[發明專利]一種粉末冶金耐磨鋼熔滲燒結淬火一體化工藝

有效

• 申請號: 201710424059.7
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107243635B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 羅成;肖紫圣;張智;徐勝良
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;B22F3/24;B22F1/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種粉末冶金耐磨鋼熔滲燒結淬火一體化技術，所述的粉末冶金耐磨鋼材料以W6Mo5Cr4V2高速鋼粉末為基體材料，添加有Co?Cr?Mo和Fe?Mo硬質顆粒、Cu；成分質量百分比為W6Mo5Cr4V2為45％～57％；Co?Cr?Mo為13％～17％；Fe?Mo為4％～7％；Cu為17％～22％；固體潤滑劑和易切削成分為2％～3％。本發明采用熔滲燒結淬火一體化技術，使粉末冶金耐磨鋼表面形貌良好，又能得到合金馬氏體組織，縮短制備工藝，減少制備時間，節能增效。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種粉末冶金耐磨鋼熔滲燒結淬火一體化工藝。

背景技術

面對粉末冶金鋼磨損情況嚴重，目前普遍采用高碳、高合金材料提升粉末冶金鋼性能，而高碳、高合金粉末冶金鋼需要通過合適的熱處理才能充分發揮材料性能。鐵基粉末冶金材料燒結溫度為T_燒＝(0.7～0.8)T_m即1100℃～1230℃。W6Mo5Cr4V2高速鋼熱處理淬火溫度為1200℃左右。由此可知，本材料熔滲燒結溫度和熱處理溫度在同一溫度區間。粉末冶金材料燒結完成后再進行熱處理，一方面極大浪費了時間和能源。另一方面，為進一步提高粉末冶金耐磨鋼性能，本材料通過滲銅處理填充材料孔隙，但熱處理溫度需要加熱到Cu熔點(1083℃)以上才能發揮材料性能，在此高溫下，原本熔滲燒結好的粉末冶金材料重新加熱到1083℃以上熱處理時，熱處理工藝參數控制不當將會有一定量的Cu揮發和流失，造成Cu表面殘留和表面孔隙，需要機械加工處理表面形貌，從而增加了成本。另外熔滲燒結后再次加熱淬火對材料中Fe-Mo和Co-Cr-Mo硬質顆粒有一定影響。圖2為熔滲燒結后再次加熱淬火時，不同淬火溫度下材料顯微形貌，可以看出，淬火溫度達到1260℃時部分Co-Cr-Mo硬質顆粒不能保持形貌，Fe-Mo硬質顆粒出現孔洞。對Fe-Mo和Co-Cr-Mo硬質顆粒能譜掃描后發現，淬火溫度從1140℃升高到1260℃時，Fe-Mo顆粒Mo元素含量從67.24％降低至58.09％，Co-Cr-Mo顆粒Mo元素含量從40.88％降低至35.92％。由此可知Fe-Mo和Co-Cr-Mo硬質顆粒元素發生了明顯擴散，因此硬質顆粒硬度降低，摩擦磨損時硬質顆粒承受主要載荷作用減弱，基體材料與磨料接觸機會增大，材料耐磨性變差。

綜上所述，開發一種適合高碳、高合金粉末冶金材料熔滲燒結淬火一體化技術是本領域人員亟待解決的問題。

目前，現有針對粉末冶金耐磨鋼大多采用高碳、高合金材料制備，經常會用到滲銅處理來填充材料孔隙，提升材料物理和力學性能。中國專利(公開號CN103480849A，公開日2014.01.01)公開了一種天然氣發動機粉末冶金氣門座圈材料和制備方法，其材料為：C：0.6-1.5％、S：0.3-1.5％、Cr：3-10％、Mo：4-12％、Ni：0.5-5％、Co：3-10％、Cu：10-20％、Mn：1-2.5％、V：1-4％、W：2-7％、Fe：余量。制備工藝為：(1)按比例將原材料粉末進行混合均勻；(2)在壓機上將混合好的粉末進行壓制成型；(3)將成型毛坯在燒結爐中進行高溫燒結，同時進行滲銅處理；(4)用液氮對燒結毛坯進行冷處理；(5)在熱處理爐中對冷處理毛坯進行熱處理；(6)機加工成成品。相關文獻對粉末冶金耐磨鋼熔滲燒結后再次熱處理方式有以下幾種：①淬火(800～900℃)+回火；②直接回火；③水蒸氣處理。在上述熱處理后有時用到深冷處理。

上述方法存在有如下不足：

合金元素主要以固溶體和碳化物形式強化材料，滲銅后再進行熱處理存在以下幾個技術難題：

①當熔滲燒結后熱處理溫度低，C和合金元素不容易固溶到Fe中，淬火后難以得到飽和的合金馬氏體，回火后不容易析出的彌散細小合金碳化物，影響合金元素強化效果。另外，熱處理溫度低，得到珠光體等較軟組織，而硬質顆粒硬度較高，這種硬度差別會造成基體和硬質顆粒剝落。