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Ni60自熔合金粉末
時(shí)間:2022-01-04?? 瀏覽:3260次

Ni60自熔熔合金粉末是鎳基自熔合金粉末系列中重要牌號(hào)之一。其顯著的特點(diǎn)是合金鐵含量高(15%),而國(guó)外同類牌號(hào)粉末的鐵含量低(5%)。表1列出Ni60合金成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與國(guó)外同類合金的比較。

1  Ni60合金的化學(xué)成分比較

牌號(hào)

化   學(xué)   成   分 %

硬度(HRc

備注

C

Cr

B

Si

Fe

Co

Ni

Ni60

1.0~0.6

1714

4.52.5

4.53

15


5562

研制

12496

0.68

15.99

3.01

4.1

2.5

――

5562

瑞士

15E

1.0

16.9

3.44

4.15

3.78

――

6064

美國(guó)

No6

0.75

13.5

3.0

4.25

4.75

――

5661

美國(guó)

SF60

――

16.0

3.0

4.5

4.5

――

5962

英國(guó)

RK70

0.9

16.5

3.3

4.3

----

――

6064

德國(guó)

FP6M

0.6

14.0

3.0

4.5

4.5

21

5560

日本

Ni60粉噴焊層硬度在HRc60左右,與滲碳、滲氮、滲硼、鍍鉻和某些堆焊合金等表面硬化處理后的硬度相當(dāng),并具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化的綜合性能,已被廣泛用于冶金、機(jī)械、礦山、石油、化工、輕工、汽車等領(lǐng)域易損部件的修復(fù)和須保護(hù),能幾倍乃至幾十倍地提高使用壽命,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 

二、Ni60粉末性能和噴焊層的性能    

2、1 形貌

    采用掃描電鏡拍攝Ni60粉末形貌(見(jiàn)圖1),表明研制的粉末球形良好、表面光潔。在噴焊時(shí)不堵塞噴炬孔道,易控制送粉量,適宜自動(dòng)噴焊操作。

2、2 顯影組織

    經(jīng)X衍射儀結(jié)合金相顯微鏡分析與觀察,Ni60粉末顆粒剖面金相組織為灰色襯底Ni-Si固溶體,彌散分布Ni3B相。Ni60噴焊層顯微組織的觀察與分析得出:噴焊層基體為白色

塊狀的含硅鎳鉻固熔體相;硬質(zhì)相為黑色細(xì)小點(diǎn)狀(Cr,F(xiàn)e)23C6、灰色塊狀Ni3B和細(xì)小白色塊狀CrB組成。12496噴焊層的組織結(jié)構(gòu)與Ni60相似,因其鐵含量低,在白色塊狀大小和數(shù)量上有些差異。

2、3 物理性能

   

圖片1

 Ni60粉末的密度、熔點(diǎn)、松裝密度、振實(shí)密度、流動(dòng)性以及氧含量與12496牌號(hào)的對(duì)

比表明,兩者數(shù)據(jù)相近。

牌號(hào)

密度g/cm3

熔點(diǎn)

松裝密度g/cm3

振實(shí)密度g/cm3

流動(dòng)性s/50g

氧含量%

備注

Ni60

7.5284

1027

4.19

4.51

16.19

0.06~0.12

20爐平均值

12496

7.7939

1050

4.34

4.64

14.60

0.028~0.08

進(jìn)口樣品測(cè)試

粉末中的氧含量是檢驗(yàn)粉末質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。氧含量高的粉末,噴焊層渣量多、表面質(zhì)量差,因此要求粉末具有較低的氧含量。一般來(lái)說(shuō),合金液中的[O]含量是很低的,經(jīng)分析其含量為0.0007%—0.0020%,因此可以認(rèn)為粉末中的氧含量主要是合金液在霧化時(shí)二次氧化的結(jié)果。如果合金液中含有與氧親和力強(qiáng)的元素,那么氧含量會(huì)更高,而鋁就是這種元素,它的吸氧能力超過(guò)了B和Si元素。圖2  表明粉末中的氧含量與殘余鋁量的關(guān)系。

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2、4 粒度分布

采用GBl430—79規(guī)定的鐵粉粒度組成測(cè)試方法,對(duì)Ni 60粉、10009和12496粉進(jìn)行篩分測(cè)試,比較見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn)研制的合金粉末的粒度分布與進(jìn)口12496粉末相當(dāng)。

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2、5 粉末的熱膨脹系數(shù)

測(cè)得的Ni60熱膨膚系數(shù)與12496合金接近(見(jiàn)圖4),兩種合金的熱膨脹系數(shù)都較低,并隨溫度升高,熱膨脹系數(shù)均增大。由此可見(jiàn),工件在噴焊之前預(yù)熱是必要和重要的,通過(guò)預(yù)熱處理可使噴焊層合金與工件的熱膨脹系數(shù)接近,以避免噴焊層開(kāi)裂、剝落。

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2、6  熱導(dǎo)率

    合金的熱導(dǎo)率亦是制訂粉末噴焊工藝的依據(jù)之一。采用T2型激光脈沖熱導(dǎo)儀測(cè)定合金熱導(dǎo)率。測(cè)得的Ni60熱導(dǎo)率與12496合金接近(見(jiàn)圖5),且兩種合金的熱導(dǎo)率都較低,并隨溫度升高,熱導(dǎo)率均增大。由此可見(jiàn),工件在噴焊后的冷卻方式很重要,保溫目的是減小噴焊層和工件之間的降溫速度,減小溫度梯度隊(duì)使噴焊層不開(kāi)裂裂、剝落。

