自熔性合金粉末 - 360文档中心

激光熔覆Co基自熔性粉末讲解

金相组织
图ห้องสมุดไป่ตู้ Co基合金金相组织
裂纹检测
图2 未掺杂的高硬度Co基熔覆层
图3 掺杂Y2O3的高硬度Co基熔覆层
小结
1、Co基自熔性粉末良好的高温性能和耐蚀、耐磨性能，应
用于石化、电力、冶金等工业领域的耐磨耐蚀耐高温等场合；
2、粉末含有Ni、C、Cr 、W和 Fe 等元素，富铬碳化
物是提高硬度的主要因素；
成分：
Co 基合金所用的合金元素主要是Ni、C、Cr 、W和 Fe 等，B和
Si形成自熔合金合金元素作用：
1、Ni 元素可以降低 Co 基合金熔覆层的热膨胀系数，减小合金的
熔化温度区间，有效防止熔覆层产生裂纹，提高熔覆合金对基体的润湿性。
2、Co与Cr生成稳定的固溶体, 在此基础上弥散分布着各种碳化物
和硼化物（硬度在2000HV以上）, 导致合金具有更高的耐磨损、耐腐蚀和抗氧化的能力
Co基（司太立）合金
表1 合金牌号对应的化学成分
Co基 Stellite 3 Stellite 4 Stellite 6 Stellite 7 Stellite 12 Stellite 20 Stellite 21 Stellite 31 硬度 55 47 41 33 49 57 33 33 C 2.4 1.0 1.0 0.4 1.8 2.5 0.2 0.5 化学成分（wt.%） Cr Mo Fe W Ni 30 33 28 26 29 33 27 26 6 7 1 13 14 5 6 8 18 2 10 Co 余量余量余量余量余量余量余量余量典型用途泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬垫、轴承套、阀芯球热冲压模、热挤压模、电池模、锯齿蒸汽和化工阀座蒸汽涡轮机叶片、挤压模热冲压模、热挤压模等泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬垫、轴承套蒸汽涡轮机叶片、挤压模蒸汽涡轮机叶片、挤压模

镍基合金粉末

镍基合金粉末1.JN-NiCrBSi镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自熔性粉末、热喷涂合金粉末特点：JN-NiCrBSi是硬度高的一种合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好，喷焊沉积层耐蚀、耐磨、耐滑动磨损性用途：主要适合于汽车活塞环，气门、密封环、柱塞和轴等表面强化。

JN-NiCrBSi合金粉末化学成份wt%2.Ni15镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自熔性粉末耐磨喷涂粉末镍基合金粉末特点：JN.Ni15是硬度较低的镍、硼、硅、铜合金粉末、自溶性、润湿性较好、易加工、耐蚀。

用途：适用于铸造件，模具等缺陷修复。

粉末熔融温度：1050～1150°C喷焊沉积层硬度：HB150～180粉末粒度范围：－150目（一步法）JN.Ni15合金粉末化学成份wt%3.Ni17镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自溶性合金粉末耐磨喷涂粉末特点：JN.Ni17是较低硬度的合金粉末，粉末的自溶性和喷焊性能都好，喷焊沉积层耐蚀，易加工成形。

用途：适用于修复玻璃模具、铸铁、机床、轴等。

粉末熔融温度：1050～1150°C喷焊沉积层硬度：HB170～210粉末粒度范围：－150目（一步法）JN.Ni17合金粉末化学成份wt%4.Ni20镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自溶性合金粉末耐磨喷涂粉末镍基合金粉末特点：JN.Ni20是较低硬度的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好、喷焊沉积层耐蚀、耐高温氧化性能好、易加工成形。

用途：适用于修复玻璃模具、铸铁、机床、轴类等表面强化及修复。

粉末熔融温度：1040～1100°C喷焊沉积层硬度：HRC17～23Ni20合金粉末化学成份wt%5. Ni25镍基自溶性合金粉末关键词：镍基合金粉末、耐磨喷涂粉、自溶性镍基合金粉末特点：JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好、喷焊沉积层耐蚀、耐急冷、耐热性能好、易加工等特点。

用途：适用于修复玻璃、塑料、橡胶等模具的表面强化及修复。

自熔合金

简介
简介
自熔合金是指以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧化，有高的润湿能力，熔点在900℃~ 1200℃间，硬度很高的合金粉末。
分类
分类
自熔合金按照主基料的不同可分为：钴基自熔合金、镍基自熔合金和铁基自熔合金三种。
成分
成分
镍基自熔合金用途最广，广泛用于热喷涂(焊)，作工件的耐磨防护和易磨损件的修复。NiCrBSi的热喷涂 (焊)硬度HRC55~60，熔点约1000摄氏度，热膨胀系数接近于不锈钢，热涂在工件表面的喷涂层经过火焰重烧熔化，可形成与母材的冶金结合层。
特性
特性
通过喷涂(指未用火焰重熔)与母材结合力约50MPa，而喷焊(指火焰重熔)为200~ 300MPa。喷涂(焊)层厚度约1mm，过厚容易脱落。因此，自熔合金与热喷涂(焊)技术紧密相连。自熔合金也多数依靠热喷涂(焊)技术与母材(工件)熔焊成一个整体，真正体现出合金的特性。
应用
应用
自熔合金中的铬生成碳化铬、硼化铬硬质点溶解在镍基体中，硼和硅可降低合金熔点和起造渣作用。冶炼后用水(或气)雾化制成粉末，称为自熔合金粉。除作热喷涂使用外，当它与硬质化合物高温烧结时，由于其润湿性好和熔点低，可降低烧结温度制造新型抗磨材料，如TiC/NiCrBSi合金等。
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自熔合金
以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧化硬度很高的合金粉末
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
01 简介
03 成分 05 应用
目录
02 分类 04 特性
基本信息
自熔合金是指以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧化，有高的润湿能力，熔点在900℃~ 1200℃间，硬度很高的合金粉末。

