一种农机部件熔覆耐磨层用合金粉体的制作方法

本发明属于农机部件表面耐磨强化及修复制造领域，涉及一种农机部件熔覆耐磨层用合金粉体。

背景技术：

近年来国家大力发展农业现代化，作为农业现代化的重要标志和农村先进生产力的重要体现，农业机械化在新时代乡村振兴战略实施中大有可为。农机机械中广泛使用的犁铧铲尖、耙片、旋耕刀等易磨损农机部件，在作业过程中直接与土壤、沙石等接触，从而造成了严重磨损。目前，国内市场上销售的农机部件普遍采用表面熔覆铁基或镍基加wc强化材料，耐磨层具有较高的硬度，一定程度提升了部件的耐磨性能和使用寿命。但与进口同类产品相比，国内市场销售的农机部件，熔覆材料选材不一，制造工艺不尽完善，使用寿命仍有较大差距。主要体现在耐磨层韧性较差，耕作过程中易受冲击致开裂脱落失效，由于添加了wc成本显著提高，无法满足农业机械化生产低沉本、高性能的要求，限制了我国农业现代化的发展。农机部件磨损主要是磨粒磨损，特别是耕作机械中的犁铧、旋耕刀、耙片等易磨损部件，在作业过程中长期受到土壤、沙粒摩擦磨损及石块的冲击。因此，对耐磨层提出了以下要求：①具有高硬度(大于60hrc)；②具有一定的抗冲击性能；③与基体材料具有良好的结合力；④低成本。

技术实现要素：

为了解决上述国产农机部件耐磨层的问题，本发明的目的在于提供一种农机部件熔覆耐磨层用合金粉体，将合金粉体或其药芯焊丝、焊膏熔覆于农机部件表面，制造出高耐磨、抗冲击的铁基耐磨层。

本发明采用的技术方案是：

一种农机部件熔覆耐磨层用合金粉体，按重量百分比计，合金粉体的组成如下：cr15～20％；c2.5～3.0％；b1～3％；si1～4％；mo0～1％；nb1～7％；ni2～6％；fe余量。

所述的农机部件熔覆耐磨层用合金粉体，利用水雾化法或气雾化法制取合金粉体，筛取100～300目的合金粉体，以合金粉体或者其药芯焊丝、焊膏作为熔覆材料。

所述的农机部件熔覆耐磨层用合金粉体，在农机部件表面利用电弧、等离子弧或激光热源熔覆合金粉体或其药芯焊丝得到耐磨层；或者，将合金粉体调配成焊膏涂覆在农机部件表面，利用真空炉或气氛炉加热获得耐磨层。

所述的农机部件熔覆耐磨层用合金粉体，耐磨层的厚度范围为0.3～5mm。

本发明的设计思想是：

本发明包括以fe-cr为主要成分的耐磨合金粉，制备的耐磨层为亚共晶组织，主要由先析出奥氏体转变物及共晶体组成。粉体添加了辅助合金元素b，b与其它合金元素能够形成低熔点共晶相而显著降低粉体的熔点，以及能够形成硬质强化相提高耐磨层硬度的作用。粉体添加了辅助合金元素si，硅和氧的亲和能力大于其它合金元素，堆焊过程中形成硅酸盐，浮于耐磨层表面，起到了很好的保护除气作用，si还有阻碍共晶碳化物网络化的作用，提高了耐磨层冲击性能。粉体因添加了一定含量的辅助合金元素mo，显著提高了耐磨层的淬透性，mo溶入铬的碳化物中或与碳直接形成钼的碳化物，进一步提高了碳化物的硬度，从而改善了耐磨层的硬度。粉体添加了辅助合金元素nb，nb是强碳化物形成元素，与c能够形成热稳定的nbc，阻碍了共晶碳化物的长大，细化了组织，可同时提高了耐磨层的硬度和韧性。粉体通过添加辅助合金元素ni控制耐磨层残余奥氏体的含量，提高了耐磨层抗冲击性能；田间考核实验结论可以得出：熔覆配方合金粉末的犁铧、铲尖，其耐磨性能显著提高，五铧犁(装载10片铲尖)耕地面积达1000亩，与国内同类带耐磨层的铲尖相比，使用寿命提高了3倍，达到了进口同类产品水平；2m宽幅的旋耕机(装载60把熔覆配方合金的旋耕刀)耕地面积达1500亩，使用寿命是国内同类带耐磨层旋耕刀的4倍，超越了进口同类产品水平(1200亩)。

