一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母及其制备工艺的制作方法

2.1％、n0.09-0.13％、mo1.5-2.8％、b0.15-0.22％、ca0.12-0.19％、nb0.04-0.08％，其余为fe及不可避免的杂质；
7.所述防腐涂层为(fe5al2cucrb2)
100-x-y
tiyw
x
合金，其中2at.％≤x≤5at.％，1.5at.％＜y≤3at.％。
8.c成分在高温下易形成碳化物，对钢材的硬度和强度增加是最有效的，但是其与钢材中的金属成分(si和cr)进行化合而生成并在晶界析出的碳化物(sic和铬碳化合物)，其中铬碳化合物是使导轨钢的耐腐蚀性、韧性降低的杂质成分，而碳化硅能提高导轨钢的耐磨性。本发明六角螺母的化学成分中，当c含量小于0.01％时，则会导致螺母的硬度较低且耐磨性一般；当c含量大于0.03％时，则会导致韧性变差，且进一步的降低螺母的耐腐蚀性，不能很好地发挥c成分的作用，因此，本发明优选c成分含量为0.01-0.03％。
9.mn成分有固溶强化的作用，且对耐磨性有很好的效果，但mn含量过高时，易形成硫化物，影响钢材的腐蚀性和强度。本发明六角螺母的化学成分中mn含量控制在1.6-2.3％，使本发明具有高强度和高韧性，并具有较优的耐磨耐腐蚀性。当mn含量超过2.3％时，腐蚀性和强度显著降低；当mn含量低于1.6％时，使螺母的强度和耐磨性均有不同程度的下降。
10.si成分具有脱氧、固溶的效果，可促进渗碳体分散，提高钢材的强度。在本发明中，当si含量超过0.8％时，影响了螺母的加工性并降低了螺母的韧性；当si含量低于0.3％时，则对本发明的强度和耐腐蚀性带来负面影响。
11.cr成分能提高钢材的强度和耐腐蚀性，本发明中cr成分含量控制在17-19％，既可满足螺母的高强度和高耐腐蚀性需求，还可保证螺母具有较好的塑性和韧性。在本发明中，若是cr含量低于17％，对螺母的强度和耐腐蚀性的影响较大；若是cr含量高于19％，不仅增加增成本，且会导致螺母的塑性和韧性显著下降，在生产过程中，铸坯易发生破裂。
12.ti成分具有固氮的作用，高温下与氮形成氮化合物，提高钢材的强度和韧性，但ti的含量过高，会增加螺母的成本，且生成的tic降低螺母的韧性。ti在高温下化学活性较大，在激光熔覆过程中，易与防腐涂层中的al、b等反应，从而提高了螺母基体与防腐涂层的润湿性，从而提高了六角螺母的硬度和强度。因此，本发明优选钛含量为0.06-0.12％。
13.ni成分能提高六角螺母的韧性和耐腐蚀性，且对cr耐腐蚀性的发挥有促进作用，如果适量，则与ti或al形成金属间化合物，提高钢材的强度。本发明中，若ni的含量低于6.5％，与cr之间的作用效果不够，影响韧性和耐腐蚀性的提高；若ni含量过高，不仅增加了成本，且在本发明的淬火工艺下无法得到马氏体组织，得不到本发明所需的强度，并降低了耐腐蚀性。因此，本发明优选ni含量为6.5-9.8％。
14.cu成分可提高钢材中奥氏体的稳定性，并提高钢材的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性，但是过量的cu会降低钢材的机械性能，使钢材易脆化，因此，为了避免过量cu引起钢材热加工性和塑性的下降，本发明中将cu含量控制在0.8-1.5％，使其与其它适量化学成分配合使用，得到综合性能优良的六角螺母，在保证耐腐蚀性的同时，还有较高的强度和耐磨性。
15.al成分是强脱氧剂，可细化钢材奥氏体晶粒，且与ni、n等元素形成金属化合物，提高钢材的强度，但若是铝含量过高，则铸坯在冷却过程中不发生相变，导致六角螺母的韧性降低。本发明优选al含量为1.3-2.1％。
16.n成分可通过固溶、及与cr、mo等元素结合以形成簇合物，提高钢材的强度，但是若
n含量过大，无法低成本的避免在铸造过程中产生气孔，影响钢材的强度和韧性，并且n易与钢材的金属反应生成并析出氮化物，从而降低六角螺母的耐腐蚀性。因此，本发明将n含量控制在0.09-0.13％之间，使其满足六角螺母强度的需求，又保证六角螺母的加工性，韧性和耐腐蚀性。
17.mo成分可提高钢材的强度和耐腐蚀性，但在本发明中，mo含量低于1.5％时，对本发明的强度和耐腐蚀性能影响不大，反而增加了成本；若mo含量高于2.8％时，对本发明的强度和耐腐蚀性并没有明显的提高，并且影响了六角螺母的成型加工性能，材料成本增加。
