專利名稱::一種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明是屬于高性能粉末冶金用合金粉末制造
技術(shù)領(lǐng)域:
,具體涉及一種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù):
:燒結(jié)硬化是指在鐵基粉末冶金零件的燒結(jié)過程中出現(xiàn)強度與硬度提高的現(xiàn)象。燒結(jié)硬化工藝的主要特點是在獲得高強度和高硬度之力學(xué)性能的前提下省去了鐵基零件燒結(jié)后的熱處理工序,降低了零件的生產(chǎn)成本;同時因冷卻速度較傳統(tǒng)淬火工藝低很多而避免零件的變形,提高了鐵基零件的精度。目前瑞典赫格納斯公司、加拿大魁北克金屬粉末公司均有生產(chǎn)燒結(jié)硬化粉末。以加拿大魁北克金屬粉末公司的一種燒結(jié)硬化粉AT0MET4701(Fe-O.45Mn-0.45Cr-lMo-0.9Ni預(yù)合金鋼粉,添加u與0.75%C)為例,該燒結(jié)硬化粉末的組成包含了具有淬透性強的合金元素Ni、Mo、Mn、Cr、碳與Cu等,而隨著原材料的價格普遍上漲,為了降低粉末冶金零部件的原材料成本,成本較低的Mn、Cr成為燒結(jié)硬化粉理想的合金元素,但這些合金元素與氧的親和力很強,容易在燒結(jié)時形成氧化物失去強化效果與燒結(jié)硬化效果而不得不采用水霧化完全預(yù)合金化鋼粉,而預(yù)合金粉末的硬度會對粉末壓縮性造成影響,因此需對含Cr、Mn的水霧化合金鋼粉在高真空下進行退火處理以降低其顯微硬度,該工序在一定程度上增加了粉末的成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服上述技術(shù)的不足,而提供一種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉及生產(chǎn)方法,選用經(jīng)濟而實用的合金材料,以得到燒結(jié)硬化的效果,同時提供確保粉末高壓縮性的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案。這種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉,它由如下重量比的原料組份組成鎳1.0%;錳1.0%;銅2.0%;鐵余量,在上述原料組份的基礎(chǔ)上外加重量比為0.7%-0.8%的石墨粉,重量比0.7%-0.8%的潤滑劑硬脂酸鋅粉末。石墨粉和潤滑劑硬脂酸鋅粉末的百分比以上述原料的組分為基準(zhǔn)。本發(fā)明所述這種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉的生產(chǎn)方法,該方法包括以下步驟選用在600MPa條件下壓縮性大于7g/cm3的100目以下的水霧化純鐵粉作為基粉,與300目銅粉及采用惰性氣體霧化的100目以下的Ni-50Mn合金粉末在還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為80(TC-85(TC,得到高壓縮性硬化用水霧化鋼鐵粉,在生產(chǎn)粉末冶金零件時,高壓縮性硬化用水霧化鋼鐵粉中加入重量比為0.7%_0.8%的500目石墨粉和重量比0.7%-0.8%的潤滑劑硬脂酸鋅粉末,在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機(600MPa)壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉。本發(fā)明有益的效果1、由于合金元素Mn、Ni對鐵基體具有很強的硬化能力,而Mn元素與氧易形成氧化物,采用惰性氣體霧化的Ni-50Mn合金粉末,一方面該合金粉末中錳元素較錳粉的活性大幅度降低,有利于錳與鐵之間的合金化,最大限度地發(fā)揮其對鐵基體的強化;另一方面,鎳錳合金的熔點為103(TC,達到熔點以后形成的合金液相迅速包覆鐵粉顆粒,發(fā)生快速固液合金化,實現(xiàn)錳元素的均勻化。通過與高壓縮性純鐵粉擴散處理,該燒結(jié)硬化粉仍具有高壓縮性能。這樣就有效發(fā)揮了Mn的強燒結(jié)硬化能力和避免降低鐵粉壓縮性。2、由于選用的合金元素在市場上價格要比其它配方的合金元素低,材料成本降低20%以上,同時擴散工藝比真空退火工藝節(jié)約能耗,因此產(chǎn)品價格比目前市場產(chǎn)品低30%以上。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和過程,但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1:選取960kg壓縮性為7.12g/cm3(600MPa條件下)的水霧化純鐵粉,加入20kgNi-50Mn氣霧化合金粉末和20kg-300目電解銅粉,放置在1000L的合批機中混合1小時,取出后輸入鋼帶式還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為820°C,擴散后經(jīng)破碎、篩分分級得到-100目燒結(jié)硬化合金粉末,測得粉末壓縮性為7.14g/cm3(600MPa條件下);選取該粉末25kg,加入0.175kg-500目石墨粉和0.175kg硬脂酸鋅粉末(潤滑劑),在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機(600MPa)壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到試件若干,經(jīng)檢測結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2:選取964kg壓縮性為7.12g/cm3(600MPa條件下)的水霧化純鐵粉,加入18kgNi-50Mn合金粉末和18kg-300目電解銅粉,放置在1000L的合批機中混合1小時,取出后輸入鋼帶式還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為820'C,擴散后經(jīng)破碎、篩分分級得到-100目燒結(jié)硬化合金粉末,測得粉末壓縮性為7.14g/cm3(600MPa條件下);選取該粉末25kg,加入0.175kg-500目石墨粉和0.175kg硬脂酸鋅粉末(潤滑劑),在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機(600MPa)壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到試件若干,經(jīng)檢測結(jié)果如下-.