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2、7 噴焊層的硬度

2、7、1常溫硬度

    噴焊層硬度采用HR-150AT型光學(xué)洛氏硬度計(jì)測(cè)定:由20爐Ni60試樣測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出, Ni60上限成分焊層硬度HRc62、中限成分焊層硬度HRc59,下限成分焊層硬度HRc55,相同條件下測(cè)得12496試樣焊層硬度HRc58,可見(jiàn)兩者硬度沒(méi)有差別。

2、7、2 噴焊層高溫硬度

高溫硬度采用(日)VH—5B真空高溫維氏硬度計(jì)測(cè)定,Ni60和12496噴焊層的高溫硬度示于圖6。由圖6可見(jiàn):2種合金粉末噴焊層的高溫硬度處于同一水平。

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2、8 噴焊層的耐磨性

2、8、1 金屬間磨損

    金屬間磨損采用斯可達(dá)快速磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。測(cè)定時(shí),載荷分別為5kg、10kg、15kg、20kg,轉(zhuǎn)速750r/min。用0.25磷酸三鈉冷卻,3000轉(zhuǎn)后測(cè)量磨損體積。試樣尺寸ф22 X 22 mm X l0 mm、焊層厚度大于1 mm。對(duì)比材料為12496、淬火硬度為HRc60左右的GCrl5和45號(hào)鋼。測(cè)試結(jié)果示于圖7。由圖7可見(jiàn),12496和Ni的焊層的耐磨性基本相同,均比GCrl5和45號(hào)鋼高4倍以上。

2、8、2 磨粒磨損

    磨粒磨損采用Fargo橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī),對(duì)比材料為:鈷鉻鎢合金、高鉻鑄鐵、35CrMoAl和16Mn鋼,測(cè)試結(jié)果表明:Ni60合金磨失量是各對(duì)比材料的1/3~1/48,顯示了其優(yōu)異的抗磨粒磨損性能。

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2、9 噴焊層的抗高溫氧化性

    參照GB6446標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗高溫氧化性試驗(yàn),試樣尺寸:φ8mm X 3 mm,表面光潔度1.6μm。試驗(yàn)溫度650℃、750℃、850℃。氧化時(shí)間200h。每小時(shí)稱量一次,每一規(guī)范取兩只試樣的平均值。測(cè)試結(jié)果示于圖8;由圖8可見(jiàn),Ni6012496焊層都具有優(yōu)良的抗氧化性,兩者差別木大。在高溫條件予12496的噴焊層抗氧化能力稍優(yōu)。


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三、應(yīng)用

    由于Ni60合金粉末具有良好的耐磨、耐蝕、抗高溫氧化和高的硬度,必將在工業(yè)的各部門得到廣泛的應(yīng)用,下列是已應(yīng)用Ni60合金粉末取得一些效果:

    (1)高爐風(fēng)口直吹管座、噴嘴受1050~1100高溫磨蝕,采用Ni60噴焊預(yù)保護(hù),比原先提高壽命4倍以上。

    (2)水箱技絲機(jī)輪,采用軸承鋼制造時(shí)使用壽命僅23星期,當(dāng)改用在45號(hào)鋼表面噴

Ni60焊層材料制造后,其壽命比原先提高5倍以上,而且改善了鋼絲表面質(zhì)量。

    (3)φ600mm熱處理卷絲輥筒,受鋼絲強(qiáng)烈的勒磨,壽命極短。采用Ni60噴焊固相滲透新工藝處理后,耐磨性能優(yōu)異,比原先提高壽命20多倍。

    (4)軋鋼廠輸送輥(G輥),噴焊Ni60表面強(qiáng)化預(yù)保護(hù),比原先提高壽命4倍以上。

    (5) φ180mm冷彎型鋼機(jī)組《2010紗窗料》成型輥,噴焊Ni60后,從原先只能軋7t鋼材增加到可軋100t以上鋼材。

    (6)采用Ni60噴焊軋鋼機(jī)滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)、冷拔鋼管內(nèi)模、90T剪刀片等后,其使用壽命部都比原先提高6倍以上。

此外,Ni60噴焊還用于軋鋼機(jī)齒輪、被動(dòng)齒輪、軸承箱、泵套、風(fēng)機(jī)葉片,刨床壓板、泵殼體、柱塞、活塞、農(nóng)機(jī)部件,耐蝕件等零部件的修復(fù)和予保護(hù),都取得良好的使用效果。

 

四、結(jié)語(yǔ)

(1) Ni60粉末采用廉價(jià)材料和水霧化法制粉,成本低、價(jià)格便宜、噴焊工藝性能好。

(2) Ni60噴焊層具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕和抗氧化等綜合性能,且具省一定的可加工性。用于零部件修復(fù)和予保護(hù)。可提高零部件的使用壽命幾倍到幾十倍。

(3) 研制的Ni60合金粉末綜合性能性能達(dá)到和接近瑞士12496牌號(hào)水平、是一種十分理想的硬面粉末材料。



 


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