发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于制造冷轧去毛刺辊功能层熔覆材料及制备方法。本发明采用该材料对冷轧去毛刺辊熔覆后，可提高辊面的高速摩擦热下耐磨性能，高硬度保持能力，延长辊道的使用寿命；利用激光熔覆技术对失效冷轧去毛刺辊的进行修复的方法，不但能够具有高的耐磨性及高硬度要求，厚度能够达到1mm左右，能够形成有效的强度支撑，同时性能上，耐磨性好，硬度均一性高，具有红硬性，更重要的是，涂层厚度足以满足辊道多次磨削后再利用，提高使用效率，节省工时，节省升本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种激光熔覆用冷轧去毛刺辊的熔覆材料，该材料为添加VN＋Al的铁基合金粉末，由包括以下质量百分比组分组成：VN粉末1%-5%，Al粉末0.1%-1%，余量为铁基合金粉末。

进一步地，所述的铁基合金粉末是由包括以下质量百分比组分组成：1.5%-2%的C、4%-5%的Cr、4%-6%的V、4.5%-6%的Co、10%-13%的W，余量为铁。

优选的，所述的VN粉末粒度为-500~+800目，纯度为99%以上。

优选的，所述的Al粉末粒度为-200~+300目，纯度为99%以上。

优选的，所述的铁基合金粉末粒度为-125~+300目。

一种激光熔覆冷轧去毛刺辊的修复方法，具体步骤如下：

步骤1、施工前，失效辊先磨削进行去除镀的硬铬层，磨削深度20~30微米，通过检测硬度，确保去除镀铬层。

步骤2、然后机加车削0.5mm疲劳层，探伤无裂纹。

步骤3、制备功能层合金粉末，粉末通过混粉器进行混合，混合均匀的粉末按照激光熔覆工艺参数，用来进行去毛刺辊表面熔覆工作，其中功能层合金粉末是由以下质量百分比组分组成：VN粉末1%-5%，Al粉末0.1%-1%，余量为铁基合金粉末，所述的铁基合金粉末是由以下质量百分比组分组成：1.5%-2% C、4%-5%Cr、4%-6%V、4.5%-6%Co、10%-13%W，余量为铁。

步骤4、熔覆后进行表面探伤合格后进行热处理，热处理工艺为560℃，保温3小时，冷却方式为空冷。

步骤5、进行磨削加工到尺寸要求，硬度可达62HRC±1。

步骤6、进行吹沙工艺达到最终成品粗糙度要求。

进一步地，步骤3中激光熔覆工艺参数为：冷轧去毛刺辊预热温度为150℃-200℃，送粉量15g/min-25g/min，激光功率3kw-4kw，光斑直径3.6mm，扫描速度800mm/min-1200mm/min，步进1.7mm，搭接率40~60%，单层熔覆厚度0.8mm-1.5mm。

进一步地，步骤3中熔覆过程采用专门设计工装，带有滑轨的局部气氛保护箱，使熔覆过程稳定进行，经氧分析仪测定达到50ppm，保证组织纯净性。

与现有技术（镀硬铬技术）相比，本发明有益效果如下。

（1）本发明提供的激光熔覆用冷轧去毛刺辊的熔覆材料中加入VN，均匀分布于基体中，VN粒径和形态需要严格控制，粒径太粗，硬质颗粒植入会产生疲劳剥落，粒径太细，植入效果良好，但是影响送粉流动性，经过筛选粒径范围和球形态，在合金融合过程中，能够均匀分布于基体中，在高硬度的基体中植入细小颗粒的耐磨质点，而且这种粒径溶解又析出硬质相能够与集体很好的结合形成一体，强化了基体硬度，大大增加了耐磨性。同时可以促进合金中碳、钒的析出，更有效的发挥强化作用。VN能促使结晶时形成更多的形核，晶粒尺寸更加细小，从而具有良好的疲劳性能，实验证明，通过添加VN，在达到相同性能的前提下，可以节约钒加入量30-40%，进而降低成本。

（2）本发明提供的激光熔覆用冷轧去毛刺辊的熔覆材料中Al元素作为独立加入组分，熔合过程中首先与基体中O杂质反应，能够净化组织，同时有利于细化晶粒和提高晶界的纯净度，从而使熔覆层的硬度和韧性进一步得到提高；同时0.1-0.8%的Al的加入可以促使熔池反应充分、有助于气体浮出，试验证明相同的扫描速度，加Al的组织内部没有发现气孔缺陷，试验同时证明加入量超过本发明之时，会生成低熔点共晶组织，严重影响熔覆层的韧性，易产生开裂倾向，从而带来力学性能的降低。研究还发现加入Al元素后是的VN在熔池中得到了充分的很混合，因此分布更加均匀。

（3）本发明提供的激光熔覆用冷轧去毛刺辊的熔覆材料中含有1.5~2%的C，一方面保证与W、Cr形成足够的碳化物，另一方面还要有一数量的C溶解于奥氏体中，以保证马氏体基体的高强度。4.5%-6%的Co、10%-13%的W，使组织具有红硬性，满足在高速摩擦热下高硬度保持能力。V的回火过程中能析出VC而产生二次硬化效应。

（4）本发明提供的修复方法熔覆层厚度大，抗压入性能好，具有较高的红硬性保持能力，最重要的是绿色环保，不会对环境造成损害，而且可通过磨削多次利用，提高辊子使用效率，降低了辊耗，提高机组连续作业率，给企业降低了修复成本。