<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3:選取956kg壓縮性為7.12g/cm3(600MPa條件下)的水霧化純鐵粉,加入22kgNi-50Mn合金粉末和22kg-300目電解銅粉,放置在1000L的合批機中混合1小時,取出后輸入鋼帶式還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為82(TC,擴散后經(jīng)破碎、篩分分級得到-100目燒結(jié)硬化合金粉末,測得粉末壓縮性為7.14g/cm3(600MPa條件下);選取該粉末25kg,加入0.175kg-500目石墨粉和0.175kg硬脂酸鋅粉末(潤滑劑),在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機(600MPa)壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到試件若干,經(jīng)檢測結(jié)果如下編號硬度(HRC)抗拉強度(MPa)314186532428713343885實施例4:在熔煉爐中投入956.5kg純凈低碳廢鋼,熔煉過程中加入20kg電解鎳板和23.5kg低碳錳鐵(含錳85.1%)經(jīng)霧化、烘干、還原、破碎、分級、合批制得-100目水霧化合金粉,測得該粉末壓縮性為6.95g/cm3(600MPa條件下),選取該粉末490kg,加入-300目電解銅粉10kg,放置在合批機中混合1小時,取出后輸入鋼帶式還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為820°C,擴散后經(jīng)破碎、篩分分級得到-100目燒結(jié)硬化合金粉末,測得粉末壓縮性為6.97g/cm3(600MPa條件下);選取該粉末25kg,加入0.175kg-500目石墨粉和0.175kg硬脂酸鋅粉末(潤滑劑),在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機(600MPa)壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到試件若干,經(jīng)檢測結(jié)果如下編號硬度(HRC)抗拉強度(MPa)413785542388564336847化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝、壓縮性、硬度、抗拉強度匯總表實施化學(xué)成分主要生產(chǎn)工藝壓縮性硬度抗拉強度例NiMnCuCg/cm3HRCMPa<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉,其特征在于它由如下重量比的原料組份組成鎳1.0%;錳1.0%;銅2.0%;鐵余量;在上述原料組份的基礎(chǔ)上外加重量比為0.7%-0.8%的石墨粉,重量比0.7%-0.8%的潤滑劑硬脂酸鋅粉末。2、一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉的方法,其特征在于該方法包括以下步驟選用在600MPa條件下壓縮性大于7g/cm3的100目以下的水霧化純鐵粉作為基粉,與300目銅粉及采用惰性氣體霧化的100目以下的Ni-50Mn合金粉末在還原退火爐中進行擴散,擴散溫度設(shè)定為80(TC-85(TC,得到高壓縮性硬化用水霧化鋼鐵粉;在生產(chǎn)粉末冶金零件時,高壓縮性硬化用水霧化鋼鐵粉中加入重量比為0.7%-0.8%的500目石墨粉和重量比0.7%-0.8%的潤滑劑硬脂酸鋅粉末,在V型混料機混合1小時,經(jīng)壓機壓制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,在112(TC溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時,得到高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉。全文摘要本發(fā)明涉及一種高壓縮性燒結(jié)硬化用水霧化鋼鐵粉及生產(chǎn)方法,它由如下重量比的原料組份組成鎳1.0%;錳1.0%;銅2.0%;鐵余量,其中選用在600MPa條件下壓縮性大于7g/cm<sup>3</sup>的水霧化純鐵粉作為基粉,與300目銅粉及采用惰性氣體霧化的Ni-50Mn合金粉末在還原退火爐中進行擴散,得到高壓縮性硬化用水霧化鋼鐵粉,在生產(chǎn)粉末冶金零件時,再加入重量比為0.7%-0.8%的500目石墨粉和重量比0.7%-0.8%的潤滑劑硬脂酸鋅粉末,在V型混料機混合1小時,在1120℃溫度下燒結(jié)爐中燒結(jié)1小時。本發(fā)明有益的效果該燒結(jié)硬化粉仍具有高壓縮性能。這樣就有效發(fā)揮了Mn的強燒結(jié)硬化能力和避免降低鐵粉壓縮性。材料成本降低20%以上,同時擴散工藝比真空退火工藝節(jié)約能耗。文檔編號B22F1/00GK101658930SQ200910102309公開日2010年3月3日申請日期2009年9月3日優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日發(fā)明者曹順華,柴獻明申請人:建德市嘉鑫金屬粉材有限公司