本发明的优点及有益效果如下：

1.本发明对农机部件基材没有特殊的限制，可根据实际需要在基材表面进行熔覆，应用前景广泛。

2.与国内现有耐磨层材料相比，本发明制备的耐磨层与基材结合良好，其大尺寸碳化物明显减少，耐磨层韧性高，不易产生裂纹，具有较强的抗冲击性能。

3.本发明为铁基粉体，具有易获取、价格低廉的特点。

4.本发明在农机部件表面上熔覆一层铁基合金粉体获得耐磨层，提高其耐土壤磨损能力，延长使用寿命，且价格低廉，适合广泛应用于农机部件的表面强化。

附图说明

图1.堆焊耐磨层的旋耕刀及其耐磨层金相组织形貌；其中，(a)为采用本发明铁基耐磨层粉体熔覆的旋耕刀，(b)为该旋耕刀铁基耐磨层的微观组织。

图2.采用本发明铁基耐磨层粉体制备的药芯焊丝堆焊耐磨层的铲尖图。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例1.旋耕刀表面堆焊耐磨层

本实施例中，合金粉体由以下质量配比的成分组成：

cr18％、c2.8％、b2.5％、si2.5％、nb2％，ni5％、fe余量。

合金粉体的制备过程如下：

利用水雾法制备上述成分的合金粉体，筛取出颗粒为100～300目的合金粉体作为成品粉体。

基材预处理：先用喷砂机对旋耕刀表面进行处理，去除表面氧化皮；合金粉体进行烘干，将合金粉体放入130～170℃烘箱，保温时间3～6h。利用等离子堆焊技术将合金粉体熔覆在旋耕刀表面，耐磨层厚度0.5～1.2mm，堆焊耐磨层旋耕刀如图1(a)所示。

如图1(b)所示，用金相显微镜对耐磨层组织进行观察，耐磨层为亚共晶组织，硬质相共晶碳化物均匀分布，这种亚组织保证了耐磨层具有良好的韧性。用硬度计测试耐磨层的硬度为60～63hrc。对旋耕刀进行了田间考核实验，结果显示：壤土条件下，装载60把旋耕刀，宽幅2m的旋耕机，耕作面积达1500亩，超越进口同类产品水平(1200亩)。

实施例2.犁铧铲尖堆焊耐磨层

本实施例中，合金粉体由以下质量配比的成分组成：

cr20％、c3％、b3％、si3％、mo1％、nb5％、ni5％，铁余量。

合金粉体的制备过程如下：

利用水雾法制备上述成分的合金粉体，筛取出颗粒为100～300目的合金粉体制作成药芯焊丝。

基材预处理：先用喷砂机对铲尖表面进行处理，去除表面氧化皮；利用熔化极气体保护焊在铲尖表面堆焊耐磨层，耐磨层厚度3～5mm，堆焊耐磨层铲尖如图2所示。

用硬度计测试耐磨层硬度，测得硬度为63～66hrc。对铲尖进行了田间考核实验，结果显示：壤土条件下，装载10片铲尖的五铧犁耕地面积达1000亩，达到了进口同类产品水平。

实施例3.圆耕耙堆焊耐磨层

本实施例中，合金粉体由以下质量配比的成分组成：

cr16％、c2.6％、b3％、si4％、mo0.5％、nb1％、ni3％，铁余量。

合金粉体的制备过程如下：

利用气雾法制备上述成分的合金粉体，筛取出颗粒为100～300目的合金粉体。

基材预处理：先用喷砂机对圆耕耙表面进行处理，去除表面氧化皮；将合金粉体调制成膏状，涂覆在圆耕耙表面，整体放入真空炉中，加热到950～1100℃，时间0.5～1h，耐磨层厚度1～2mm。

用硬度计测试耐磨层硬度，测得硬度为58～61hrc。实验室磨损实验结果显示：熔覆耐磨层圆耕耙磨损量为无耐磨层圆耕耙的1/4，耐磨性提高了4倍。

实施例结果表明，本发明利用电弧、等离子弧、激光、加热炉等热源，将此合金粉体熔覆在农机部件表面，可获得高硬度、高韧性耐磨层。采用本发明制备的具有耐磨层结构的犁铧铲尖、旋耕刀、圆耕靶等农机部件能够显著提高耕作面积，耐磨性提高3～4倍。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。