氧乙炔焰喷焊(镍基)合金粉末通用工艺规程

氧乙炔焰喷焊（镍基）合金粉末通用工艺规程编号：版本：编制：审核：批准：四川精控阀门制造有限公司1、目的合金粉末喷焊技术是金属表面强化的新技术之一，氧乙炔焰喷焊是利用氧乙炔焰所产生的热能，通过特制喷枪将合金粉末加热到熔融状态，高速地喷敷到经清洁粗糙化的工件表面上，使其形成一致密的金属合金焊层，达到表面强化之目的。

为了正确指导喷焊技术的实施，有效地控制喷焊质量，本工艺规程规定了氧乙炔焰喷焊（镍基粉末）工艺的粉末选择，基材要求，操作规范以及缺陷预防措施等。

2、适用范围本工艺规程适用于采油（气）井口装置中闸板、阀座的镍基喷焊，其它零件的喷焊可参照进行。

3、喷焊操作人员要求旋焊人员应有相应的焊接技术水平合格证书，并应遵守焊接工艺规程中确定的各种焊接参数，达到焊接工艺规程的要求。

4、合金粉末喷焊用合金粉末一般称为“自熔性合金粉末”。

4.1、镍基粉末选用原则：根据零件技术要求的硬度值来选择粉末。

4.2、粉末化学成份4.3、粉末的主要性能4.4、喷焊层性能A-优B－良5、粉末质量检查为保证喷焊质量，每批粉末在批量喷焊前应作好《质量跟踪表》的填写；并应作试件喷焊检查，试件合格后方可批量喷焊，试件按下表进行：6、喷焊工具及设备6.1、喷枪喷枪选用一般应根据工件喷涂面积大小、几何形状和合金粉末熔点以及喷焊工艺与方法选择。

一般采用中压射吸式喷枪。

根据井口装置中喷焊零件，喷焊阀座时，采用型号SPH-2/h；喷焊闸板时，选用型号为SPH-4/h。

6.2、设备及其它装置喷焊需要设备及装置有：氧气瓶、乙炔瓶以及减压器、流量计、过滤器、安全装置、可转单台、电动砂轮、粉末恒温干燥箱、箱形电阻炉以及无油污的钢丝刷、毛刷、刀等工具。

7、工作环境喷焊应在清洁明亮的场地进行。

施焊时空气干燥，温度不大。

8、火焰要求喷焊时在工件预热喷敷合金粉末过程中均须采用中性焰或微碳化焰，禁止使用氧化焰和碳化焰，同时应控制好火焰强度。

9、基体要求喷焊的阀座、闸板均应为锻件，基体锻后经调质处理，调质硬度如下：10、操作规程喷焊工艺流程一般为：焊前准备→工件表面预热处理→工件预热→喷敷底粉→重熔底粉工件加热升温→喷敷合金粉末→重熔→工件冷却→机加工10.1、焊前准备10.1.1、了解零件基本材料，以确定喷焊工艺参数。

锅炉防磨喷涂原理

亚音速喷涂性能指标
名称涂层粒子速度结合强度硬度工件变形孔隙率性能指标 250 m / s 63 MPa 与涂层材料有关不变形＜ 1.0 %
注：应用于汽轮机缸体、泵类、加热器内壁抗气蚀防腐及承压部件防磨。
⑸ 冷喷涂
冷喷涂是由超硬复合材料，超细抗磨粒子以及多种助剂合成，属反应型双组份无机盐涂料，涂层在高温下形成耐磨性极高的陶瓷结构。主要应用于锅炉尾部受热面（省煤器）的管壁防磨等。
喷涂工艺要求
冷喷涂： ①施工工艺流程: 表面清灰→化学清洗→ 机械除锈→喷涂防磨层 ②表面清灰:用扫把、压缩空气、自来水、抹布等工具清理施工部位的浮灰及杂物。 ③用专用化学清洗剂清洗表面。
喷涂工艺要求
④机械除锈除垢（喷石英砂除锈）。 ⑤用专用喷枪进行喷涂（GN、GM系列涂料+耐高温胶液）。 ⑥进行喷涂层质量验收。
⑹ 火焰喷涂
火焰喷涂是采用氧气及燃料气体燃烧产生的高温将基体材料加热，把自熔性合金粉末均匀地喷洒沉积于工件表面，再经过火焰熔涂，使合金粉末与基材相互熔敷，相互渗透而形成的一种结构致密的防磨层。应用于火力发电厂的引风机、排风机等叶轮防磨，中速磨磨辊、磨瓦防磨。
火焰喷涂性能指标
名结合强度硬度孔隙率涂层厚度称性能指标
喷涂工艺要求
①用10---12目石英砂对设备表面进行喷砂处理，其作用：清除金属表面锈斑及油污；增加金属表面粗糙度，管壁打磨减薄量不超过管壁厚度的0.08~0.1 ㎜；清洁金属表面；喷涂前对管排进行喷砂处理，漏出金属光泽并保持一定粗糙度，以利于喷涂层粘接。。 ②针对设备部位选材：选材必须具有与喷涂部件的钢材的相同的膨胀性和收缩性,涂层对水冷壁管材的物理和化学性能没有任何危害。 ③实施电弧喷涂，喷涂时合理控制喷涂温度，防止管子过热及电弧损伤;涂层均匀、平整、无剥落、无起皮、无漏喷现象，涂层厚度0.3~0.6 ㎜左右。 ④进行封孔处理。 ⑤进行喷涂质量验收。