18.b成分作为晶界强化元素，可提高钢材的热加工塑性，若是b含量过高，则会导致钢材的力学强度和加工性能下降，因此，本发明将b含量控制在0.15-0.22％，使本发明在保证热塑性和高强度的前提下，还具有较好的韧性和加工性能。
19.ca成分可提高钢材的强度和加工特性，但ca含量过高，会导致钢材的韧性和加工性能下降，因此本发明根据ca与其它成分的组合效果，将ca含量控制在0.19％以下，且为了满足钢材的强度和耐腐蚀性，将ca含量控制在0.12％以上。
20.nb成分可提高钢材的硬度，细化晶粒，起到增加钢材强度的作用。本发明将nb含量控制在0.04-0.08％，使本发明在保证强度和硬度的同时，还提高了本发明的耐磨性，并具有较优的耐腐蚀性，若是nb含量过高，则成本较高，且影响其硬度，使耐磨性反而下降；若是nb含量过低，则不能得到想要的效果。
21.进一步的，所述cr、ni和mo在六角螺母基体化学成分的质量百分比中的满足条件为：27.5％≤cr+ni+mo≤31.2％。
22.cr+ni+mo在本发明中是影响强度和耐腐蚀性的因素，在本发明中限定在27.5％-31.2％之间，三者复配之后使其强度和耐腐蚀性的效果更佳的显著，通过实验证明，当cr+ni+mo小于27.5％时，得到的六角螺母的耐腐蚀性较差，强度减小；当cr+ni+mo大于31.2％时，会导致六角螺母的塑性和韧性显著降低。
23.进一步的，所述mn、cu和ca在六角螺母基体化学成分的质量百分比中的满足条件为：2.8％≤mn+cu+ca≤3.5％。
24.mn+cu+ca在本发明中是影响强度和硬度的因素，在本发明中限定在2.8％-3.5％之间，三者复配之后使其强度和硬度的效果显著，具有更优的耐磨性，通过实验证明，当mn+cu+ca小于2.8％时，得到的六角螺母的硬度较差，耐磨性不佳，且强度小；当mn+cu+ca大于3.5％时，会导致六角螺母的韧性显著降低，易脆断，且耐腐蚀性也有明显的降低。
25.本发明还提供了一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，具体包括以下步骤：
26.s1.配料：按质量百分比的六角螺母基体的化学成分称取原料；
27.s2.熔炼：将上述称取的原料加入到熔炼炉中熔化，保温30-40min，清除表面浮渣，得熔炼液；将烘烤后的孕育剂置于钢水包底部，用包内充入法对熔炼液进行孕育处理，除渣，将处理后的熔炼液在真空环境下进行在线除氢，过滤，热顶盘铸造成棒材，再将棒材放置在热墩机上进行热墩成型，得到六角螺母坯体；
28.s3.将得到的六角螺母坯体进行酸洗处理，然后进行热处理，攻丝，得到六角螺母基体；
29.s4.按原子百分比称取(fe5al2cucrb2)
100-x-y
tiyw
x
合金中的fe、al、cu、cr、b、ti和w单质粉末，置于球磨机中进行球磨，然后将球磨后的金属粉末与乙醇以16：1的质量比混合，
搅拌至粘稠状后，涂覆于六角螺母基体的外表面，于120℃下干燥2h，然后预热至300-400℃，进行激光熔覆，清除表面残渣，得到所需的六角螺母。
30.进一步的，所述步骤s2中，熔炼温度为1460-1500℃，浇铸温度为1380
±
10℃。
31.进一步的，所述步骤s2中，所述孕育剂是由以下质量百分比的原料组成：si35-45％、al0.5-0.8％、sr5.5-8.0％、ba2.8-3.7％、ca0.3-0.5％，余量为铁及不可避免的杂质；所述孕育剂的加入量为所述六角螺母基体原料总量的0.1-0.25％。
32.进一步的，所述步骤s3中，所述热处理依次包括淬火处理和回火处理，将酸洗后的六角螺母坯体加热到400-450℃后保温45-60mi n，然后加热至800-840℃后保温15-25mi n,之后淬入180-200℃的油中并保温10-15mi n，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中进行回火处理，回火处理温度为220-280℃，保温时间为2-3h，空冷至室温。
33.进一步的，所述步骤s3中，所述酸洗过程为：将六角螺母坯体依次放入浓度为15％、20％的盐酸槽中各8min，然后使用喷流式水冲洗。
