[發(fā)明專利]金屬粉末注射成形高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410248360.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN103981436A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申承秀;王春官
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海安縣鷹球粉末冶金有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/12
• 分類號(hào): C22C38/12;B22F3/22;B22F3/24
• 代理公司: 江蘇銀創(chuàng)律師事務(wù)所 32242
• 代理人: 程龍進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及馬氏體時(shí)效鋼及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬粉末注射成形高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

馬氏體時(shí)效鋼是超高強(qiáng)度鋼中的一種，這種鋼突出的優(yōu)點(diǎn)是熱處理工藝簡(jiǎn)單方便，固溶后先進(jìn)行機(jī)械加工再進(jìn)行時(shí)效，熱處理變形小，加工性能及焊接性能都很好。近年來，國(guó)外用馬氏體時(shí)效鋼制作模具較為廣泛；但在國(guó)內(nèi)，由于馬氏體時(shí)效鋼含Ni、Co等貴重金屬元素，且含量高，價(jià)格昂貴，尚難以廣泛應(yīng)用。該類鋼主要用于精密鍛模及塑料模具，主要生產(chǎn)工藝有冶煉。

金屬注射成形(Metal?Injection?Molding，簡(jiǎn)稱MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來的新型粉末冶金近凈成形技術(shù)。眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低廉的價(jià)格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品，但塑料制品強(qiáng)度不高，為了改善其性能，可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強(qiáng)度較高、耐磨性好的制品。近年來，這一想法已發(fā)展演變?yōu)樽畲笙薅鹊靥岣吖腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)過程中完全除去粘結(jié)劑并使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱為金屬注射成形，金屬注射成形的基本工藝步驟是：首先是選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑，然后在一定溫度下采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后再注射成形，獲得的成形坯經(jīng)過脫脂處理后燒結(jié)致密化成為最終成品。對(duì)于小型、復(fù)雜、精密、和高性能的金屬零部件，MIM是一種行之有效的制造工藝。在形狀復(fù)雜、材料高性能(強(qiáng)度高、耐腐蝕、高磁導(dǎo)率)等塑料和輕合金不能滿足的應(yīng)用場(chǎng)合，MIM的是突出的。MIM進(jìn)一步鞏固了他的地位，使它成為富有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)械裝備，傳統(tǒng)的金屬加工技術(shù)在設(shè)計(jì)和成本上的局限性，MIM可以很容易克服。

目前MIM材料分為：鐵基合金鋼、不銹鋼、鎢基合金、軟磁合金、可控膨脹合金。今天，MIM的高性能應(yīng)用廣泛的服務(wù)各個(gè)行業(yè)和產(chǎn)品，包括汽車、航空航天、國(guó)防、移動(dòng)電話、牙科儀器、電子散熱器和密封包裝、電子連接器硬件、工業(yè)工具、光纖連接器、噴霧系統(tǒng)、盤驅(qū)動(dòng)器、制藥設(shè)備、手持電動(dòng)工具、手術(shù)器械和運(yùn)動(dòng)器材。隨著粉末冶金技術(shù)的快速發(fā)展，特殊行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用要求越來越高，利用粉末冶金金屬成形的技術(shù)工藝一次完成馬氏體時(shí)效鋼材料的零件加工，可以替代冶煉工藝生產(chǎn)及機(jī)加工，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種采用粉末冶金金屬注射成形工藝生產(chǎn)超高強(qiáng)度時(shí)效鋼材料的零件，其具有良好的塑性、沖擊和抗拉強(qiáng)度，從而能夠滿足上述特殊行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用零件生產(chǎn)的金屬粉末注射成形高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼及其制造方法。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案：金屬粉末注射成形高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼及其制造方法，以重量百分比計(jì)，所述馬氏體時(shí)效鋼成份包含：Ni?17～19%?，Co?8～10%?，Mo?4.5～6.5%?，C?≤0.08%，余量為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了金屬粉末注射成形高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼的制造方法，所述具體步驟如下：

（一）、MIM粉末混合：以重量百分比計(jì)，將羰基Ni粉末17～19%、精細(xì)Co元素的粉末8～10%、超細(xì)Mo?元素的粉末4.5～6.5%，其余為羰基鐵粉及不可避免的粉末配比組成的組合物充分混合；采用Y型混料設(shè)備混合，轉(zhuǎn)速10～15轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間3～4小時(shí)；

（二）、粘結(jié)劑混合：采用蠟基組合，以重量比將高密度聚乙稀50%、石蠟10%和巴西蠟40%，配比組成的組合粘結(jié)劑；

（三）、喂料制作：采用雙螺旋擠出機(jī)，通過混煉的方法先加入高熔點(diǎn)組元熔化，然后降溫，加入低熔點(diǎn)組元，然后分批加入金屬粉末，混煉3～5小時(shí)，混合料制作完成后空冷，采用鄂式破碎機(jī)破碎；

（四）、注射成形：首先將粒狀喂料加熱至一定高的溫度使之具有流動(dòng)性，然后將其注入模腔中冷卻下來得到所需形狀的具有一定剛性的坯體，然后將其從模具中取出得到MIM成形坯；其中，注射工藝參數(shù)：料筒溫度：150～180℃，注射時(shí)間：30S，模溫50～65℃，注射壓力：80～120MPa；

（五）、脫脂：脫脂方法分為兩個(gè)步驟：一是超聲波溶劑脫脂：溶劑溫度55～65℃，溶脫時(shí)間15小時(shí)，溶脫率≥50%；二是熱脫脂：290～310℃/1h，590～610℃/4h，氣分流量：4m³/h，檢測(cè)碳含量0.08%以下；

（六）、燒結(jié)：將上述經(jīng)脫脂處理的零件裝入金屬粉末注射成形零件真空保護(hù)氣氛兩用燒結(jié)爐中，采用氣氛工藝燒結(jié)，工藝參數(shù)：室溫加熱至995～1005℃，時(shí)間3～4小時(shí)，再保溫1～2小時(shí)，1315～1325℃保溫2～3小時(shí)，隨爐冷卻；