本发明属于材料
技术领域：
，具体涉及金属构件表面高硬度耐磨强化的一种合金粉末，特别涉及一种铁基氩弧熔覆用高硬度耐磨合金粉末。
背景技术：
：伴随着现代工业的迅猛发展，机械零件的耗损也很严重，主要表现为磨损和腐蚀，因此对零部件表面的强度、耐磨性、耐蚀性需求变得日益增高。由于其中磨损造成了能源损失33.3％～50％左右。为了减少易损件材料的消耗和延长零件的使用寿命，需要应用耐磨材料。但是以往普通的耐磨材料已经难以跟上现代工业生产应用中的高速步伐，所以需要研发具有更好性能的复合材料。以WC颗粒作为增强相的铁基耐磨复合材料不同于以往那些难以满足生产和应用要求的传统单一的耐磨材料，它可以将两者的优点结合起来，互相取长补短，产生协同效应，以此来提高易损件以及材料表面的耐磨损性能。表面熔覆技术可相较于其它改性技术优点更多，能够制备出与基体呈冶金结合的熔覆层，既保证了基体的塑性和韧性，又能使熔覆层具备优越的耐蚀性和耐磨性，这样便能大幅提升整体性能。表面熔覆就是利用外加热源在材料上将合金熔化生成能够耐磨、耐蚀等的一层合金层的过程。生产效率高、成本低、易推广是这一技术所具有的特点，对机械零件的制造、破损零件的修复再制造特别适合，降低成本又能提升收益，与当今社会“绿色生产”理念相契合。目前，研究与运用较多的熔覆方法，大概有以下几类：激光熔覆技术、等离子熔覆技术、热喷涂技术、耐磨堆焊技术、感应熔覆技术、氩弧熔覆技术等。氩弧熔覆技术相比其它表面熔覆技术而言，具有成本低、操作简单等优势，另外在保护性气体氩气中，熔池当中的化学成分因为烧损和氧化而造成的损耗也比较少，可以获得结合良好的熔覆层，而且其应用范围涵盖了许多金属。表面熔覆的表面特性主要取决于其合金成分。作为金属间隙化合物的碳化钨(WC)，不仅具有高硬度、高耐磨性，而且与金属基体润湿性好，自19世纪末法国化学家Moissan发现WC以来，碳化钨(WC)作为材料的增强相在耐磨材料领域得到了广泛的应用，为各行业提供了巨大的作用。近些年来，在表面改性与受损零件的修复与再制造领域，WC颗粒增强的金属基耐磨涂层得到了快速发展。利用铸造或者表面熔覆技术将铸造碳化钨与金属合金粉末混合熔化在普通工件表面，冷却后形成一层具有优良耐磨性能的合金涂层，可以起到提高零件工作寿命，获得更多收益的作用。技术实现要素：本发明为解决上述技术问题，提供了一种WC/Fe基氩弧熔覆合金粉末。本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种WC/Fe基氩弧熔覆合金粉末，其由高碳铬铁粉、高碳锰铁粉、WC粉末和铁粉组成，其中高碳铬铁粉10～20％、高碳锰铁粉1～3％，WC粉末45～60％，余量铁粉。优选地，一种WC/Fe基氩弧熔覆合金粉末，其由高碳铬铁粉、高碳锰铁粉、WC粉末和铁粉组成，其中高碳铬铁粉15～20％、高碳锰铁粉2～3％，WC粉末45～55％，余量铁粉。优选地，该WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末，其中高碳铬铁粉中的铬含量为52％-72％，碳含量为6％-10％，余量为铁和杂质；优选地，其中高碳锰铁中的锰含量为75％-85％，碳含量为7.0-8.0％，余量为铁和杂质。优选地，各粉末原材料粒度在80～200目之间。本发明的WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末的进行氩弧熔覆的工艺，包括如下步骤(1)按比例称量各粉末原料，将混合合金粉倒入研钵中，研磨至合金粉末均匀，或采用球磨机球磨2～8分钟，添加少许水玻璃作为粘结剂，湿混该合金粉末，均匀地涂覆在预置块表面，使其自然阴干处24小时，然后放入烘干箱中，升温至100～150℃，烘干2～4h；(2)设置氩弧焊机，调节熔覆电流为120A，氩气流量为8-12L/min，速度为120mm/min；(3)熔覆完成后，部分表面有少量夹渣和飞溅，对其表面稍作打磨后，对涂层进行了相关检测，包括X射线衍射、硬度测试和显微组织观察等。X射线衍射中分析结果可知，熔覆层中主要有Cr23C6、Fe3W3C、WC三种物相以及Fe-Cr固溶体。熔覆对基材硬度改变不明显，但熔覆层硬度变化较大。