34.进一步的，所述步骤s4中，所述球磨速率为420r/min，球料比为12：1，球磨时间为3-4h。
35.进一步的，所述步骤s4中，所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1600w，扫描速度为3mm/s，光斑直径为5mm，搭接率为40％，离焦量为30mm，送粉量为40g/min；激光熔覆过程中选用氩气为保护气体，气体流量15l/min。
36.本发明取得了以下有益效果：
37.1、本发明采用(fe5al2cucrb2)
100-x-y
tiyw
x
合金作为防腐涂层，采用激光熔覆在六角螺母表面，形成了致密的防腐耐磨层，提高了六角螺母的硬度、强度、耐冲击、耐磨性和耐腐蚀性能，并具有较优的耐高低温性。本发明的防腐涂层采用激光熔覆技术，先对六角螺母基体表面预热至300-400℃，提高了基体与防腐涂层之间渗透率，进一步提高了基体与防腐涂层之间的结合力，并降低了防腐涂层在熔覆过程中的内应力，提高了防腐涂层的断裂韧性，进一步提高了六角螺母的强度和韧性；采用适当的激光扫描速度，可形成光滑的防腐涂层，并提高了涂层的耐腐蚀性，若是扫描速度过快，则会由于对流作用使涂层表面变得粗糙，而增加腐蚀速率。
38.2、本发明的防腐涂层通过一定原子比例的fe、al、cu、cr、b、ti和w元素组合而成，b、ti等元素具有细化晶粒的效果，使涂层与结合处的晶界数目增多，细晶强化作用明显，从而提高防腐涂层的硬度，使本发明涂层的耐磨性明显提高；本发明通过设计合理的金属成分和金属原子比例，由于高熵效应和制备工艺的快冷特性，抑制了金属间化合物的形成，形成了单相的固溶体结构，并且均匀致密的微光结构，减少了晶界元素偏析，显著提高了本发明涂层的耐腐蚀性以及高低温稳定性，使本发明六角螺母具有更优的强度、耐磨性、耐腐蚀性和高低温稳定性，延长了六角螺母的使用效果和使用寿命。
39.3、本发明的热处理工艺是根据六角螺母基体的化学成分进行设计的，采用分级淬火温度进行处理后再淬入低温油中，显著提高了六角螺母基体的硬度和耐磨性，再通过合适的回火处理，改善了六角螺母基体的强度和韧性，使其具有较优的耐腐蚀性。
40.4、本发明在凝固过程中，以包内冲入法向液态金属中添加了少量孕育剂(采用si、al、sr、ba、ca等成分)，可细化本发明基体中的晶粒，显著提高了六角螺母基体的硬度和强度，减少了残余应力的产生，改善了加工流动性，提高了本发明的韧性和耐磨耐腐蚀性。
41.5、本发明六角螺母的化学成分和含量，使六角螺母具有高硬度、高强度，并具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。本发明的六角螺母基体的化学成分大部分为常见金属，降低了本发明的生产成本。
42.6、本发明中的防腐涂层采用fe、al、cu、cr、b、ti和w金属元素组合而成，未使用有机试剂或挥发性物质，并采用激光熔覆技术在六角螺母表面形成防腐涂层，其在六角螺母表面涂覆过程和使用过程中均不会挥发，且处理速度快、效率高和成本低，对环境无污染，是一种环保的防腐涂层。
43.7、本发明在六角螺母基体表面激光熔覆一层防腐涂层，该防腐涂层操作简单，制备效率高，污染低，具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐磨性能，并且该防腐涂层与六角螺母具有良好的界面结合力，使防腐涂层具有长效的耐磨防腐效果，延长了六角螺母的使用寿命，降低了六角螺母的维护成本。
具体实施方式
44.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.下面结合具体实施例对本发明的高耐磨耐腐蚀的六角螺母及其制备工艺予以说明。
46.实施例1
47.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺具体包括以下步骤：
48.s1.配料：按质量百分比的六角螺母基体的化学成分称取原料：含碳量低于0.03％的废钢、超微碳铬铁、电解锰、硅铁、钼铁、镍铁、钛铁、铜粉、硅铝合金、硅钙合金、硼铁、铌铁。