激光熔覆粉末分类讲解

作业思考题
1、激光熔覆合金粉末包括哪几种？
2、阀门激光熔覆时，采用Ni60+10%WC粉末，根据分类，
属于哪种粉末类型？
不适宜含S较高的钢材，因为钢中S的存在会在交界面处形成一种低熔点的脆性物质，容易使熔覆层脱落。 3、分类 Fe基合金、Ni基合金、Co基合金
陶瓷粉末
特点：陶瓷粉末具有优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性，所以它常被用于制备高温耐磨耐蚀涂层。分类：
硅化物陶瓷粉末
氧化物陶瓷粉末（Al2O3和 ZrO2）缺点：与基体金属的热膨胀系数、弹性模量及导热系数等差别较大，熔覆层易出现裂纹和孔洞等缺陷，在使用中将出现变形开裂、剥落损坏等现象
激光熔覆粉末分类
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光熔覆粉末分类
教学目标通过本次课程的学习，掌握激光熔覆粉末分类及不同粉末类型的特点
激光熔覆粉末分类
自熔性合金粉末
粉末分类
陶瓷粉末
复合粉末
其他金属体系
自熔性合金粉末
特点及分类： 1、含有B、Si 作用：脱氧、造渣 2、基材适应性
可广泛应用于包括各类碳钢、合金钢、不锈钢和铸铁类材质，但
复合粉末
复合粉末主要是指高熔点硬质陶瓷材料与金属混合或复合而形成的粉末体系。特点：金属的强韧性、良好的工艺性与陶瓷材料优异耐磨、耐蚀、耐高
温和抗氧化特性有机结合
复合粉末体系： 1、碳化物合金粉末(如 WC、SiC、TiC、B4C、Cr3C2等) 2、氧化物合金粉末(如 Al2O3、Zr2O3、TiO2等) 3、氮化物合金粉末(TiN、Si3N4等) 4、硼化物合金粉末 5、硅化物合金粉末
及其他金属合金粉末 2、自熔性粉末含有B、Si，具有脱氧造渣功能，基体应用性强，常用的由Fe基、Ni基、Co基合金粉末 3、陶瓷粉末具有耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化等优点、但

激光熔覆粉末材料(28)(精)

3）自粘结复合粉末
自粘结复合粉末是指在热喷涂过程中，由于粉末产生的放热反应能使涂层与基材表面形成良好结合的一类热喷涂材料，其最大的特点是具有工作粉和打底粉的双重功能。类型：自粘结碳化钨、自粘结不锈钢、自粘结铝青铜、自粘结镍钼铝、自粘结合金钢等系列。
激光熔覆粉末材料
4）氧化物陶瓷粉末氧化物陶瓷粉末具有优良的抗高温氧化和隔热、耐磨、耐腐等性能，是一类重要的热喷涂材料，也是目前极受重视的激光熔覆材料。此类陶瓷粉末主要分为氧化铝和氧化锆两个系列，氧化锆比氧化铝陶瓷粉末具有更低的热导率和更好的热抗震性能，因而主要用于热障层材料。
铁基粉末
激光熔覆粉末材料
2）碳化物复合粉末
碳化物复合粉末系由碳化物硬质相与金属或合金作为粘结相所组成的粉末体系，可分为（Co、Ni）/WC等系列。这类粉末中的粘结相能在一定程度上使碳化物免受氧化和分解，能获得具有硬质合金性能的涂层。特点：具有很高的耐磨性和硬度。
激光熔覆粉末材料
激光熔覆粉末材料
课程：工程材料基础主讲人：赵海峰
教学目标
了解激光熔覆技术与常见激光熔覆粉末材料的类型、牌号、成分及性能用途。
激光熔覆粉末材料
1. 激光熔覆技术激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔覆的方法，在基材表面形成与其为冶金结合的填料熔覆层。
氧化铝粉末
课程小结
1、激光熔覆在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束
使之与基材表面薄层一起熔覆的方法，在基材表面形成与其为冶金结合的填料熔覆层。 2、目前激光熔覆常采用的材料主要是热喷焊或热喷涂类材料，其

