專利名稱：鋼材熱軋輸送輥涂層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼材熱軋輸送輥涂層材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
磨損是金屬零部件失效的重要形式之一，耐磨涂層的應(yīng)用具有重要的工程意義。鎳基合金復(fù)合材料具有良好的耐磨損抗腐蝕性能，它在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。 熱軋輸送輥是熱連軋生產(chǎn)線中一項(xiàng)大宗易損備件，其由多個(gè)輸送輥組成，輸送輥損壞的主要原因是高速運(yùn)行中氧化鐵皮的磨損，以及因噴淋冷卻水引起的腐蝕與熱疲勞裂紋。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)熱軋輸送輥修復(fù)一般采用鎳基自熔合金即Ni60合金修復(fù)。因?yàn)殒嚮匀坌院辖鸱勰┏汕蛐院?，表面光潔，流?dòng)性好， 一般小于25s/50g。具有優(yōu)良的耐腐蝕、抗氧化、耐熱循環(huán)沖擊、耐低應(yīng)力磨粒磨損和抗粘著磨損等綜合性能。鎳基自熔性合金的耐磨性能比相同硬度的碳鋼材料的耐磨性提高8 10倍，耐蝕性較不銹鋼有明顯提高，且在500 60(TC溫度范圍內(nèi)具有較好的紅硬性，在65(TC溫度下，合金硬度才有所降低，而且涂層冷卻到常溫后仍能恢復(fù)到原來的硬度。鎳基自熔性合金的韌性和耐沖擊性較好，具有優(yōu)異的噴焊工藝性能，熔點(diǎn)低(95(TC 115(TC)，在熔融過程中靠合金中的元素有很強(qiáng)的自行脫氧、造渣能力，從而使合金得到保護(hù)。但在使用過程中，鎳基自熔合金只憑自身硬度，其抗磨粒磨損性能仍然不夠高，仍然無法完全滿足熱軋輸送輥用涂層的要求，使用壽命偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種耐磨損性能高的鋼材熱軋輸送輥涂層材料。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量由10% 40%的碳化物與90 % 60 %的Ni60合金組成。 優(yōu)選地是，按照重量百分含量由20% 35%的碳化物與80% 65%的Ni60合金組成。 優(yōu)選地是，所述的Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% 1.1% ;鉻14%
20% ;硅3.5% 5.5% ;硼3.0% 4.5% ;鐵< 17% ;余量為鎳。 優(yōu)選地是，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70%的Ni60合金組成。 優(yōu)選地是，所述的碳化物選自碳化鎢、碳化硼、碳化硅和碳化鋯的一種或幾種。 優(yōu)選地是，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70%的Ni60合金組成。 本專利的目的是給熱軋輸送輥提供一種新型的耐磨損涂層，在原有鎳基合金粉
末中加入一定量的彌散的碳化物顆粒硬質(zhì)相，兩者組成偽合金。鎳基合金粉末固液相溫
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度區(qū)間寬，"鏡面"熔池清晰，對(duì)多種基體和碳化物顆粒等有強(qiáng)的潤(rùn)濕能力。合金凝固后，在固溶體中能形成高硬度的彌散強(qiáng)化相，使合金的強(qiáng)度和硬度提高。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備前述鋼材熱軋輸送輥涂層材料的方法，其特征在于，將重量百分含量由10X 40X的碳化物與90X 60X的Ni60合金，通過三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)混合30以上。 本發(fā)明中的鋼材熱軋輸送輥涂層材料的使用方法為 l.將輥面車削下切至去除疲勞層，如局部有缺陷，再局部下切至缺陷去除為止，然后車毛螺紋，再對(duì)輥面進(jìn)行清洗除油處理； 2.先將輥面預(yù)熱至250士2(TC，可采用火焰加熱。加熱時(shí)間充分，力求均勻；
3.噴砂，噴砂后用壓縮空氣與鋼絲刷清除輥面殘留灰塵與固體物。并進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)輥面無缺陷方可進(jìn)行下步作業(yè)； 4.將上述混合好的粉末，采用氧乙炔火焰粉末噴槍噴射到輥面上；
5.將預(yù)噴粉的輥面先整體預(yù)熱，溫度達(dá)到60(TC后，采用大功率的氧乙炔槍或重熔圈將輥面加熱到"鏡面"狀態(tài)，為避免由于溫度差導(dǎo)致輥面開裂，要注意對(duì)已重熔輥面后加熱保溫； 6.重熔完畢后旋轉(zhuǎn)空冷。 本發(fā)明的有益效果為因?yàn)榧尤氲奶蓟锞哂泻芨叩挠捕?，所以極大地改善了涂層材料的耐磨性能，特別是磨粒磨損和沖蝕磨損性能。 一般鎳基合金涂層的硬度為HRC55士2，而加入碳化物顆粒彌散強(qiáng)化的鎳基合金涂層的硬度能達(dá)到HRC60士2，這大大提高了涂層的耐磨損性能。


圖1為Ni60與實(shí)施例1-3中的涂層材料抗磨損性能對(duì)比曲線具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述
實(shí)施例1 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由10X的碳化鎢與90X的Ni60合
金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% ;鉻14% ;硅3.5% ;硼3.0% ;鐵
5% ;余量為鎳。 制備方法為按照重量百分比，通過三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)混合30分鐘后使用。
實(shí)施例2 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由20%的碳化鎢與80%的Ni60合金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20% ;硅5.5% ;硼4.5% ;鐵
15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.8% ;鉻17% ;硅4.5 % ;硼3.5% ;鐵
10% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 我們對(duì)此進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，對(duì)常用的Ni60， Ni60+10% WC即實(shí)施例1， Ni60+20% WC即實(shí)施例2， Ni60+30% WC即實(shí)施例3的四種粉末，采用氧乙炔進(jìn)行噴 焊，并對(duì)此進(jìn)行磨粒磨損試驗(yàn)和30。 、 60° 、 90°沖蝕磨損試驗(yàn)，結(jié)果如圖l所示。每 組數(shù)據(jù)中我們把Ni60的抗磨損力設(shè)為1，其它都以此為基準(zhǔn)表示。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知， 四種粉末噴焊層對(duì)磨粒磨損抗力有以下規(guī)律對(duì)于鎳基自熔合金來說，如果不加入外來 硬質(zhì)顆粒WC，只憑自身硬度，其抗磨粒磨損性能不高，如加入硬質(zhì)顆粒WC，可以明顯 提高噴焊層的耐磨粒磨損性能，且隨WC含量的升高，耐磨性急劇提高，當(dāng)WC增加到 30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，其耐磨性比原來可提高近l倍。 同樣，在耐沖蝕力試驗(yàn)中，我們將Ni60噴焊層分別在30。 、 60° 、 90°下的沖 蝕力設(shè)為l，其它三種噴焊層均以此為基準(zhǔn)。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，四種噴焊層的抗沖蝕能 力有以下規(guī)律鎳基自熔合金噴焊層中加入硬質(zhì)顆粒WC，會(huì)明顯改善噴焊層的耐沖蝕 性，當(dāng)含量較少時(shí)，如為10%時(shí)，改善作用不明顯，當(dāng)含量增至20%時(shí)，耐沖蝕性才會(huì) 有明顯提高，不過，當(dāng)含量增至30%時(shí)，耐沖蝕性又開始下降。另外，Ni60噴焊層本身 硬度雖然較高，但耐低角沖蝕相對(duì)較差，即呈現(xiàn)塑性材料的沖蝕特征，但隨著WC硬質(zhì) 相的加入，無論耐低角沖蝕，還是耐高角沖蝕力都明顯提高，使噴焊層兼有塑、脆兩種 材料的特點(diǎn)。
