机械研磨，本质上是磨料磨损。这些磨损长此以往使活塞环槽尤其是其上下边沿形成喇叭形缺口，严重影响活塞的密封性进而影响整个活塞的质量。
用5KW CO2激光器，对低速重载船用柴油机活塞环槽进行激光熔覆。设计的铁基合金粉末合金元素的质量百分数是。
C：0.16%，Cr：14.7%，Si：1.21%，Ni：1.90%，Mn：0.41%，Mo：0.96%，B：1.34%，余量为Fe。
其熔覆工艺参数是：功率：4000W，光斑直径：4mm，扫描速度：500mm/min，搭接率：50%，置粉厚度：1.2mm。
本发明选用铬含量较高的铁基合金粉末，与基材的结合性能更加，且形成的碳化物、硼化物硬度较高，很好的起到耐磨作用，同时该粉末的熔覆性能好，适应的工艺参数范围广，熔覆效果更加稳定。