度、高硬度的粉末冶金低合金鋼。 [0051 ] 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
[0052] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好地實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，本技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)和積 極效果充分體現(xiàn)在：
[0053] 1、將機(jī)械活化后的合金粉與高活性微細(xì)鐵粉及霧化鐵粉混合，通過(guò)常規(guī)的壓型、 燒結(jié)過(guò)程獲得了性能優(yōu)異的鐵基合金材料，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單且便于工業(yè)化。多種粉末混合 球磨還可以產(chǎn)生機(jī)械合金化的效果。
[0054] 2、活化后的粉末本身存在很高的活化能，使其燒結(jié)成型所需的能量大大降低，因 此能在低的燒結(jié)溫度得到所需的產(chǎn)品，在真空燒結(jié)的條件下，采用本發(fā)明的樣品較之常規(guī) 粉末樣品燒結(jié)溫度更低，且在相同的燒結(jié)溫度下?lián)碛懈叩拿芏扰c力學(xué)性能。
[0055] 3、碳含量能夠極大地影響鐵基粉末冶金材料的組織與性能。碳含量過(guò)高，鐵基組 織出現(xiàn)大量液相，改變產(chǎn)品的宏觀形狀；碳含量過(guò)低，其對(duì)鐵基組織的增強(qiáng)效果有限；本發(fā) 明通過(guò)加入合金元素使其優(yōu)先與碳原子結(jié)合，形成碳化物作為增強(qiáng)相，一方面，可以控制碳 原子與鐵的結(jié)合，燒結(jié)時(shí)獲得合理的液相量；另一方面，保證鐵基合金中存在一定的強(qiáng)化相 以增強(qiáng)鐵基合金的力學(xué)性能；因此，本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)合金含量來(lái)控制組織中的液相，而合理 液相的存在能夠極大提高材料的致密度。
[0056] 4、本發(fā)明制備的粉末冶金低合金鋼具有高的密度以及優(yōu)異的力學(xué)性能，在液壓元 器件、汽車零部件、工具結(jié)構(gòu)件、刀具行業(yè)等民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0057] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例2制備的粉末冶金低合金鋼的金相顯微組織圖（放大倍率 50 倍）；
[0058] 附圖2為本發(fā)明對(duì)比例1制備的粉末冶金低合金鋼的金相顯微組織圖（放大倍率 50 倍）；
[0059] 附圖1中，黑色圓點(diǎn)狀組織為孔隙?？梢娍紫冻叽巛^小，孔隙數(shù)目很少，組織較致 tM I_Lj 〇
[0060] 附圖2中，黑色區(qū)域組織為孔隙?？梢娊M織中孔隙數(shù)目多，孔隙尺寸大小不一，存 在約500um左右的大孔隙，這樣的組織結(jié)構(gòu)大大降低了材料的密度與力學(xué)性能。這是采用 常規(guī)粉末制備的鐵基合金鋼性能較低的主要原因之一。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 [0062] 實(shí)施例1
[0063] 制備一種高強(qiáng)度高密度粉末冶金低合金鋼，其中：
[0064] (1)原料粉末采用Fe-65Cr、Fe-60M〇、Fe-80Mn、Fe-50V合金粉末以及比例為3 :2 的高活性微細(xì)鐵粉與霧化鐵粉。合金粉末粒度為-325目，高活性微細(xì)鐵粉粒度< 20um，純 度>99. 5%，霧化鐵粉為-100目，純度>99%。微粉石墨與微粉石蠟粒度均為-325目。成 分配比：鉬 2. 6wt%，絡(luò) I. 2wt%，fji 0· 5wt%，猛 0· 3wt%，石墨 0· 7wt%，鐵 94. 7wt%
[0065] (2)按照上述配方將合金粉末在行星球磨機(jī)中進(jìn)行機(jī)械球磨活化9h，制得中粒徑 為2. 4um的合金活化粉。
[0066] (3)將合金活化粉、高活性微細(xì)鐵粉、霧化鐵粉、微粉石墨、微粉石蠟及不銹鋼球加 入不銹鋼球磨罐，采用行星球磨機(jī)對(duì)上述粉末進(jìn)行混合，混合時(shí)間為28h，分散介質(zhì)為酒精。
[0067] (4)對(duì)混合后的粉末壓坯成型，選擇的液壓機(jī)成型壓力為700Mpa，預(yù)壓力50%，保 壓時(shí)間為5s。
[0068] (5)將壓制后的坯體放入管式氫氣爐中850°C下保溫Ih進(jìn)行脫脂處理。
[0069] (6)將脫脂/脫氧后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空燒結(jié)，經(jīng)由8°C /min的升 溫速度到達(dá)900°C預(yù)燒結(jié)平臺(tái)保溫30min，再經(jīng)由6°C /min的速度升溫至1280°C，燒結(jié)時(shí)間 為 60min〇
[0070] 所得到的物理性能和力學(xué)性能如附表1所示。
[0071] 表1
[0072]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種粉末冶金低合金鋼，包括下述組分按質(zhì)量百分比組成： Mo :2. 3-3. 6%， Cr ：1, 2-3%, V ：0. 5-1.8%, Mn ：0. 2-0.7%, C :0. 6-2. 2%，余量為Fe,各組分質(zhì)量百分之和為100%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金低合金鋼，其特征在于：所述Mo、Cr、V、Mn元素 均以鐵基預(yù)合金粉末經(jīng)過(guò)球磨活化后加入，Mo、Cr、V、Mn的鐵基預(yù)合金粉末的粒度< 45um， 經(jīng)球磨至粒度為2-10um的活化合金粉末；C以微粉石墨的形式加入，C的微粉石墨粒度 45um〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金低合金鋼，其特征在于：所述Fe以微細(xì)鐵粉與 霧化鐵粉的形式加入，微細(xì)鐵粉與霧化鐵粉按質(zhì)量比1~5 :1匹配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金低合金鋼，其特征在于：所述微細(xì)鐵粉的粒度 彡20um，純度彡99. 5% ;霧化鐵粉的粒度彡100um，純度彡99%。