硬度从基材-界面结合处-熔覆层，其硬度提升都较为平稳，即表面熔覆层硬度最高，在上述工艺条件下，其表面硬度在400-900HV之间。金相检验中发现：熔覆层与基体之间为冶金结合，组织均匀致密、无裂纹、无气孔等缺陷。WC在氩弧熔覆中有部分分解，形成Fe3W3C，增强了基体的硬度和耐磨性。基材与熔覆层交界处晶粒生长呈平面状，形成平面生长的晶区，而后以柱状晶或胞状晶形态生长。本发明所采用的熔覆方法是氩弧熔覆，其设备是普通氩弧焊机，粉末也是成本较低的WC增强铁基合金粉末。与现有技术相比，本发明具有较好的综合性能，这体现在以下几个方面:1、具有良好的工艺性:本发明粉末经氩弧熔覆后，涂层表面均匀，无裂纹，无脱落掉块；2、具有较高的硬度:由于WC加入量较大，硬质合金化合物数量多，硬度较高，自身抗磨性很好；3、由于本发明的氩弧熔覆用合金粉末除铁粉外没有使用纯铁合金粉末，而是由价格低的高碳铬铁、高碳锰铁、WC粉末组成，所以成本低，性价比高，使用广泛，可用于提高金属机构件的表面耐磨强化。4、本发明采用的熔覆工艺方法是氩弧熔覆，设备为普通氩弧焊机，而非昂贵的激光和等离子设备，所以成本低，易于广泛应用，亦可用于现场熔覆修复耐磨件以及金属构件的表面耐磨强化。附图说明图1是本发明实例3的X射线衍射图；图2是本发明实例2的金相照片；图3是本发明实例3的金相照片。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例1WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末，按质量百分比计，其组成配比为：高碳铬铁20％，高碳锰铁2％，WC粉末45％，余量为铁及不可避免的杂质。将上述粉末原料倒入研钵中，研磨至合金粉末均匀，添加少许水玻璃作为粘结剂，湿混该合金粉末，均匀地涂覆在预置块表面，使其自然阴干处24小时，然后放入烘干箱中，升温至100～150℃，烘干2～4h；设置氩弧焊机进行熔覆，调节熔覆电流为120A，氩气流量为8L/min，速度为120mm/min；熔覆完成后，对涂层进行相关检测。实施例2WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末，按质量百分比计，其组成配比为：高碳铬铁16％，高碳锰铁1.5％，WC粉末50％，余量为铁及不可避免的杂质。将上述粉末原料采用球磨机球磨2～8分钟，添加少许水玻璃作为粘结剂，湿混该合金粉末，均匀地涂覆在预置块表面，使其自然阴干处24小时，然后放入烘干箱中，升温至100～150℃，烘干2～4h；设置氩弧焊机进行熔覆，调节熔覆电流为120A，氩气流量为12L/min，速度为120mm/min；熔覆完成后，对其表面稍作打磨后，对涂层进行相关检测。实施例3WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末，按质量百分比计，其组成配比为：高碳铬铁13％，高碳锰铁1.5％，WC粉末55％，余量为铁及不可避免的杂质。将上述粉末原料倒入研钵中，研磨至合金粉末均匀，添加少许水玻璃作为粘结剂，湿混该合金粉末，均匀地涂覆在预置块表面，使其自然阴干处24小时，然后放入烘干箱中，升温至100～150℃，烘干2～4h；设置氩弧焊机进行熔覆，调节熔覆电流为120A，氩气流量为8L/min，速度为120mm/min；熔覆完成后，对涂层进行相关检测。实施例4WC/Fe基氩弧熔覆用合金粉末，按质量百分比计，其组成配比为：高碳铬铁10％，高碳锰铁1％，WC粉末60％，余量为铁及不可避免的杂质。将上述粉末原料采用球磨机球磨2～8分钟，添加少许水玻璃作为粘结剂，湿混该合金粉末，均匀地涂覆在预置块表面，使其自然阴干处24小时，然后放入烘干箱中，升温至100～150℃，烘干2～4h；设置氩弧焊机进行熔覆，调节熔覆电流为120A，氩气流量为12L/min，速度为120mm/min；熔覆完成后，对其表面稍作打磨后，对涂层进行相关检测。以上实施硬度测试结果如下：实施例1234硬度/HV0.2745808840845上述实例只为说明本发明的技术构思及点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3