49.s2.熔炼：将上述称取的原料加入到1460℃的熔炼炉中熔化，保温40min，清除表面浮渣，得熔炼液；将于120℃烘烤2h后的孕育剂置于钢水包底部，用包内充入法对熔炼液进行孕育处理，除渣，将处理后的熔炼液在真空环境下进行在线除氢，过滤，浇铸温度为1380℃，经热顶盘铸造成棒材，再将棒材放置在热墩机上进行热墩成型，得到六角螺母坯体。
50.s3.将得到的六角螺母坯体依次放入浓度为15％、20％的盐酸槽中各8mi n，然后使用喷流式水冲洗；再将六角螺母坯体加热到400℃后保温60mi n，然后加热至840℃后保温20mi n,之后淬入200℃的油中并保温10mi n，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中，回火处理温度为280℃，保温时间为2h，空冷至室温，攻丝，得到六角螺母基体。
51.经检验，该六角螺母基体的化学成分及质量百分比为：c0.01％、mn2.1％、si0.8％、cr17.6％、ti0.08％、ni7.4％、cu0.9％、al1.7％、n0.12％、mo2.6％、b0.15％、ca0.17％、nb0.05％，s≤0.01％，p≤0.01％，其余为fe。
52.s4.按原子百分比称取fe
43.2
al
17.3
cu
8.6
cr
8.6b17.3
ti3w2合金中的fe、al、cu、cr、b、ti和w单质粉末，置于球磨机中进行球磨，球磨速率为420r/min，球料比为12：1，球磨时间为4h，然后将球磨后的金属粉末与乙醇以16：1的质量比混合，搅拌至粘稠状后，涂覆于六角螺母基体的外表面，使涂覆层厚度保持在1mm，于120℃下干燥2h，然后预热至300℃，进行激光熔覆，选用氩气为保护气体，气体流量15l/min，激光功率为1600w，扫描速度为3mm/s，光斑
直径为5mm，搭接率为40％，离焦量为30mm，送粉量为40g/min，熔覆实验完成功能后，使用钢刷清除表面残渣，得到所需的六角螺母。
53.上述孕育剂是由以下质量百分比的原料组成：si35％、al0.8％、sr7.8％、ba3.2％、ca0.3％，余量为铁。该孕育剂的加入量为所述六角螺母基体原料总量的0.12％。
54.实施例2
55.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺具体包括以下步骤：
56.s1.配料：按质量百分比的六角螺母基体的化学成分称取原料：含碳量低于0.03％的废钢、超微碳铬铁、电解锰、硅铁、钼铁、镍铁、钛铁、铜粉、硅铝合金、硅钙合金、硼铁、铌铁。
57.s2.熔炼：将上述称取的原料加入到1500℃的熔炼炉中熔化，保温40min，清除表面浮渣，得熔炼液；将于120℃烘烤2h后的孕育剂置于钢水包底部，用包内充入法对熔炼液进行孕育处理，除渣，将处理后的熔炼液在真空环境下进行在线除氢，过滤，浇铸温度为1380℃，经热顶盘铸造成棒材，再将棒材放置在热墩机上进行热墩成型，得到六角螺母坯体。
58.s3.将得到的六角螺母坯体依次放入浓度为15％、20％的盐酸槽中各8min，然后使用喷流式水冲洗；再将六角螺母坯体加热到450℃后保温45min，然后加热至800℃后保温25min,之后淬入180℃的油中并保温15min，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中，回火处理温度为220℃，保温时间为2h，空冷至室温，攻丝，得到六角螺母基体。
59.经检验，该六角螺母基体的化学成分及质量百分比为：c0.03％、mn1.8％、si0.5％、cr18.4％、ti0.11％、ni9.8％、cu1.5％、al1.4％、n0.09％、mo1.7％、b0.17％、ca0.19％、nb0.08％，s≤0.01％，p≤0.01％，其余为fe。
60.s4.按原子百分比称取fe
42.5
al
17
cu
8.5
cr
8.5b17
ti
1.5
w5合金中的fe、al、cu、cr、b、ti和w单质粉末，置于球磨机中进行球磨，球磨速率为420r/min，球料比为12：1，球磨时间为4h，然后将球磨后的金属粉末与乙醇以16：1的质量比混合，搅拌至粘稠状后，涂覆于六角螺母基体的外表面，使涂覆层厚度保持在1mm，于120℃下干燥2h，然后预热至400℃，进行激光熔覆，选用氩气为保护气体，气体流量15l/min，激光功率为1600w，扫描速度为3mm/s，光斑直径为5mm，搭接率为40％，离焦量为30mm，送粉量为40g/min，熔覆实验完成功能后，使用钢刷清除表面残渣，得到所需的六角螺母。
