一种激光熔覆合金粉末、钢轨和制备方法与流程

技术特征：
1.一种激光熔覆合金粉末，其特征在于，其包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：16～22wt.％ni、6～12％wt.co，3～7％wt.mo，0.1～7％wt.al，0.5～5％wt.ti，0～0.5％wt.cr，0～0.5％wt.cu，0～0.03％wt.c，余量为fe。2.如权利要求1所述的一种激光熔覆合金粉末，其特征在于，其包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：16～22wt.％ni、8～10％wt.co，4～6％wt.mo，0.1～7％wt.al，0.5～5％wt.ti，0～0.5％wt.cr，0～0.5％wt.cu，0～0.03％wt.c，余量为fe。3.采用如权利要求1
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2之一所述激光熔覆合金粉末制备fe
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ni时效钢激光熔覆层的钢轨。4.如权利要求3所述的钢轨，其特征在于，其fe
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ni时效钢激光熔覆层厚度为3mm～10mm。5.一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，其包括如下阶段：初级熔覆、时效熔覆、后续时效处理三个阶段，其中，所述初级熔覆是指熔覆层经受的加热温度高于奥氏体化相变温度，在快速冷却后，熔覆层发生固溶强化的过程，所述时效熔覆是指在累积激光熔覆叠层时，底部熔覆层得到时效强化的过程，时效熔覆时，底部熔覆层经受的再加热温度低于奥氏体化相变温度，冷却后熔覆层会发生时效强化，所述后续时效处理是指在激光熔覆完成后，采用激光处理使熔覆层经历从高温到低温的过渡变化，进而使熔覆层表层得到时效强化的过程，所述时效强化是指熔覆层在较低温度加热冷却后，熔覆层出现硬度增加的现象。6.如权利要求5所述的一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，通过控制单层熔覆层厚度、激光功率和扫描速度控制整个激光熔覆层质量和性能。7.如权利要求6所述的一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：(1)设定激光功率为w1，设钢轨上需要熔覆fe
‑
ni时效钢熔覆层的总厚度为h，熔覆层总厚度的变量为h，单层熔覆层厚度为δ，熔覆层数的变量为η，η＝0，1，2，3，
·····
，m，m是正整数，令η＝0，h＝0，(2)令η＝η 1，h＝h δ，开启激光器，进行激光熔覆，(3)判断h≥h是否满足，如果是，则设定的熔覆厚度完成，进入步骤(4)；如果否，则转入步骤(2)；(4)进入时效处理阶段，设时效处理激光功率的变量为w
i
，i＝0，1，2，3，...，n，n是正整数，总的时效次数为k，时效次数的变量为τ，τ＝0，1，2，3，...，q，q是正整数，令i＝0，τ＝0，(5)令i＝i 1，τ＝τ 1，开启激光器，功率为w
i
，进行时效处理，(6)判断τ≥k是否满足，如果是，则后续时效处理完成，进入步骤(7)；如果否，则转入步骤(5)；(7)结束。8.如权利要求7所述的一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，采用热电偶测量并拟合计算得到不同厚度激光熔覆层下工件表面的温度变化曲线，该曲线方程为t＝a*exp(
‑
x/b) c，其中，t为工件表面的温度，x为熔覆层的厚度，a，b，c均为试验测定的常数，设定单层熔覆层厚度δ，根据以上参数控制使得叠层再加热引起的时效加热温度范围为400℃～700℃。9.如权利要求8所述的一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，单层熔覆层厚度δ值越小，熔覆层经历的时效处理次数越多，时效加热温度越高，失效强化效果越好。10.如权利要求9所述的一种激光熔覆钢轨的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，时效处理的初始激光熔覆功率w1，时效处理功率递减，递减量为δw，最后一次时效功率w
k
＝w
min
，时效处理为脉冲加热方式，脉冲加热时间为δt1，间隔时间为δt2。

技术总结
本发明公开一种种激光熔覆合金粉末、钢轨和制备方法，其属于激光表面处理领域，其包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：16～22wt.％Ni、6～12％wt.Co，3～7％wt.Mo，0.1～7％wt.Al，0.5～5％wt.Ti，0～0.5％wt.Cr，0～0.5％wt.Cu，0～0.03％wt.C，余量为Fe。采用如上合金粉末可以制备具有激光熔覆层的钢轨。本发明的激光熔覆钢轨的制备方法包括初级熔覆、时效熔覆、后续时效处理三个阶段。本发明中，利用激光熔覆合金粉末，使得共格强化的NiAl相使熔覆层的强度大幅度提高，其时效强化处理时间短，效率高，工艺简单快捷，极具有实际工程应用的价值。的价值。的价值。


技术研发人员：胡乾午 吴细水 曾晓雁 徐其瑞 朱贝贝 王邓志
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021/10/26