權(quán)利要求

1.提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，由內(nèi)向外依次包括合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面耐磨層，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～3.0份的C，8～15份的Cr，3.0～4.0份的B，3.5～4.0份的Si，10～15份的Fe，32～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.28。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，15～17份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，10～15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.15。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.65份的C，15～18份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，13～16份的Fe，2.5～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.16。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～2.5份的C，10～15份的Cr，3.0～3.5份的B，3.8～4.0份的Si，12～15份的Fe，34～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.26。 5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.55份的C，16～18份的Cr，3.2～4.0份的B，3.8～5.0份的Si，13～15份的Fe，3.1～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.14。 6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，16～17份的Cr，3.2～4.0份的B，3.5～5.0份的Si，10～12份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.12。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該合金熔合層的厚度為0.15～0.30mm。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該熱障復(fù)合層的厚度為0.30～0.50mm。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，其特征在于，該表面工作層的厚度為1.0～1.2mm。 10.一種U型輥的生產(chǎn)工藝，其特征在于，工藝步驟如下： 首先，對(duì)U型輥坯料外周面進(jìn)行螺旋粗化； 其次，將U型輥坯料進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為250～320℃； 再次，將如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的復(fù)合涂層的合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層原料分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃； 隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間； 最后，將退火或回火處理后的U型輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軋鋼冶金輸送輥的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層及U型輥的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

目前，冶金行業(yè)普遍使用的冶金輥是采用合金工具鋼，通過“煉鋼+澆鑄+熱處理”、“煉鋼+鑄錠+鍛造+熱處理”獲得的鑄輥和鍛輥，這種傳統(tǒng)冶金輥?zhàn)畲蟮膯栴}是表面磨損或掉塊后只能通過一次補(bǔ)焊來(lái)進(jìn)行修復(fù)，補(bǔ)焊金屬與基體結(jié)合強(qiáng)度大大降低，因此生命周期比較短。在連續(xù)生產(chǎn)的前提下，每支輥的一次生命周期(即沒有修復(fù)前)只有3-6天時(shí)間，算上修復(fù)后的生命周期不超過10天。但是，這種整體合金工具鋼制造的冶金輥的成本卻比較高，使得企業(yè)生產(chǎn)的噸鋼成本大幅度上升。

專利號(hào)為CN201410639074.X提供一種新型復(fù)合金屬涂層，包括基體和涂層，其制備過程包括如下步驟：1)配料：所述新型復(fù)合金屬涂層的原料及其質(zhì)量百分比為：鎳15-20％、銅65-70％、碳3-5％、硅4-8％和氧化釔2-8％；將所述配料進(jìn)行混磨制得涂料；2)基體表面處理；3)流涂：將上述涂料澆注在所述基體上，并使涂料在基體表面流勻制得后薄均勻的涂層；4)涂層燒制。通過上述方式，本發(fā)明具有金屬的強(qiáng)度和韌度又有具有陶瓷材料耐高溫、高溫抗氧化、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。但是采用該種方案燒制溫度較高，且容易造成基體的組織結(jié)構(gòu)改變，成品率和致密性低，表面硬度和強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不足，故此提出提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層及U型輥的生產(chǎn)工藝。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層，由內(nèi)向外依次包括合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面耐磨層，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～3.0份的C，8～15份的Cr，3.0～4.0份的B，3.5～4.0份的Si，10～15份的Fe，32～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.28。其中C、Cr、W、B以及Si的含量不能超出該范圍,由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。

在本申請(qǐng)方案中作出如下進(jìn)一步創(chuàng)新，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，15～17份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，10～15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.15。其中C、Cr、B以及Si的含量不能超出該范圍，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及將輥體金屬氧化物脫氧還原處理，形成表面浮渣利于后期加工處理掉，且不易出現(xiàn)氣孔，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利，在其中采用大量的鎳物質(zhì)來(lái)保障在1000℃冶金輥的抗氧化耐腐蝕能力。