實(shí)施例4 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由22%的碳化鎢與78X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% ;鉻14% ;硅3.5% ;硼3.0% ;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由26%的碳化鎢與74X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20% ;硅5.5% ;硼4.5% ;鐵 15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由15X的碳化鎢與85X的Ni60合
金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20 % ;硅4.5 % ;硼3.5% ;鐵
5% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例7 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% ;鉻14% ;硅3.5% ;硼3.0% ;鐵
7% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例8 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20% ;硅5.5% ;硼4.5% ;鐵
8% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例9 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20% ;硅4.5 % ;硼3.5% ;鐵
10% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例10 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.8% ;鉻16% ;硅3.5% ;硼3.5% ;鐵 13% ;余量為鎳。制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例11 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鎢與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.6X;鉻14%;硅5.5%;硼4.%;鐵10%;
余量為鎳。 實(shí)施例12 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由15X的碳化硼與85X的Ni60合
金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% ;鉻14% ;硅3.5% ;硼3.0% ;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例13 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由20%的碳化硼與80%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20% ;硅5.5% ;硼4.5% ;鐵 15% ;余量為鎳。
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制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例14 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由27%的碳化硼與73X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20 % ;硅4.5 % ;硼3.5% ;鐵
15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例15 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化硼與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5% ;鉻14% ;硅3.5% ;硼3.0% ;鐵
9% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例16 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化硼與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20% ;硅5.5% ;硼4.5% ;鐵
11% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例17 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化硼與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20% ;硅4.5 % ;硼3.5% ;鐵
12% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例18 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由25%的碳化硼與75X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.8% ;鉻16% ;硅3.5% ;硼3.5% ;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例19 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由23%的碳化硼與77X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.6X;鉻14%;硅5.5%;硼4.%;鐵10%;
余量為鎳。 實(shí)施例20 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由13%的碳化硅與87%的Ni60合 金組成。
Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻14%;硅3.5%;硼3.0%;鐵
14% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例21 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由18%的碳化硅與82%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20%;硅5.5%;硼4.5%;鐵
16.5% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例22 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由27%的碳化硅與73%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20%;硅4.5 % ;硼3.5%;鐵