61.上述孕育剂是由以下质量百分比的原料组成：si45％、al0.7％、sr6.4％、ba2.8％、ca0.5％，余量为铁。该孕育剂的加入量为所述六角螺母基体原料总量的0.23％。
62.实施例3
63.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺具体包括以下步骤：
64.s1.配料：按质量百分比的六角螺母基体的化学成分称取原料：含碳量低于0.03％的废钢、超微碳铬铁、电解锰、硅铁、钼铁、镍铁、钛铁、铜粉、硅铝合金、硅钙合金、硼铁、铌铁。
65.s2.熔炼：将上述称取的原料加入到1480℃的熔炼炉中熔化，保温40min，清除表面浮渣，得熔炼液；将于120℃烘烤2h后的孕育剂置于钢水包底部，用包内充入法对熔炼液进行孕育处理，除渣，将处理后的熔炼液在真空环境下进行在线除氢，过滤，浇铸温度为1380℃，经热顶盘铸造成棒材，再将棒材放置在热墩机上进行热墩成型，得到六角螺母坯体。
66.s3.将得到的六角螺母坯体依次放入浓度为15％、20％的盐酸槽中各8mi n，然后
使用喷流式水冲洗；再将六角螺母坯体加热到420℃后保温60mi n，然后加热至820℃后保温25mi n,之后淬入200℃的油中并保温15mi n，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中，回火处理温度为250℃，保温时间为3h，空冷至室温，攻丝，得到六角螺母基体。
67.经检验，该六角螺母基体的化学成分及质量百分比为：c0.01％、mn2.2％、si0.3％、cr18.1％、ti0.12％、ni8.7％、cu1.1％、al1.9％、n0.11％、mo2.4％、b0.22％、ca0.12％、nb0.06％，s≤0.01％，p≤0.01％，其余为fe。
68.s4.按原子百分比称取fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金中的fe、al、cu、cr、b、ti和w单质粉末，置于球磨机中进行球磨，球磨速率为420r/mi n，球料比为12：1，球磨时间为4h，然后将球磨后的金属粉末与乙醇以16：1的质量比混合，搅拌至粘稠状后，涂覆于六角螺母基体的外表面，使涂覆层厚度保持在1mm，于120℃下干燥2h，然后预热至360℃，进行激光熔覆，选用氩气为保护气体，气体流量15l/min，激光功率为1600w，扫描速度为3mm/s，光斑直径为5mm，搭接率为40％，离焦量为30mm，送粉量为40g/min，熔覆实验完成功能后，使用钢刷清除表面残渣，得到所需的六角螺母。
69.上述孕育剂是由以下质量百分比的原料组成：si42％、al0.7％、sr6.9％、ba3.5％、ca0.4％，余量为铁。该孕育剂的加入量为所述六角螺母基体原料总量的0.18％。
70.实施例4
71.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂和fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金的化学成分、含量及制备工艺也相同，具体参照实施例3。不同的是，本实施例4中的六角螺母基体的化学成分及质量百分比为：c0.01％、mn2.1％、si0.3％、cr18.8％、ti0.11％、ni9.7％、cu1.2％、al1.9％、n0.10％、mo2.8％、b0.22％、ca0.11％、nb0.06％，s≤0.01％，p≤0.01％，其余为fe。
72.实施例5
73.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂和fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金的化学成分、含量及制备工艺也相同，具体参照实施例3。不同的是，本实施例5中的六角螺母基体的化学成分及质量百分比为：c0.01％、mn2.3％、si0.3％、cr18.1％、ti0.11％、ni8.8％、cu1.4％、al1.8％、n0.11％、mo2.3％、b0.21％、ca0.13％、nb0.05％，s≤0.01％，p≤0.01％，其余为fe。