在本申請(qǐng)方案中作出如下進(jìn)一步創(chuàng)新，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.65份的C，15～18份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，13～16份的Fe，2.5～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.16。其中C、Cr、Co、B以及Si的含量不能超出該范圍，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。且在熱障合金層中加入Co，由于具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。

在本申請(qǐng)方案中作出如下進(jìn)一步創(chuàng)新，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～2.5份的C，10～15份的Cr，3.0～3.5份的B，3.8～4.0份的Si，12～15份的Fe，34～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.26。

在本申請(qǐng)方案中作出如下進(jìn)一步創(chuàng)新，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.55份的C，16～18份的Cr，3.2～4.0份的B，3.8～5.0份的Si，13～15份的Fe，3.1～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.14。

在本申請(qǐng)方案中作出如下進(jìn)一步創(chuàng)新，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，16～17份的Cr，3.2～4.0份的B，3.5～5.0份的Si，10～12份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.12。

在本申請(qǐng)方案中合金熔合層采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該合金熔合層的厚度為0.15～0.30mm。

在本申請(qǐng)方案中熱障復(fù)合層采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該熱障復(fù)合層的厚度為0.30～0.50mm。

本申請(qǐng)方案中表面工作層采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該表面工作層的厚度為1.0～1.2mm。

一種U型輥的生產(chǎn)工藝，工藝步驟如下：

首先，對(duì)U型輥坯料外周面進(jìn)行螺旋粗化；

其次，將U型輥坯料進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為250～320℃；

再次，將如上述所述的復(fù)合涂層的合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層原料分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃；

隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間；

最后，將退火或回火處理后的U型輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

本申請(qǐng)方案中在合金熔合層、熱脹復(fù)合層以及表面工作層中加入適量的B和Si，故合金可重新加熱到1000-1200℃左右時(shí)達(dá)到半熔合狀態(tài)，使得各層中的高熔點(diǎn)原料處于半熔合狀態(tài)，一般該種原來(lái)為球狀物，處于該種狀態(tài)下具有較小的摩擦性能，提高變頻輥的使用性能，不易較早出現(xiàn)磨損，且利于基體和涂層間的結(jié)合，還能消除涂層內(nèi)的孔隙，進(jìn)一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。

本申請(qǐng)方案中由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。

本申請(qǐng)方案中在表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。

本申請(qǐng)方案中在熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2為本發(fā)明的復(fù)合涂層局部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1：如圖1至圖2所示，U型輥的生產(chǎn)工藝，工藝步驟如下：首先，對(duì)坯料進(jìn)行螺旋粗化，后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱至250～320℃,過程中預(yù)熱溫度不能過高，過高會(huì)將變頻輥輥體表面氧化或碳化，形成氧化層或者碳化物隔膜，一旦形成隔膜，勢(shì)必會(huì)影響涂層和輥體之間的結(jié)合能力，通過溫度設(shè)定至該溫度區(qū)間，不會(huì)在輥體表面形成隔膜，也能有效的提高輥體和涂層之間的結(jié)合能力；

其次，將合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層原料分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃，半熔合微冶金形態(tài)為高熔點(diǎn)物質(zhì)處于半熔合狀態(tài)，且由于原料為近乎球狀物，在處于該狀態(tài)下的涂層能夠?qū)⒐ぜc涂層間的接觸面積大大降低，降低二者之間的磨損程度，且低熔點(diǎn)物質(zhì)處于熔合狀態(tài)，滲透在高熔點(diǎn)位物質(zhì)的周圍，利于輥體金屬氧化物的脫氧還原，其中，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6份的C，17份的Cr，3.2份的B，3.5份的Si，10份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.12，由于基體的材質(zhì)為傳統(tǒng)的冶金輥材料，在進(jìn)行熱噴涂時(shí)，該層的材料盡可能與基體材料熔合度高，以便基體和復(fù)合涂層的結(jié)合力，低熔點(diǎn)物質(zhì)(B和Si)的含量不能過高；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45份的C，18份的Cr，3.2份的B，3.8份的Si，13份的Fe，3.1份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.14；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0份的C，15份的Cr，3.0份的B，3.8份的Si，12份的Fe，34的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.26；

隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間，通過立即轉(zhuǎn)爐回火或者退火處理，使其內(nèi)部出現(xiàn)再結(jié)晶，防止在上述工藝處理后出現(xiàn)溫差較大形成淬火導(dǎo)致開裂等現(xiàn)象發(fā)生，重熔處理可有助于也太涂層合金的鋪展，從而提高潤(rùn)濕性，保證涂層的光滑和均勻，表面工作層的硬度值為65～70HRC；

最后，將退火或回火處理后的變頻輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。

該復(fù)合涂層包括由內(nèi)向外依次包括合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面耐磨層，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6份的C，17份的Cr，3.2份的B，3.5份的Si，10份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.12，由于基體的材質(zhì)為傳統(tǒng)的冶金輥材料，在進(jìn)行熱噴涂時(shí)，該層的材料盡可能與基體材料熔合度高，以便基體和復(fù)合涂層的結(jié)合力，低熔點(diǎn)物質(zhì)(B和Si)的含量不能過高；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45份的C，18份的Cr，3.2份的B，3.8份的Si，13份的Fe，3.1份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.13≤REC≤0.14；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0份的C，15份的Cr，3.0份的B，3.8份的Si，12份的Fe，34的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.25≤REC≤0.26。

其中，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。

在合金熔合層、熱脹復(fù)合層以及表面工作層中加入B和Si，故合金可重新加熱到1000-1200℃左右時(shí)達(dá)到半熔合狀態(tài)，使得各層中的高熔點(diǎn)原料處于半熔合狀態(tài)，一般該種原來(lái)為球狀物，處于該種狀態(tài)下具有較小的摩擦性能，提高變頻輥的使用性能，不易較早出現(xiàn)磨損，且利于基體和涂層間的結(jié)合，還能消除涂層內(nèi)的孔隙，進(jìn)一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。

在熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。

由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。

在表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，W和Cr又可形成復(fù)式化合物，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。

實(shí)施例2：該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.8份的C，15份的Cr，3.0份的B，5.0份的Si，13份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.14≤REC≤0.15；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.50份的C，17份的Cr，3.0份的B，5.0份的Si，15份的Fe，3.4份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.14≤REC≤0.16；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.1份的C，12份的Cr，3.9份的B，3.5份的Si，14份的Fe，37的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.26≤REC≤0.28。

實(shí)施例3：該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：1.0份的C，16份的Cr，3.8份的B，4.2份的Si，15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.11≤REC≤0.14；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.65份的C，15份的Cr，3.8份的B，3.5份的Si，16份的Fe，2.6份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.15≤REC≤0.16；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.3份的C，10份的Cr，3.6份的B，3.7份的Si，15份的Fe，33的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿足0.27≤REC≤0.28。

表1：合金熔合層的組分配比表：

表2：熱障復(fù)合層的組分配比表：

表3：表面工作層的組分配比表：

綜上所述，通過上述方案得到的變頻輥結(jié)構(gòu)，由于加強(qiáng)筋沿輥體軸向方向呈渦旋設(shè)置，在具體使用時(shí)用于配合變頻電機(jī)使用，使得其對(duì)軸承進(jìn)行鼓風(fēng)處理，利于自身和軸承的降溫，大大提高變頻輥的使用壽命，外加外層設(shè)置的復(fù)合涂層，通過合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層，三層均通過熱噴涂和重熔工藝制得，使得表面涂層與輥體表面的結(jié)合程度高，能承受較大的沖擊力、擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力，采用鎳基合金來(lái)實(shí)現(xiàn)抗氧化耐高溫性能。

由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。

綜上，使得整體的變頻輥工作壽命相對(duì)傳統(tǒng)變頻輥延長(zhǎng)8-10倍，且具有耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕、高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等等性能，特別適合全覆蓋軋鋼輸送區(qū)域。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。所述替代可以是部分結(jié)構(gòu)、器件、方法步驟的替代，也可以是完整的技術(shù)方案。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

提高U型輥表面硬度耐磨的復(fù)合涂層及U型輥的生產(chǎn)工藝.pdf