高锰钢辙叉的激光熔覆层及其制备方法和高锰钢辙叉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110344048A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910645109.3(22)申请日2019.07.17(71)申请人株洲辉锐增材制造技术有限公司地址412000湖南省株洲市天元区仙月环路899号新马动力创新园厂房5期C2栋(72)发明人刘贤齐欢程畅栋覃喆华刘叶辉(74)专利代理机构北京天盾知识产权代理有限公司11421代理人李琼芳(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C38/40(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称高锰钢辙叉的激光熔覆层及其制备方法和高锰钢辙叉(57)摘要本发明公开的高锰钢辙叉的激光熔覆层，由431-Co-40粉末熔覆至高锰钢辙叉的轨顶面制成，所述激光熔覆层的单层熔覆厚度为0.5~1.0mm，所述激光熔覆层的厚度为5~7mm。该激光熔覆层能与高锰钢辙叉基体紧密结合，具有较强的硬度和耐磨性，能承受火车车轮的冲击载荷的需求。同时公开高锰钢辙叉的激光熔覆层的制备方法，使用上述激光熔覆层对高锰钢辙叉进行表面改性，其方法易于操作，适用于工业生产与推广，熔覆后的产品稳定性强，从而阶跃性提升超高速熔覆技术的市场可适性，可有效解决传统经固溶强化处理刚高锰钢辙叉，在刚上线时，因硬度较低，在列车的高载荷冲击下易出现磨损，使用寿命短的问题。CN110344048ACN110344048A权利要求书1/1页1.一种高锰钢辙叉的激光熔覆层，其特征在于，所述激光熔覆层由431-Co-40粉末熔覆至高锰钢辙叉的轨顶面制成，所述激光熔覆层的单层熔覆厚度为0.5~1.0mm，所述激光熔覆层的厚度为5~7mm。2.根据权利要求1所述高锰钢辙叉的激光熔覆层，其特征在于，所述高锰钢辙叉的材料为ZGMn13，所述ZGMn13具体为：w（C）=0.9%~1.2%，w（Mn）=11%~14%，w（Si）=0.3%~0.8%，w（P）≤0.7%，w（S）≤0.05%，w（Fe）为余量。3.根据权利要求1所述高锰钢辙叉的激光熔覆层，其特征在于，所述431-Co-40粉末具体为：w（C）=0.2%，w（Si）=0.75%，w（Cr）=16%，w（Ni）=1.8%，w（Mn）＜1.0%，w（Fe）为余量。4.一种高锰钢辙叉的激光熔覆层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.高锰钢辙叉的轨顶面的预处理；S2.探伤检测：使用着色探伤剂对预处理后的高锰钢辙叉的轨顶面着色探伤，确认轨顶面无裂纹缺陷；S3.激光熔覆：在惰性气体气氛下，通过送粉器将431-Co-40粉末输送到待熔覆区域后，采用激光器发射激光照射高锰钢辙叉的轨顶面，配合机械手设定好的路径开始熔覆，采用逐层熔覆的方式完成钛合金表面改性；所述激光熔覆工艺参数具体为：激光功率2000~3800W；光斑10*2mm；扫描速度6~40mm/s；送粉速度5~45g/min。5.根据权利要求4所述高锰钢辙叉的激光熔覆层的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述预处理是先将轨顶面用角磨机清除表面锈蚀，再用酒精清洗表面污物。6.根据权利要求4所述高锰钢辙叉的激光熔覆层的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述431-Co-40粉末的粉末颗粒为53~150μm。7.一种高锰钢辙叉，其特征在于，由权利要求4~6任意一项所述高锰钢辙叉的激光熔覆层的制备方法制备得到，所述高锰钢辙叉的激光熔覆层硬度大于34HRC。2CN110344048A说明书1/6页高锰钢辙叉的激光熔覆层及其制备方法和高锰钢辙叉技术领域[0001]本发明属于激光表面改性技术领域，具体地，涉及一种高锰钢辙叉的激光熔覆层及其制备方法和高锰钢辙叉。背景技术[0002]高锰钢辙叉是指使火车车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备，在工作过程中承受较大的冲击载荷。为提高其使用寿命，现有高锰钢辙叉采用固溶强化方式来提高其韧性及耐磨性。高锰钢固溶强化后硬度约为HB180～225，在高载荷冲击下硬度达到HB500～800。高锰钢辙叉经固溶强化处理上线后，随着列车的高载荷冲击，硬度提高，耐磨性及韧性增加。但在刚上线时，因硬度较低，在列车的高载荷冲击下易出现磨损，缩短辙叉的使用周期。[0003]激光熔覆是利用高能量密度的激光束，将粉末材料熔覆在零件的表面，以获得优良力学性能涂层的一种激光表面改性技术。激光束将粉末熔化后形成的液态合金由于基体材料的迅速导热而产生极高的冷却速度而快速凝固结晶，不但产生牢固、良好的冶金结合，而且还获得细小均匀的显微组织(即涂层微观组织优良)，因此可获得具有非常优异力学性能和耐磨、耐蚀性能的表面涂层。[0004]针对高锰钢材料的激光表面改