74.实施例6
75.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂和fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金的化学成分、含量及制备工艺也相同，具体参照实施例3。不同的是，本实施例6中的六角螺母基体表面未进行表面处理(未进行激光熔覆)，即不包括步骤s4。
76.对比例1
77.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂和fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金的化学成分、含量及制备工艺也相同，具体参照实施例3。不同的是，本对比例1中孕育剂为75硅铁，75硅铁的加入量为六角螺母基体原料总量的0.18％。
78.对比例2
79.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂和fe
43
al
17.2
cu
8.6
cr
8.6b17.2
ti2w
3.5
合金的化学成分、含量及制备工艺也相同，具体参照实施例3。不同的
是，本对比例2的热处理工艺为：将酸洗后的六角螺母坯体加热至820℃后保温25mi n,之后淬入200℃的油中并保温15mi n，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中，回火处理温度为250℃，保温时间为3h，空冷至室温。
80.对比例3
81.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺与实施例3相同，且孕育剂的化学成分、含量也相同，具体参照实施例3。不同的是，本对比例3中的防腐涂层为fe5al2cucrb2合金，该fe5al2cucrb2合金的制备方法为：按原子百分比称取fe5al2cucrb2合金中的fe、al、cu、cr和b单质粉末，置于球磨机中进行球磨，球磨速率为420r/mi n，球料比为12：1，球磨时间为4h，即得。
82.采用上述实施例1-6和对比例1-3制备方法制备得到六角螺母的圆形截面试样进行机械性能、耐磨性、耐腐蚀性的试验，检测结果如下表1所示。
83.表1机械性能测试结果表
[0084][0085][0086]
从表1的检测结果表明，本发明具有很高的拉伸强度和硬度，并且有优良的韧性、耐腐蚀性、耐磨性。当在试样基体表面激光熔覆(fe5al2cucrb2)
100-x-y
tiyw
x
合金后，提高了六角螺母成品的强度、硬度和韧性，并提高了六角螺母的耐腐蚀性和耐磨性能；当改善六角螺母的成分组成、孕育剂种类以及热处理加工工艺时，对六角螺母的综合性能均有较大成都的提高。
[0087]
将上述实施例1-6和对比例1-3制备的六角螺母采用astm a962/a962m-2018检测方法进行检测，检测结果如下表2所示。
[0088]
表2保证载荷测试结果表
[0089][0090][0091]
从表2的检测结果可以看出，本发明的六角螺母在较高的载荷下作用，卸载后可用手旋出，不会发生脱扣或断裂现象。
[0092]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0093]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母，其特征在于，是由六角螺母基体和激光熔覆于六角螺母基体外表面的防腐涂层组成；以质量百分比为计，所述六角螺母基体的化学成分为：c0.01-0.03％、mn1.6-2.3％、si0.3-0.8％、cr17-19％、ti0.06-0.12％、ni6.5-9.8％、cu0.8-1.5％、al1.3-2.1％、n0.09-0.13％、mo1.5-2.8％、b0.15-0.22％、ca0.12-0.19％、nb0.04-0.08％，其余为fe及不可避免的杂质；所述防腐涂层为(fe5al2cucrb2)
100-x-y
ti
y
w
x
