[發明專利]一種粉末冶金工具鋼的成型方法

無效

• 申請號: 201310122401.X
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN103157796A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 尹平玉;溫英;湯曉壯;喻海霞
• 申請（專利權）人: 湖南環宇粉末冶金有限公司
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;B22F1/00
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

技術領域

本發明屬于金屬材料成形方法，具體涉及一種粉末冶金工具鋼的成型方法。

背景技術

常用的工具鋼（高速鋼）是鑄-鍛料，由于成份偏析，組織粗大，機械性能一般，而且，制成零件需進行大量的機械加工。普通粉末冶金工具鋼（高速鋼）冷壓制品，相比鑄-鍛料加工件，材料組織均勻細小，無偏析，性能穩定；同時，采用模具成型，適合大批量、形狀復雜、尺寸精度高的零件生產；但由于孔隙的存在，強度、韌性等機械性能指標不高，使用也因而受到限制。采用熱等靜壓，將工具鋼（高速鋼）粉末制成完全致密的鋼坯，并保持均勻細小的組織，強度性能可以大幅度提高；但制成零件仍需與鑄-鍛料一樣，需要后續機械加工；加上熱等靜壓本身投入巨大，生產效率低下，制成的鋼坯單價就高達數百元/公斤，因而使用也受到相當限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種效率高、低成本、性能好且節能的粉末冶金工具鋼的成型方法。

實現本發明目的采用的技術方案是：

粉末冶金工具鋼的成型方法，包括以下步驟：

步驟一、將水霧化工具鋼（高速鋼）粉末在真空度3—10Pa、900-950℃的溫度下進行碳還原，然后在780-820℃的溫度下保溫退火；

步驟二、在經還原退火的工具鋼（高速鋼）粉末中加入石墨潤滑劑?，石墨潤滑劑中的碳占總重量的0.5——3.0%（重量），混合均勻，真空干燥過篩，使粉末表面均勻包覆一層助燒結的石墨潤滑劑，再均勻混入石蠟成型劑得到混合料；

步驟三、將步驟二的混合料用傳統的粉末冶金工藝模壓成型制成材料坯或零件坯，其壓坯相對密度70——85%，再在真空或保護氣體條件下采用300-600℃的溫度預燒脫蠟；

步驟四、將步驟三的材料坯或零件用真空-壓力爐進行燒結，最高燒結溫度T為混合料的相圖固相線上5-10℃，溫度誤差小于±3℃，氣壓O——8?MPa。

所述步驟一的工具鋼（高速鋼）粉末的碳含量偏差控制在±0.1%以內，其它主要成分偏差在±0.25%。

所述步驟四的真空-壓力爐，按以下程序操作：

階段一：升溫溫度0～1100?℃，真空壓力10～100Pa，時間60～120分鐘；

階段二：保溫溫度900～1100?℃，真空壓力5～10Pa，時間60～90分鐘；

階段三：升溫溫度900?～T-40℃，真空壓力5～10Pa，時間5～90分鐘；

階段四：保溫溫度T-40℃，真空壓力5～10Pa，時間5～90分鐘；

階段五：升溫溫度T-40～T-5℃，真空壓力1～5Pa，時間5～30分鐘；

階段六：保溫溫度T-5℃，真空壓力1～5?Pa，時間30?～120分鐘；

階段七：保溫溫度T℃，氣壓1Pa?～8?MPa，時間30?～120分鐘；

其中T為1200～1250℃。

本發明的特點是采用優質高純原料霧化成工具鋼（高速鋼）粉末，高溫還原退火，再包覆助燒結添加劑石墨，接著采用常規的冷壓成型，最后，使用精密可控的真空-壓力燒結技術，進行超固相線燒結，制成工具鋼（高速鋼）材料及零件。

本發明的有益效果：

1、本發明通過工具鋼（高速鋼）粉末包覆助燒結添加劑石墨、精密真空-壓力超固相線燒結，生產的工具鋼（高速鋼）材料及零件，組織均勻細小，相對密度高達99.5%，密度接近全致密；

2、本發明生產的工具鋼（高速鋼）材料性能優異，物理機械性能接近等靜壓工具鋼（高速鋼）材料，遠高于傳統冷壓燒結材料和鑄鍛工具鋼（高速鋼）材料；

3、?本發明繼承了粉末冶金的低成本、無切削、高效率、能大批量生產零件的優點；相比較，熱等靜壓投入大、能耗高、生產成本高、材料利用率低；本發明具有高效、節能、低排等特點。

下面通過實施例進一步說明本發明的技術方案。

具體實施方式

實施例1

粉末冶金工具鋼的成型方法，包括以下步驟：

步驟一、將水霧化工具鋼（高速鋼）Cr12Nb4MO1粉末在真空度5Pa?、900℃的溫度下進行碳還原，然后在780-820℃的溫度下保溫退火；

步驟二、在經還原退火的工具鋼（高速鋼）粉末中加入石墨潤滑劑，石墨潤滑劑選用Henkel公司的DAG154，石墨潤滑劑中的碳占總重量的2.3%（重量），混合均勻，真空干燥過篩，使粉末表面均勻包覆一層助燒結的石墨潤滑劑，再均勻混入石蠟成型劑得到混合料；