5. -種粉末冶金低合金鋼的制備方法，包括下述步驟： 第一步：配料 按設(shè)計(jì)的粉末冶金低合金鋼的組分配比，分別稱取Mo、Cr、V、Mn的鐵基預(yù)合金粉末、微 粉石墨及鐵粉，其中，鐵粉由微細(xì)鐵粉與霧化鐵粉按質(zhì)量比1~5 :1匹配組成； 第二步：合金化元素粉末的球磨活化 將第一步稱取的Mo、Cr、V、Mn的鐵基預(yù)合金粉末球磨至粒度為2-10um的活化合金粉， 備用； 第三步：混料成型 將第一步稱取的鐵粉、微粉石墨與第二步得到的活化合金粉及成型劑和潤(rùn)滑劑混合， 球磨分散均勾后，壓制成型，得到密度為6. 84~7. 09g/cm3的成型還； 第四步：脫脂/脫氧 將第三步得到的成型坯在還原性氣氛（氫氣）的保護(hù)下于650~850°C進(jìn)行脫脂、脫氧 處理，去除壓坯中的成型劑和潤(rùn)滑劑，以及鐵粉、合金粉中的氧原子，得到初坯； 第五步：燒結(jié) 將第四步得到的初坯進(jìn)行兩段真空燒結(jié)，隨爐冷卻，得到粉末冶金低合金鋼； 燒結(jié)工藝條件為：真空度KT1~KT2Pa ; 第一段升溫速度8~12°C /min，保溫溫度855~935°C，保溫時(shí)間30~50min ; 第二段升溫速度4~10°C /min，保溫溫度1120~1320°C，保溫時(shí)間40~120min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種粉末冶金低合金鋼的制備方法，其特征在于：第一步 中，所述Mo、Cr、V、Mn的鐵基預(yù)合金粉末的粒度及微粉石墨的粒度均< 45um ;鐵粉中微細(xì)鐵 粉的粒度彡20um，純度彡99. 5%，霧化鐵粉的粒度彡100um，純度彡99%〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種粉末冶金低合金鋼的制備方法，其特征在于：第二步中， 球磨活化采用濕式球磨，分散介質(zhì)為酒精、汽油、水、丙酮、甘油、己烷中的一種；濕式球磨采 用行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速220~280r/min，球磨時(shí)間7~14h，磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球磨罐材質(zhì) 為硬質(zhì)合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種粉末冶金低合金鋼的制備方法，其特征在于：第三步中， 成型劑和潤(rùn)滑劑為石蠟，粒度< 45um，石蠟的加入量為粉末冶金低合金鋼各組分質(zhì)量之和 的0. 75~I. 85wt% ;混料采用行星式球磨機(jī)進(jìn)行，磨球?yàn)椴讳P鋼球，球磨罐材料為不銹鋼， 分散介質(zhì)為酒精、汽油、水、丙酮、甘油、己烷中的一種，行星式球磨機(jī)轉(zhuǎn)速60~130r/min， 混料時(shí)間20~30h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種粉末冶金低合金鋼的制備方法，其特征在于：第三步中， 成型采用兩步成型，首先，以280-380Mpa的壓力預(yù)壓成型，保壓3~5s后，以550~750Mpa 的壓力進(jìn)行壓制，得到密度6. 84~7. 09g/cm3的成型坯。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5-9任意一項(xiàng)所述的一種粉末冶金低合金鋼的制備方法，其特征在 于：得到的粉末冶金低合金鋼密度達(dá)到7. 56~7. 85g/cm3,彎曲強(qiáng)度達(dá)到1720~2410Mpa， 拉伸強(qiáng)度達(dá)到831-1150Mpa。
【專利摘要】一種粉末冶金低合金鋼及制備方法，所述低合金鋼包括下述組分組成：Mo，Cr，V，Mn，C，余量為Fe，各組分質(zhì)量百分之和為100％。其制備方法包括：按設(shè)計(jì)的粉末冶金低合金鋼的組分配比配料，合金化元素粉末的球磨活化，混料成型，脫脂/脫氧，兩段真空燒結(jié)。本發(fā)明將機(jī)械活化后的合金粉與高活性微細(xì)鐵粉及霧化鐵粉混合，通過(guò)常規(guī)的壓型、燒結(jié)獲得了高的密度以及優(yōu)異的力學(xué)性能的粉末冶金低合金鋼。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化應(yīng)用，制備的粉末冶金低合金鋼密度達(dá)到7.56～7.85g/cm3，彎曲強(qiáng)度達(dá)到1720～2410Mpa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到831-1150Mpa，在液壓元器件、汽車零部件、工具結(jié)構(gòu)件、刀具行業(yè)等民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C22C38-36, C22C38-24, C22C33-02
【公開號(hào)】CN104805366
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510258852
【發(fā)明人】劉如鐵, 曹光宇, 黨勝云, 熊翔, 陳潔
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日...