發(fā)布日期：10-16           來(lái)源：山東海納等離子科技有限公司官網(wǎng)

摘要：常用無(wú)磁性鋼材硬度低，耐磨性差，大大影響相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。采用等離子熔覆技術(shù)，在Mn13上面進(jìn)行了等離子熔覆處理，對(duì)熔覆層的磁性、硬度、耐磨性能進(jìn)行了測(cè)試與分析。結(jié)果表明：熔覆層無(wú)磁性能達(dá)到基材要求，硬度可以達(dá)到HRC35-65，耐磨性能提高了4-10倍。

關(guān)鍵詞：等離子熔覆；硬度；耐磨性；鐵基合金粉末；Mn13；

前言：無(wú)磁性耐磨板的市場(chǎng)特點(diǎn)與當(dāng)前形勢(shì)

  無(wú)磁性鋼材作為一種鋼鐵類功能性材料，廣泛用于電力、礦熱爐、軌道交通、建筑以及國(guó)防軍工領(lǐng)域。但是無(wú)磁鋼的硬度比較低，耐磨性能差，使用壽命短等問(wèn)題，嚴(yán)重制約相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

  等離子熔覆技術(shù)是繼激光熔覆技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的新型表面改性技術(shù)，其基本原理是：在高溫等離子束流作用下，將合金粉末與工件基體表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴(kuò)散、反應(yīng)、凝固，等離子束離開后自激冷卻，在表明形成一層符合使用要求的功能性材料，從而實(shí)現(xiàn)表面硬度提高、耐磨、無(wú)磁性、防腐蝕、耐熱等。等離子熔覆耐磨層不僅具有很高的性能，而且熔覆層與工件的基體為冶金結(jié)合，在沖擊載荷下不會(huì)脫落。

  采用無(wú)磁性的鋼鐵基材，在其表面熔覆無(wú)磁性合金材料，可以大大提高材料表面的硬度與耐磨性能，同時(shí)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，修復(fù)與維護(hù)方便，大大降低成本，特別有利于小批量生產(chǎn)或者定制性生產(chǎn)。

  本文采用山東海納等離子科技有限公司自己研發(fā)的等離子熔覆設(shè)備，在Mn13錳鋼面上面制備了新型無(wú)磁性耐磨層，熔覆層無(wú)磁性能達(dá)到基材要求，硬度可達(dá)到HRC35-55，耐磨性能提高了10-20倍，提供了一種提高無(wú)磁鋼硬度與耐磨性能的解決方案。

1. 熔覆層的制備

1.1實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)設(shè)備的選擇

  實(shí)驗(yàn)采用山東海納等離子科技有限公司自己研制生產(chǎn)的HNDL-600數(shù)控等離子熔覆設(shè)備進(jìn)行，無(wú)磁性檢測(cè)采用EV7型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，硬度檢測(cè)采用萊州華銀的HRA-150型洛氏硬度計(jì)，耐磨性能檢測(cè)采用符合ASTM-65的美標(biāo)干式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。

1.2基材的選擇

  基材采用Mn13無(wú)磁性板，厚度10毫米，成分如下：

1.3等離子熔覆粉末的主要成分與配比

  等離子熔覆合金粉末主要成分采用高碳鉻鐵，錳鐵，硼鐵，鎳基碳化鎢，鉻粉等。

  高碳鉻鐵主要成分如下：

錳鐵主要成分如下：

硼鐵主要成分如下：

鎳基碳化鎢主要成分如下：

等離子熔覆合金粉末配方如下：

1.4熔覆層生產(chǎn)

  采用HNDL-600等離子熔覆設(shè)備在100*100的Mn13鋼板上進(jìn)行熔覆，電流：400，電壓：30，速度：200，耐磨層厚度25毫米。

2. 性能測(cè)試

2.1無(wú)磁性

  使用EV7型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)對(duì)樣品試塊進(jìn)行磁導(dǎo)率測(cè)試，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為16000a/m（200奧斯特）時(shí)，結(jié)果如下：

  結(jié)果分析：對(duì)比1、2、3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低碳化物含量，磁導(dǎo)率明顯下降；對(duì)比4、5、6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加錳鐵，降低硼鐵含量，磁導(dǎo)率明顯下降；對(duì)比7、8、9實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加硼鐵，降低聶姐碳化鎢含量，磁導(dǎo)率明顯上升；對(duì)比10、11、12實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低鎳基碳化鎢含量，磁導(dǎo)率明顯下降；對(duì)比13、14、15實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加高碳鉻鐵，降低錳鐵含量，磁導(dǎo)率明顯上升；綜合上述數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)提高錳、鉻的含量，磁導(dǎo)率下將。增加碳、硼含量磁導(dǎo)率上升。

2.2耐磨性能

  使用符合美國(guó)ASTMG65-00測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的干式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)相應(yīng)試塊進(jìn)行耐磨性能測(cè)試，結(jié)果如下（Mn13的重量損失為3.2）：

  結(jié)果分析：對(duì)比1、2、3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低碳化物含量，耐磨性能明顯下降；對(duì)比4、5、6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加錳鐵，降低彭鐵含量，耐磨性能明顯下降；對(duì)比7、8、9實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加硼鐵，降低鎳基碳化鎢含量，耐磨性能明顯下降；對(duì)比10、11、12實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低鎳基碳化鎢含量，耐磨性能明顯下降；對(duì)比13、14、15實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加高碳鉻鐵，降低錳鐵含量，耐磨性能明顯上升；綜合上述數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)提高錳、鉻的含量，耐磨性能下降。增加碳、硼、鎢含量耐磨性能上升。

2.3硬度

  使用萊州華銀的HR-150A型洛氏硬度計(jì)對(duì)試塊進(jìn)行硬度測(cè)試。結(jié)果如下：

  結(jié)果分析：對(duì)比發(fā)現(xiàn)1、2、3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低碳化物含量，硬度明顯下降；對(duì)比4、5、6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加錳鐵，降低硼鐵含量，硬度明顯下降；對(duì)比7、8、9實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加硼鐵，降低鎳基碳化鎢含量，硬度明顯下降；對(duì)比10、11、12實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加鉻粉，降低鎳基碳化鎢含量，磁導(dǎo)率明顯下降；對(duì)比13、14、15實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增加高碳鉻鐵，降低錳鐵含量，硬度明顯上升；綜合上述數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)提高錳、鉻的含量，硬度下降。增加碳、硼、鎢含量硬度上升。

3. 結(jié)束語(yǔ)

3.1 以高碳鉻鐵，錳鐵，硼鐵，鎳基碳化鎢，鉻粉為主要成分，采用等離子熔覆技術(shù)制備了高性能無(wú)（低）磁性耐磨層。

3.2 通過(guò)交叉對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)提高錳、鉻的質(zhì)量，磁導(dǎo)率下降。增加碳、硼含量磁導(dǎo)率上升；提高錳、鉻的含量，耐磨性能下降。增加碳、硼、鎢含量耐磨性能上升。提高錳、鉻的含量，硬度下降。增加碳、硼、鎢含量硬度上升。