喷焊工艺及与喷涂堆焊差异

喷焊用自熔性合金粉末自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材的合金，其中加入适量硼和硅元素，起脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点，适于乙炔一氧焰对涂层进行重熔。

国产自熔性合金粉末品种较多，镍基合金粉末有较强的耐蚀性，抗氧化性可达650°C，耐磨性强；钴基合金粉末最大的特点是红硬性好，可在700℃保持较好的耐磨性和耐蚀性；铁基合金粉末耐磨粒磨损性优于其他两类。

喷焊工艺喷焊的工艺程序基本与喷涂相同，所不同者在喷粉工序中增加了重熔程序。

喷焊有一步喷焊法和二步喷焊法。

施工前应注意：①工件表面有渗碳层或氮化层，在预处理时必须清除；②工件的预热温度为一般碳钢200～300℃，耐热奥氏体钢350～400℃。

预热火焰用中性或弱碳焰。

此外，喷涂层重熔后，厚度减小25％左右，喷熔后在热态测量时，应将此量考虑在内。

一步喷焊法。

一步法即喷一段后即熔一段，喷、熔交替进行，使用同一支喷枪完成。

可选用中、小型喷焊枪。

在工件预热后先喷涂0. 2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化，喷熔从一端开始，喷距10～30mm，有顺序地对保护层局部加热到熔融开始湿润（不能流淌）时再喷粉，与熔化反复进行，直至达到预定厚度，表面出现“镜面”反光，再向前扩展，达到表面全部覆盖喷焊层。

如一次厚度不足，可重复加厚。

一步法适用于小型零件或小面积喷焊。

二步喷焊法。

二步法即先完成喷涂层再对其重熔。

喷涂与重熔均用大功率喷枪，例如SpH-E喷、焊两用枪，使合金粉末充分在火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。

喷铁基粉末时用弱碳火焰，喷镍基和钴基粉末时用中性或弱碳火焰。

喷粉每层厚度＜0.2mm，重复喷涂达到重熔厚度，一般可在0.5～0. 6 mm 时重熔。

如果喷焊层要求较厚，一次重熔达不到要求时，可分几次喷涂和重熔。

重熔是二步法的关键工序，在喷涂后立即进行。

用中性焰或弱碳化焰的大功率柔软火焰，喷距约20 ～ 30mm，火焰与表面夹角为60°～75°，从距涂层约30mm处开始，适当掌握重熔速度，将涂层加热，直至涂层出现“镜面”反光为度，然后进行下一个部位的重熔。

镍基合金

镍基合金按性能的分类
精密合金
包括镍基软磁合金、镍基精密电阻合金和镍基电热合金等。最常用的软磁合金是含镍80%左右的玻莫合金，其最大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料。镍基精密电阻合金的主要合金元素是铬、铝、铜，这种合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于制作电阻器。镍基电热合金是含铬20%的镍合金，具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，可在1000～1100℃温度下长期使用。
用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和
钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
在此编辑标题
生产工艺
冶炼方面热处理方面
变形方面
铜铸造方面
通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
记忆合金
•含钛50（at)%的镍合金。其回复温度是70℃，形状记忆效果好。少量改变镍钛成分比例，可使回复温度在30～100℃范围内变化。多用于制造航天器上使用的自动张开结构件、宇航工业用的自激励紧固件、生物医学上使用的人造心脏马达等。
耐热合金
镍基合金的代表材料有: 1，Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分为；32Ni-21Cr-Ti,Al；属于耐热合金； 2，Inconel合金，如Inconel600，主要成分是；73Ni-15Cr-Ti,Al；属于耐热合金；
Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国
于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。

热喷涂

2、热喷涂粉末
（1）非复合喷涂粉末：简单粉末，每个粉粒仅由单一的成分组成。 ①金属及合金粉末喷涂合金粉末（也称冷喷合金粉末）：这种粉末不需要或不能进行重熔处理。按其用途分为打底层粉末和工作层粉末。打底层粉末用来增加涂层与基体的结合强度；工作层粉末熔点低，具有较高伸长率，保证涂层具有所要求的性能。喷熔合金粉末（又称自熔性合金粉末）：因合金中加入了强烈的脱氧元素（如Si、B），在重熔过程中它们优先与合金粉末中的氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔点的硼硅酸盐覆盖在表面，防止液态金属氧化，改善对基体的润湿能力，起到良好的自熔剂作用。如镍基、钴基、铁基及碳化钨基等四种系列。
热喷涂
热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状
态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理
的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。如果将喷涂层在加热重熔，则产生冶金结合。这种方法称为热喷涂方法。
②陶瓷材料粉末：热喷涂陶瓷粉末主要包括金属氧化物（如Al2O3、TiO2等）碳化物（如WC、SiC等）硼化物（如ZrB2、CrB2等）硅化物（如MoSi2 等）氮化物（如VN、TiN等）。 ③塑料粉末：塑料涂层具有美观、耐蚀的性能，有热塑性（受热熔化或冷却时凝固，如聚乙烯，尼龙粉等）和热固性（受热产生化学变化，固化成型，环氧树脂，酚醛树脂等就是把两种或两种以上的材料复合而制成的喷涂线材。复合喷涂线材中大部分是增效复合喷涂线材，即在喷涂过程中不同组元相互发生放热反应生成化合物，反应热与火焰热相叠加，提高了熔滴温度，达到基体后会使基体局部熔化产生短时高温扩散，形成显微冶金结合，从而提高结合强度。目前发现143组“组元对”有放热反应。常用的有：Ni-Al复合丝、Al-Cr、 Al-B、 Al-Ni-WC、 Al-Ni-Cr、Al-Ni-Al2O3等线材。利用组元对放热反应，再加入其它强化组元可制成自结合一步喷涂丝。这种丝的特点是兼有打底层及工作层的性能，利用放热方法可使涂层结合牢固，又因其它组元的强化作用而得到高的综合性能。如不锈钢－Ni/Al 丝、Ni－Al－Mo丝等。

