本发明涉及激光熔覆表面强化与再制造领域，具体涉及一种球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层及其制备方法。
背景技术：
1、球墨铸铁具有较为出色的耐磨性和抗冲击能力，能够承受高压和高温环境的要求，在汽车制造、机械制造、管道系统以及矿山设备等多项领域中被广泛使用。然而，随着工业的飞速发展以及现代工业的要求，球墨铸铁在极端环境下工作的情况愈发常见，经常产生严重的磨损和腐蚀现象，从而导致工件损坏失效。对铸铁件表面缺陷进行修复或表面改性，以延长使用寿命和拓宽应用范围，具有十分重要的意义。目前，工业中多采用电弧喷涂、电子束焊接、惰性气体保护焊等技术来修复球墨铸铁工件。然而，由于球墨铸铁的高碳含量，在焊接和熔覆过程中，在界面区容易产生硬脆相，且界面抗拉强度也会降低。在冷却过程中，焊缝和熔覆层的收缩也会产生很高的残余应力，导致界面产生裂纹。
2、激光熔覆技术是一种逐渐获得广泛应用的表面改性技术，可获得与基材呈冶金结合的高性能熔覆层。相较于其他焊接工艺，激光熔覆技术具有更高的精度和控制性，更高的效率以及相对较低的热输入，这使得激光熔覆技术在修复球墨铸铁时成形质量更为可控。铁基合金粉末因成本低廉，耐磨性能优良，与基材成分相似产生较小的残余应力小而获得广泛使用。
3、中国专利公开号cn115786907a公开了一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其采用的合金粉末包括：30wt％～65wt％第一粉末和35wt％～70wt％第二粉末。第一粉末包括0.01wt％～0.05wt％c、1wt％～3wt％cr、1wt％～2.5wt％si、0.1wt％～1wt％fe、0.5wt％～1.5wt％b、0.5wt％～2wt％co、15wt％～30wt％cu以及余量ni。第二粉末为碳化钨粉末。虽然熔覆层能达到较高的硬度，但是合金粉末配方较为复杂，合金元素含量较高，粉末整体成本较高。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：提供一种综合成本低的球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层，以及一种球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法。
2、为了解决上述技术问题，一种球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，在球墨铸铁基材表面采用激光熔覆的方法制备熔覆层，熔覆合金粉末由一定比例不等粒径的还原铁粉与钒铁粉组成。
3、优选的，所述的合金粉末包括：51.5wt.％还原铁粉，48.5wt.％钒铁粉，钒铁粉采用fev50。
4、优选的，所述的合金粉末为变粒径合金粉末，还原铁粉的粒径范围为100目～200目，钒铁粉的粒径范围为400目～600目。由于还原铁粉和钒铁粉采用不同的粒径范围，使得激光熔覆后收集的合金粉末废粉容易筛分出还原铁粉和钒铁粉，使得回收的合金粉末可以重复利用。
5、优选的，采用同步送粉激光熔覆方式，熔覆合金粉末由一定比例不等粒径的还原铁粉与钒铁粉组成，激光功率1000w，脉冲频率4500hz，占空比95％，光斑直径2.0mm，扫描速度12mm/s，搭接率30％，送粉量为6～7g/min，送粉气体流量4.5l/min，同轴保护气体氩气流量16l/min。
6、优选的，激光熔覆前将合金粉末在v型混粉机中混合1.5-3小时。
7、本发明球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层，采用前述任意一项球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法制备得到。
8、本发明的有益效果是：本发明激光熔覆用合金粉末仅由还原铁粉与钒铁粉组，配方简单，易于制作，尽管熔覆粉末中未添加石墨，配合特定的激光参数，依靠球墨铸铁基材中的石墨反向过渡，成功获得大量原位自生的vc，熔覆层由马氏体以及晶间分布的大量共晶组织及原位自生的vc组成。熔覆层中由于碳元素被更多地消耗，生成的渗碳体参与了共晶反应，产生了大量分布均匀的共晶组织。
9、在针对球墨铸铁基材进行激光熔覆表面强化与再制造时，无需预热缓冷步骤，所制备熔覆层中无裂纹明显缺陷，熔覆层由大量等轴晶和部分近等轴晶组成，熔覆层平均硬度可达到950hv0.2，约为球墨铸铁基材的3.25倍，熔覆层的耐磨性约为球墨铸铁基材的48.8倍。与现有技术相比，本发明在采用较简单的合金粉末的条件下可使球墨铸铁基材表面硬度和耐磨性能有较大的提升，对铸铁件表面缺陷进行修复或表面改性成本较低，以延长使用寿命和拓宽应用范围。
1.一种球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，其特征在于：在球墨铸铁基材表面采用激光熔覆的方法制备熔覆层，熔覆合金粉末由一定比例不等粒径的还原铁粉与钒铁粉组成。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，其特征在于：所述的合金粉末包括：51.5wt.％还原铁粉，48.5wt.％钒铁粉，钒铁粉采用fev50。
3.根据权利要求2所述的球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，其特征在于：所述的合金粉末为变粒径合金粉末，还原铁粉的粒径范围为100目～200目，钒铁粉的粒径范围为400目～600目。
4.根据权利要求2所述的球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，其特征在于：采用同步送粉激光熔覆方式，熔覆合金粉末由一定比例不等粒径的还原铁粉与钒铁粉组成，激光功率1000w，脉冲频率4500hz，占空比95％，光斑直径2.0mm，扫描速度12mm/s，搭接率30％，送粉量为6～7g/min，送粉气体流量4.5l/min，同轴保护气体氩气流量16l/min。
5.根据权利要求1所述的球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法，其特征在于：激光熔覆前将合金粉末在v型混粉机中混合1.5-3小时。
6.一种球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层，其特征在于：采用权利要求1-5中任意一项球墨铸铁表面高耐磨fe基细晶激光熔覆层的制备方法制备得到。
