[發明專利]低合金鋼粉

在審

• 申請號: 201510087924.4
• 申請日: 2008-12-18
• 公開（公告）號: CN104711472A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: S·本特松;A·拉松
• 申請（專利權）人: 霍加納斯股份有限公司
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;B22F3/16;B22F3/17;B22F1/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

本申請是申請號為200880125654.X、申請日為2008年12月18日、發明名稱為“低合金鋼粉”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及低合金化鐵基粉末以及含有該粉末和其它添加劑的粉末組合物，和由該粉末組合物制成的粉末鍛造部件。該粉末和粉末組合物計劃用于成本有效地制造粉末鍛造部件，例如連桿。

背景技術

在工業中，通過壓制和燒結金屬粉末組合物而制成的金屬產品的應用日益廣泛。生產具有各種形狀和厚度的許多不同產品，并在希望降低成本的同時不斷提高質量要求。由于通過鐵粉組合物的壓制和燒結獲得凈形部件或只需極少機械加工就可達到最終形狀的近凈形部件以及高的材料利用程度，該技術大大優于金屬部件的傳統成形技術，例如由棒料或鍛件模制或機械加工。

但是，與壓制和燒結法相關的一個問題在于，燒結部件含有一定量的孔隙，以致降低該部件的強度?；旧嫌袃煞N方式克服由部件多孔性造成的對機械性質的負面影響。1)可以通過引入合金元素，例如碳、銅、鎳、鉬等，來提高燒結部件的強度。2)通過提高該粉末組合物的可壓縮性、和/或提高壓制壓力以獲得更高生坯密度、或提高該部件在燒結過程中的收縮率，可以降低燒結部件的孔隙率。在實踐中，采用通過添加合金元素來增強該部件與將孔隙率降至最低的組合。

粉末鍛造包括使用鍛造沖擊使燒結的預成型坯快速致密化。結果獲得了完全致密的凈形或近凈形的適合高性能用途的部件。通常，由與銅和石墨混合的鐵粉制造粉末鍛造制品。建議的其它類型的材料包括與鎳和鉬和少量錳預合金化的鐵粉，以在不產生穩定氧化物的情況下提高鐵可淬硬性。也常加入機械加工性增強劑，例如MnS。

制成部件中的碳會提高強度和硬度。銅在達到燒結溫度之間熔融，由此提高擴散速率和促進燒結頸的形成。添加銅會改進強度、硬度和可淬硬性。

已通過粉末鍛造技術成功制造內燃機連桿。當使用粉末鍛造法制造連桿時，通常對該壓制和燒結部件的大端施以裂解(fracture?split)操作。對供大端螺栓用的孔和螺紋機械加工。內燃機中連桿的基本性質是高壓縮屈服強度，因為這類連桿受到拉伸載荷三倍高的壓縮載荷。另一基本的材料性質是適當的可機械加工性，因為必須對孔和螺紋機械加工以在安裝后連接裂開的大端。但是，連桿制造是具有嚴格的性能、設計和耐久性要求的大規模和價格敏感的用途。因此，提供較低成本的材料或方法非常合意。

US?3901661、US?4069044、US?4266974、US?5605559、US?6348080和WO03/106079描述了含鉬粉末。當與鉬預合金化的粉末用于制造壓制和燒結部件時，在燒結部件中容易形成貝氏體。特別地，當使用具有低鉬含量的粉末時，所形成的貝氏體粗大以致損害機械加工性，這對需要良好機械加工性的連桿而言特別成問題。鉬作為合金元素也非常昂貴。

但是，在US?5605559中，通過使Mn保持非常低，用Mo合金粉末獲得了細珠光體微結構。要指出，Mo通過碳化鉬的固溶硬化和沉淀硬化等改進鋼的強度。但是，當Mo含量小于大約0.1重量％時，其作用小。Mn通過改進其可淬硬性來改進熱處理材料的強度。但是，當Mn含量超過大約0.08重量％時，在合金鋼粉表面上產生氧化物，以致可壓縮性降低和可淬硬性提高超出所需水平。因此，形成粗大的上貝氏體結構并且強度降低。但是，保持低Mn含量是昂貴的，特別是在生產中使用廉價的鋼屑時，因為鋼屑通常含有0.1重量％和更高的Mn。因此，由于低Mn含量和Mo的成本，制成的粉末因而相當昂貴。

US?2003/0033904、US?2003/0196511和US?2006/086204描述了可用于制造粉末鍛造的連桿的粉末。該粉末含有與銅粉和石墨混合的預合金化鐵基含錳和硫的粉末。US?2006/086204描述了由鐵粉、石墨、硫化錳和銅粉的混合物制成的連桿。具有3重量％Cu和0.7重量％石墨的材料獲得了775MPa的最高壓縮屈服強度值。相應的硬度值為34.7HRC，這相當于大約340HV1。銅和碳含量的降低也導致降低的壓縮屈服強度和硬度。

發明目的

本發明的目的是提供合金化鐵基粉末，其適用于制造粉末鍛造部件，例如連桿，且基本不含昂貴的合金元素，例如鉬和鎳。

本發明的另一目的是提供低合金鋼粉，其適用于制造具有基本為珠光體/鐵素體結構的粉末鍛造部件。

本發明的另一目的是提供粉末，其能夠形成具有高于820Mpa的高壓縮屈服應力CYS以及最多380HV1、優選低于360HV1的維氏硬度的粉末鍛造部件，以使該粉末鍛造部件在仍足夠強韌的情況下容易被機械加工。