热喷焊和热喷涂的差别

热喷涂与热喷焊的区别
1、涂层结合机理不同
热喷涂的结合机理是：机械结合、冶金—化学结合、物理结合。

其中以机械结合为主。

喷焊的结合机理是：化学冶金结合，实现原子间的永久连接。

2、工件受热情况不同
喷涂无重熔过程，工件表面温度可始终控制在250℃以下。

一般不产生变形和使工件的组织状态发生变化。

而喷焊要使涂层融化，重熔温度可达900℃以上，不仅易引起工件变形，而且多数工件会发生退火或不完全退火。

3、与基材的结合状态不同
喷涂层与基材表面的结合以机械咬合为主，尽管存在微区冶金结合，涂层结合强度不高，一般为30~50 MPa。

喷焊通过涂层熔化与基材表面形成冶金结合，结合强度一般可达
343~440MPa。

4、喷涂材料不同
喷焊要求使用自熔性合金粉末，而喷涂则对粉末的自熔性要求不高，且不一定是自熔性合金粉末，各种自熔性合金粉末既可用于喷焊又可用于喷涂，但喷涂粉末不具备自熔性只能用于喷涂而不能用于喷焊工艺。

粉末火焰喷焊所用粉末必须是自熔性合金粉末，而喷涂所用粉末不受限制。

5、覆盖层结构不同
喷焊层均匀致密，一般认为无孔隙，而喷涂层有孔隙。

6、承载能力不同
喷涂层不能承受冲击载荷和较高的接触应力，适用于各种面接触工件的表面喷涂。

喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力，可用于线接触场合。

综上所述，当工件承载大，尤其是受冲击负荷作用和在腐蚀介质中使用时，以采用喷焊为宜，当工件不允许有变形发生或不允许改变其原始组织，而且工件不承受或仅承受轻微冲击载荷时，则宜采用喷涂。

目前广泛采用的有粉末火焰喷焊及等离子弧喷焊两种工艺。

激光熔覆合金粉末种类

激光熔覆合金粉末种类
激光熔覆合金粉末的种类有：
1.自熔性合金粉末。

包括Fe基、Ni基和Co基等，粉末中含有脱氧和自熔作用的Si、B等元素，具有较好的工艺成形性。

2.陶瓷粉末。

包括碳化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末、氧化物陶瓷粉末和硅化物陶瓷粉末，具有较好的耐磨、耐蚀、耐高温和高温抗氧化性能，常被用于制备高温耐磨耐蚀涂层和热障涂层。

3.复合材料粉末。

通常由两种或以上材料的粉末混合而成，包括碳纤维增强聚合物、铝材料增强钴合金等，常用于制造高强度、高刚性的零部件和工具。

Fe55自熔合金粉末制备及涂层的组织与性能研究

ＸｉｅＣｈｕａｎｄｉ ”
，
ＳｕｎＨａｉｓｈｅｎ”
，
ＬｉＧｕｏｐｉｎｇ１）Ｉ２）ＣｈｅｎＷｅｎ”
，
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ＬｕｏＦｅｎｇｈｕａ
１）（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙｉｎＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆＬａｉｗｕ，
Ｆｅ５５ｗａｓｃｏａｔｅｄｏｎＱ２３５ｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｂｙｏｘｙ — ａｃｅｔｙｌｅｎｅｌｆａｍｅｓｐｒａｙｗｅｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆ
第３１卷第２期２０１３年４月
粉末冶金技术
ＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２０１３
Ｆｅ５５自熔合金粉末制备及涂层的组织与性能研究木
ｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｎｄｒｉｔｅｇｒｏｗｔｈｉｎａｌｌｏｙｌａｙｅｒｉｓｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｃｏａｔｉｎｇ

不同重熔处理对镍基自溶性粉末合金涂层构件疲劳性能的影响

ｗｉｈｌｎｅｅｔｐｅｅｖｔｏｉ，ｔｅｓｚｎｕｎｉｆｔｅｐｒｓｔｅｈｏｔｇｗｏｌｎｒａｅａｄｔｏｇｒｈａｒｓｒａｉｎｔｍｅｈｉｅａｄｑａｔｔｏｈｏｏｉｉｓｉｔｅｃａｉｕｄｉｃｅｓｎｙｎｎ
ｍｉｒｓｒｃｕｅｒｂｅｖｄｗｉｈｓａｎｎｌｃｒｎｍｉｒｓｏｅ（ＥＭ）Ｔｈｅｕｔｓｏｄｔａｉ— ｃｏｔｕｔｒｓｗｅｅｏｓｒｅｔｃｎｉｇｅｅｔｏｃｏｃｐＳ．ｅｒｓｌｈｗｅｈｔａｄｓｔｃｉｕｉｅｌｙｒｆｒｅｎｔｅｉｔｒａｅｂｔｅｈｏｔｎａｅｎｈｕｓｒｔｆｓｅｉｅｓａｔｒｉｔｄｆｓｖａｅｏｍｄｉｈｎｅｆｃｅｗｅｎｔｅｃａｉｇｌｙｒａｄｔｅｓｂｔａｅｏｐｃｍｎｆｅｎｆ
个试样疲劳强度降低．关键词：热喷涂；重熔处理；疲劳试验；显微组织；疲劳强度
中图分类号：ＴＨ１４１文献标识码：Ａ
Ｅｆｅｔｏｉｆｒｎｔｐｏｔｆｓｄｔｅｔｅｓｏａｉｕｒｏｍａｅｏｏｐｏｎｓｆｃｆｄｆｅｅｓ－ｕｅｒａｍｎｔｎｆｔｇｅｐｅｆｒｎｃｆｃｍｎｅｔ
不同重熔处理对镍基自溶性粉末合金涂层构件疲劳性能的影响
李新勇
（兰州工业学院交通工程系，甘肃兰州７０５）３００
摘要：为了研究重熔处理对构件疲劳性能的影响，３＃以５钢为基体，以镍基自熔性粉末合金为喷涂材料的热喷涂试样在电退火炉中进行３种不同时间的重熔处理后进行弯扭疲劳试验，应用扫描电子显微镜对不同试样的显微组织进行观察．结果表明：不同重熔处理后涂层材料均在界面形成了明显的扩散层，层与基体的黏结强度高，喷经涂使涂试样疲劳强度均高于基体试样；随着保温时间的延长，涂层中孔隙的大小及数量随之增多．同时，涂层中的ｃｒ固化生成ＣＢ和Ｃ７ｓ导致整个涂层基体硬度降低．而使裂纹优先在孔隙界面萌生，ｒｒＣ，从并沿较软基体扩展，最终使整

激光熔覆Fe基自熔性粉末讲解

激光熔覆Fe基自熔性粉末
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光熔覆Fe基自熔性粉末
教学目标通过本次课程的学习，掌握激光熔覆Fe基自熔性粉末的成分特点及应用
பைடு நூலகம்
Fe基自熔性粉末特点
特点：实际工业应用中所需激光熔覆修复和制造的工件主要为碳钢和铸铁，铁基合金与基体材料成分接近，界面结合牢固。优点：成本低，熔覆层的抗磨损能力佳
缺点：抗氧化性差，合金自熔性也较差，工艺性能不如 Ni 、 Co 合金粉末，若工艺参数选择不当，激光熔覆层内常会产生较多的气孔和夹杂应用：适用于要求局部耐磨且容易变形的零件
Fe基自熔性粉末应用举例
Fe基熔覆层
图1 输送带滚轴熔覆中
图2 熔覆后的输送带滚轴
Fe基自熔性粉末分类
1、奥氏体不锈钢型
小结
1、Fe基自熔性粉末成本低、抗磨损性能好，应用于要求局
部耐磨且容易变形的零件；
2、粉末包括奥氏体不锈钢型和高铬铸铁型； 3、合金组织含有碳化物、马氏体、非晶组织等
作业思考题
1、请说明Fe基自熔性合金粉末的性能特点及应用场合。
2、Fe基自熔性合金粉末分哪两类？
奥氏体（ Cr约18%、Ni 8%~10%、C小于0.1%）成分少量B、Si 性能特点：硬度较低，抗磨损性能不理想 2、高铬铸铁型（Fe-Cr-C体系）
特点：
1、Cr、C形成高硬度的碳化物，提高硬度，但呈网状，熔覆层易裂 2、Ni 改善工艺性能
3、B、Si形成自溶合金
不同Fe-Cr-C体系合金及显微组织

常用喷涂熔覆粉末(如Ni65等)

①：Ni60镍基合金粉末（执行GB5316）特性说明：该粉末是高硬度Ni-Cr-B-Si系自熔性合金粉末中应用最广泛的一种。

具有优良的综合性能，耐腐蚀，抗氧化性，耐热，耐低应力磨粒磨损及良好的冲击韧性。

熔点低，固液相温度区间宽，对多种基体和WC颗粒等有强的润湿能力，操作简便。

主要用途及工艺：建议用于750°C以下耐磨，耐蚀，抗氧化的场合，如抽油泵柱塞，轴套，拉丝轮，风机叶片等部件的修复与预保护。

适用于火焰喷焊，等离子喷焊及喷涂，超音速喷涂等工艺。

化学成分与硬度：规格 C B Si Cr Fe Ni HRC Ni60A 0.7〜1.1 3.0〜4.0 3.5〜5.0 15.0〜17.0 W5 余量58〜62Ni60B 0.7〜1.1 3.0〜4.0 3.5〜5.0 15.0〜17.0 <17 余量58〜②：Ni65镍基合金粉末特性说明：该粉末是高硬度Ni-Cr-B-Si系自熔性合金粉末，较高含量的铬使镍基产生固溶强化,并增强其耐蚀性和抗高温氧化能力，过量的铬与C，B生成硬度极高的硬质相，弥散分布在基体中，大大提高了合金焊层的耐磨性能。