合金，其中2at.％≤x≤5at.％，1.5at.％＜y≤3at.％。2.根据权利要求1所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母，其特征在于，所述cr、ni和mo在六角螺母基体化学成分的质量百分比中的满足条件为：27.5％≤cr+ni+mo≤31.2％。3.根据权利要求1所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母，其特征在于，所述mn、cu和ca在六角螺母基体化学成分的质量百分比中的满足条件为：2.8％≤mn+cu+ca≤3.5％。4.如权利要求1-3任一项所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：s1.配料：按质量百分比的六角螺母基体的化学成分称取原料；s2.熔炼：将上述称取的原料加入到熔炼炉中熔化，保温30-40min，清除表面浮渣，得熔炼液；将烘烤后的孕育剂置于钢水包底部，用包内充入法对熔炼液进行孕育处理，除渣，将处理后的熔炼液在真空环境下进行在线除氢，过滤，热顶盘铸造成棒材，再将棒材放置在热墩机上进行热墩成型，得到六角螺母坯体；s3.将得到的六角螺母坯体进行酸洗处理，然后进行热处理，攻丝，得到六角螺母基体；s4.按原子百分比称取(fe5al2cucrb2)
100-x-y
ti
y
w
x
合金中的fe、al、cu、cr、b、ti和w单质粉末，置于球磨机中进行球磨，然后将球磨后的金属粉末与乙醇以16：1的质量比混合，搅拌至粘稠状后，涂覆于六角螺母基体的外表面，于120℃下干燥2h，然后预热至300-400℃，进行激光熔覆，清除表面残渣，得到所需的六角螺母。5.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤s2中，熔炼温度为1460-1500℃，浇铸温度为1380
±
10℃。6.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤s2中，所述孕育剂是由以下质量百分比的原料组成：si 35-45％、al 0.5-0.8％、sr5.5-8.0％、ba2.8-3.7％、ca0.3-0.5％，余量为铁及不可避免的杂质；所述孕育剂的加入量为所述六角螺母基体原料总量的0.1-0.25％。7.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤s3中，所述热处理依次包括淬火处理和回火处理，将酸洗后的六角螺母坯体加热到400-450℃后保温45-60min，然后加热至800-840℃后保温15-25min,之后淬入180-200℃的油中并保温10-15min，取出，室温冷却；然后再放入回火炉中进行回火处理，回火处理温度为220-280℃，保温时间为2-3h，空冷至室温。8.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤s3中，所述酸洗过程为：将六角螺母坯体依次放入浓度为15％、20％的盐酸槽中各8min，然后使用喷流式水冲洗。9.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤
s4中，所述球磨速率为420r/min，球料比为12：1，球磨时间为3-4h。10.根据权利要求4所述的高耐磨耐腐蚀的六角螺母的制备工艺，其特征在于，所述步骤s4中，所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1600w，扫描速度为3mm/s，光斑直径为5mm，搭接率为40％，离焦量为30mm，送粉量为40g/min；激光熔覆过程中选用氩气为保护气体，气体流量15l/min。

技术总结
本发明公开一种高耐磨耐腐蚀的六角螺母及其制备工艺，涉及螺母紧固件加工的技术领域。本发明公开的高耐磨耐腐蚀的六角螺母，是由六角螺母基体和激光熔覆于六角螺母基体外表面的防腐涂层组成；六角螺母基体的化学成分为：C、Mn、Si、Cr、Ti、Ni、Cu、Al、N、Mo、B、Ca、Nb，其余为Fe及不可避免的杂质；防腐涂层为(Fe5Al2CuCrB2)


技术研发人员：沈明栋 沈明涛 赵灵
受保护的技术使用者：无锡市曙光高强度紧固件有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1