15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例23 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由32%的碳化硅與68%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻14%;硅3.5%;硼3.0%;鐵
15.5% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例24 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化硅與70%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.7X;鉻14%;硅4%;硼3.2%;鐵12%;
余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例25 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化硅與70%的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20%;硅4.5 % ;硼3.5%;鐵
15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例26 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由25%的碳化硅與75X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.8X ;鉻16%;硅3.5%;硼3.5%;鐵 7% ;余量為鎳。制備方法與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例27
87/8頁(yè) 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由23%的碳化硅與77X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.6X;鉻14%;硅5.5%;硼4.%;鐵10%;
余量為鎳。 實(shí)施例28 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由11X的碳化鋯與89X的Ni60合
金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻14%;硅3.5%;硼3.0%;鐵 16% ;余量為鎳。制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例29 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由24%的碳化鋯與76X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20%;硅5.5%;硼4.5%;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例30 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由21%的碳化鋯與79X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X;鉻18%;硅4%;硼4.5%;鐵10%;
余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例31 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鋯與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻14%;硅3.5%;硼3.0%;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例32 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鋯與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳1.1% ;鉻20%;硅5.5%;硼4.5%;鐵
16% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例33 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鋯與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.5X ;鉻20%;硅4.5 % ;硼3.5%;鐵
15% ;余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。
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實(shí)施例34 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鋯與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.8X ;鉻16%;硅3.5%;硼3.5%;鐵 16% ;余量為鎳。制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例35 鋼材熱軋輸送輥涂層材料，按照重量百分含量由30%的碳化鋯與70X的Ni60合 金組成。 Ni60合金按照重量百分含量包括碳0.6X;鉻14%;硅5.5%;硼4.%;鐵10%;
余量為鎳。 制備方法與實(shí)施例1相同。 本發(fā)明中的實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的限 制，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以想到的其他實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量由10％～40％的碳化物與90％～60％的Ni60合金組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量 由20% 35%的碳化物與80 % 65X的Ni60合金組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，所述的Ni60合 金按照重量百分含量包括碳0.5% 1.1%;鉻14% 20%;硅3.5% 5.5%;硼3.0% 4.5% ;鐵< 25% ;余量為鎳。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量 由30 %的碳化鎢與70 %的Ni60合金組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，所述的碳化物 選自碳化鎢、碳化硼、碳化硅和碳化鋯的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量 由30%的碳化鎢與70 %的Ni60合金組成。
7. 制備前述任一權(quán)利要求所述的鋼材熱軋輸送輥涂層材料的方法，其特征在于，將 重量百分含量由10 % 40%的碳化物與90% 60%的Ni60合金，通過三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī) 混合30分鐘以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼材熱軋輸送輥涂層材料，其特征在于，按照重量百分含量由10％～40％的碳化物與90％～60％的Ni60合金組成。本發(fā)明的有益效果為因?yàn)榧尤氲奶蓟锞哂泻芨叩挠捕龋詷O大地改善了涂層材料的耐磨性能，特別是磨粒磨損和沖蝕磨損性能。一般鎳基合金涂層的硬度為HRC55±2，而加入碳化物顆粒彌散強(qiáng)化的鎳基合金涂層的硬度能達(dá)到HRC60±2，這大大提高了涂層的耐磨損性能。
文檔編號(hào)C22C32/00GK101691659SQ20091005629
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者張幸, 王守才 申請(qǐng)人:上海君山表面技術(shù)工程股份有限公司