主要用途及工艺：建议用于耐高温冲蚀磨损，低应力磨粒磨损，硬面磨损等场合，如高压泵活塞杆，泥浆泵柱塞，炼油厂耐酸泵，烟道风机叶片，造纸机磨盘等部件表面硬化。

适用于氧-乙炔喷焊及高频重熔工艺，超音速喷涂等工艺。

化学成分与硬度：③：Ni60C镍基合金粉末特性说明：该粉末保留了Ni60A所有优良的综合性能，同时提高了铬的含量，加入少量的钼、铜、稀土，使晶粒细化，进一步提高了涂层的高温强度和红硬性，能显著提高合金在高温氧化物和高温硫化物以及在非氧化性酸、有机酸和海水等工矿条件下的在耐蚀能力。

主要用途及工艺：建议用于油田含硫化物较低的油井抽油泵柱塞表面处理及耐海水耐蚀的工况。

适用于火焰喷焊，等离子喷焊及喷涂，超音速喷涂等工艺。

化学成分与硬度：④：Ni55镍基合金粉末（执行GB5316）特性说明：该粉末是高硬度Ni-Cr-B-Si系自熔性合金粉末中的一种。

Ni60自熔合金粉末

Ni60自熔合金粉末Ni60自熔熔合金粉末是镍基自熔合金粉末系列中最重要牌号之一。

其显著的特点是合金铁含量高(≤15％)，而国外同类牌号粉末的铁含量低(≤5％)。

表1列出Ni60合金成分(质量分数)与国外同类合金的比较。

表1 Ni60合金的化学成分比较牌号化学成分％硬度（HRc）备注C Cr B Si Fe Co NiNi60 1.0~0.6 17～14 4.5～2.54.5～3 ≤15 余55～62 研制12496 0.68 15.99 3.01 4.1 2.5 ――余55～62 瑞士15E 1.0 16.9 3.44 4.15 3.78 ――余60～64 美国No6 0.75 13.5 3.0 4.25 4.75 ――余56～61 美国SF60 ――16.0 3.0 4.5 4.5 ――余59～62 英国RK70 0.9 16.5 3.3 4.3 ---- ――余60～64 德国FP6M 0.6 14.0 3.0 4.5 4.5 2～1 余55～60 日本Ni60粉喷焊层硬度在HRc60左右，与渗碳、渗氮、渗硼、镀铬和某些堆焊合金等表面硬化处理后的硬度相当，并具有优良的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化的综合性能，已被广泛用于冶金、机械、矿山、石油、化工、轻工、汽车等领域易损部件的修复和须保护，能几倍乃至几十倍地提高使用寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。

二、Ni60粉末性能和喷焊层的性能2、1 形貌采用扫描电镜拍摄Ni60粉末形貌（见图1），表明研制的粉末球形良好、表面光洁。

在喷焊时不堵塞喷炬孔道，易控制送粉量，适宜自动喷焊操作。

2、2 显影组织经X衍射仪结合金相显微镜分析与观察，Ni60粉末颗粒剖面金相组织为灰色衬底Ni-Si固溶体，弥散分布Ni3B相。

Ni60喷焊层显微组织的观察与分析得出：喷焊层基体为白色块状的含硅镍铬固熔体相；硬质相为黑色细小点状(Cr，Fe)23C6、灰色块状Ni3B和细小白色块状CrB组成。

不同重熔处理对钴基粉末合金热喷涂件疲劳强度及寿命的影响

ｏｈｅｍａｐｒｙｃａｅｏｐｏｎｓｗｉｈｃｂｌ－ａｅｗｄｒｄａｌｙｆｔｒｌｓａ－ｏｔｄｃｍｎｅｔｔｏａｔｂｓｄｐｏｅｅｌｏ
ＺＨＡＯｈ — ｉｇ一，Ｌ１Ｘｉ－ｏｇ，ＬＩＹｏ－ａｇ，ＤＵＡＮｎ－ａＺｉｎｐｎｙｎｕｔｎＨｏｇｙｎ
的结构器件服役的安全性和可靠性，近年来，学者们
相继采用了各种方法对复合层材料沿界面的断裂行
收稿日期：２１一４１０１Ｏ—５
基金项目：教育部重点项目（０１２２８５）
作者简介：赵志平（９２）女，１７一，甘肃白银人，博士生，副教授．
第４期
赵志平等：同重熔处理对钴基粉末合金热喷涂件疲劳强度及寿命的影响不
１２试样．
图２夹具及试样安装位置
Ｆ２Ｉｓｌｔｎｐｓｉｎｏｇａｄｓｅｉｎｎｔｌｉｏｉｏｆｉｃａａｏｔｊｎｐｍｅ
基体试样表面的不同变化．喷涂前仔细清洗，除一去
试样材料以３＃５中碳钢为基材，经退火处理后具有均匀的组织结构性能，表面涂层材料选用钴基自熔性粉末合金，其化学成分见表１．
１试验步骤
１１试ＡＺＥＦＥ０ＮＳＩＤＵ）Ｈ－Ｍ１０ｋ电液伺服高频疲劳试验机．试验机由液压动力源、计算机及电气控制器和负荷机架（即主机）大部分组３成．试验机各种参数以及载荷精度和对中度均满足ＡＳＴＭＥ６６８０ — Ｏ和ＧＢ６９ — ８３９６标准要求．

