自熔合金粉末的研究
2008/7/29/15:39 作者：自熔,粉末
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自70年代后期以来,上海钢铁研究所先后研制成功镍基、钴基、铁基、碳化钨弥散型和铜基5类16个牌号自熔合金粉末,并通过了冶金工业部的系列定型鉴定。该技术已在冶金、矿山、机械、电力、金属制品、轻工、石油、化工、汽车、船舶、煤炭和玻璃模具等行业广泛应用,获得了显著的直接经济效益和社会效益。国内直接或间接采用本研究成果生产的厂家,亦均获成功,且开发了新的牌号,并从国外引进新材料和新技术,进一步促进我国热喷涂技术的迅速发展。
为了更好推广这项成果,笔者对资料进行了整理并撰写成文,以期对我国自熔合金粉末的进一步发展起到推动作用。
1、镍基自熔合金粉末
最早的自熔合金以镍基合金为基础。当镍和几种元素如硼、硅、铬、钼和铜等组成合金时,合金熔点降低到易被氧—乙炔火焰所熔化的范围。镍的熔点为1453℃,加入适量硼、硅和其它元素后,合金具有温度在1000℃左右的固液相状态,而且可在ＨＲＣ25～ＨＲＣ65之间调节硬度,并具有耐磨、耐蚀和抗氧化性能。镍基自熔合金粉末可分为镍硼硅合金粉末和镍铬硼硅合金粉末两个类别,兹分述如下。
1.1 镍硼硅合金粉末
镍硼硅合金是在镍中加入适量的硼、硅元素形成的。其粉末颗粒呈球形,合金熔点900～1100℃。随着硼、硅元素的增加,其硬度随之增加,而硼对硬度的影响更大,故其含量一般宜控制在12%～25%之间,过高的硼含量会使粉末熔液表面张力增加而不易与基体金属润湿,因而熔融合金在基体表面集聚成球铺展不开,喷焊性能变坏,合金韧性降低。
硅溶解于基体中,形成ＮｉＳｉ固溶体起固溶强化作用。但过高硅含量(>6%)的合金易形成β相,韧性降低。而过低硅含量(<3%)合金熔液变粘和熔点增高,喷焊性能变差。因此合金的硅含量控制在3%～5%为宜。
该合金中没有形成碳化物的合金元素。为了避免出现碳硼化物和游离碳,不使合金的塑性下降,合金中的碳应控制在<0 1%。此外,合金中的铁含量在1%～12%内对粉末的硬度、熔点和喷焊工艺性能均无大的影响。因此,采用硼铁生产粉末是经济可取的,但其带入的铁含量不宜超过8%。
镍硼硅合金焊层的金相显微组织结构示于图2。基体是以镍为基础的置换式ＮｉＳｉ固溶体(γ相)。硅在镍中最大的溶解度约达9%。硅的固溶使镍熔点降低并得到强化。固溶体硬度为ＨＶ10168～178。
镍硼硅合金的硬度不高,具有良好的韧性、抗氧化性和耐急冷急热性。在650℃温度以下,有一定的耐磨性和耐蚀性,易于机械加工。镍硼硅合金可用于铸铁、钢、不锈钢以及工作温度低于600℃的零部件的防护和修复。特别适用于硬度要求不高的玻璃模具、塑料、橡胶模具的防护和修复以及铁、钢铸件缺陷的修补。
1.2 镍铬硼硅合金粉末
在镍硼硅合金中加入碳、铬元素,便形成镍铬硼硅合金。这类合金具有优良的自熔性,用途最为广泛。粉末颗粒呈良好的球形。
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