激光表面熔覆也叫激光涂覆或激光包覆

激光表面熔覆也叫激光涂覆或激光包覆，它是材料表面改性的一种重要方法，它是快速凝固过程，通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能量密度激光束将不同成分和性能的合金与基材表层快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层。

激光熔覆层因具有良好的结合强度和高硬度，在提高材料的耐磨损方面显示了优越性。

今年来，激光表面熔覆技术发展迅速，成为材料表面工程领域的前沿。

1、激光熔覆技术的特点同其它表面强化技术相比，它具有以下特点：冷却速度快；热输入和畸变较小，涂层稀释率低(一般小于5%)，与基体呈冶金结合；能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆等。

2、激光表面熔覆的工艺方法激光熔覆依据合金供应方式的不同，可将激光熔覆分为两大类：预置法和同步送粉法。

预置式涂层法是先将粉末与粘接剂混合后以某种方法预先均匀涂覆在基体表面，然后采用激光束对合金涂覆层表面进行照射，涂覆层表面吸收激光能量使温度升高并熔化，同时通过热量传递使基体表面熔化，熔化的合金快速凝固在基材表面，形成冶金结合的合金熔覆层。

预置涂层法的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理预置熔覆材料预热激光熔化后热处理。

同步送粉法是通过送粉装置在激光熔覆的过程中将合金粉末直接送入激光作用区，在激光作用下材质和合金粉末同时熔化，结晶形成合金熔覆层。

同步送粉法的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理送料激光熔化后热处理该方法是激光熔覆技术的首选方法，国内外实际生产中采用较多。

送粉的方式对粉末的利用率也有很大的关系，一般有正向和逆向两种送粉法，由于逆向送粉会使熔池的表面积增大，因此在相同的激光熔覆条件下，逆向法较正向法具有更高的粉末利用率。

3、激光表面熔覆材料体系按照材料成分构成，激光熔覆粉末材料主要分为金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等。

在金属粉末中，自熔性合金粉末的研究与应用最多。

3.1自熔性合金粉末（1）Fe基合金体系自熔性合金粉末可以分为Fe基、Ni基、Co基自熔性合金粉末，其主要特点是含有B和Si，具有自脱氧和造渣能力。

金属热喷涂禁忌

金属热喷涂禁忌一、火焰喷涂及重熔禁忌1.线材火焰喷涂禁忌（1）线材火焰喷涂设备选用禁忌1）喷涂线材的火焰喷枪有多种分类，各种喷枪的特点不一样，忌随意使用：喷涂材料熔点低于750℃时，忌选用中速喷枪，否则会因为材料过熔影响喷涂层成分；喷涂材料熔点高于750℃时，忌选用高速喷枪，否则会出现材料熔化不好，喷涂层质量不高的情况。

2）不同的燃气喷枪必须用相对应的燃气，忌混用。

（2）线材火焰喷涂工艺选用禁忌1）国产喷枪的燃气压力忌大于0.15MPa。

当乙炔压力达到0.15MPa，温度达到580～600℃时，遇火就会发生爆炸。

2）燃气流量需根据喷涂的材料来决定，忌任何材料都用相同的流量。

喷涂低熔点材料时，忌用大燃气流量或长火焰，否则会造成材料的烧损、蒸发及涂层中氧化物的含量增多，从而影响涂层质量；喷涂高熔点材料时，忌用小燃气流量，否则会造成喷涂效率低，雾化颗粒的温度和速度低，造成涂层的结合强度低，孔隙率高。

3）喷枪火焰形态忌不随喷涂材料的特性、涂层工作环境而变化。

合金钢、不锈钢、铝等材料火焰喷涂时忌用氧化焰，否则涂层中的氧化物含量增加，耐蚀性下降；喷涂陶瓷棒、氧化铝等材料时忌用碳化焰，否则火焰的温度、稳定性和刚度下降，燃烧不完全，燃烧残余物增加，影响喷涂效率，污染涂层。

4）忌用含油水的压缩空气进行火焰喷涂，否则会使火焰燃烧不稳定，喷涂过程中粒子也可能被污染，涂层质量会下降。

5）忌用压力小于0.4MPa的压缩气体进行喷涂，否则涂层的结合强度降低。

6）喷涂距离忌太大或太小，必须在一定范围内。

线材火焰喷涂距离忌小于100mm，喷涂距离过小，基体表面的热量增加，造成工件温度的迅速上升，容易引起基体的热变形，严重时导致涂层的开裂和剥落；线材火焰喷涂距离忌大于180mm，否则会降低涂层与基体的结合强度和涂层的致密度。

7）喷涂角度忌小于45°，否则会造成涂层间的粒子结合性降低，涂层组织疏松，空隙增多，涂层质量下降。