[發明專利]一種VC/V10粉末高速鋼復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910572803.7
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110273097B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 康磊;廖相巍;賈吉祥;李廣幫;尚德禮;郭慶濤;唐雪峰;康偉;王超逸;趙亮
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/36;C21D6/00;B22F9/08;C21D1/18;C21D1/26
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及一種VC/V10粉末高速鋼復合材料及其制備方法，所述復合材料相對密度＞99％，硬度為67.8～69.6HRC；復合材料的基體為V10粉末高速鋼，VC粉末作為外加質點均勻彌散分布于基體中，VC粉末的添加量質量分數為3％～15％，復合材料中質量百分含量為：C：2.50～5.50％；Mo1.20～1.30％；Cr：5.25～5.50％；V：10～20％。制備過程中在高壓霧化氣體霧化10V鋼液時，采用超聲波分散氣體輸送將VC粉末由發送罐均勻輸送到霧化器的噴嘴處，在噴嘴處高壓霧化氣體和VC粉末混合形成氣粉霧化介質，氣粉霧化擊碎10V鋼液制得預合金化的VC/V10高速鋼復合粉末；本發明工藝簡單，生產周期短，能夠快速高效低成本生產高性能的高釩粉末高速鋼。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術，具體是指一種VC/V10粉末高速鋼復合材料及其制備方法。

背景技術

高釩高速鋼硬度高、韌性好，具有優良的耐磨性，廣泛應用于冷作模具、高速鋼復合軋輥、礦山機械等領域，碳化物尺寸和形態是影響其性能的主要因素。傳統的熔煉工藝制備的高釩高速鋼碳化物粗大，鋼的韌性低、耐磨性相對較差。粉末冶金技術可以很好地克服這些問題，美國crucible公司開發的粉末高釩高速鋼CPMl0V，釩含量達到9.75％，組織均勻，碳化物細小，大大提高了耐磨性和韌性，是理想的冷作模具和塑料模具的耐磨部件材料。

近年來，為進一步提高高釩高速鋼的硬度和耐磨性，高速鋼中釩含量有不斷增加的趨勢。提高釩含量則合金體系熔煉溫度上升，而常規氣霧化設備能夠承受的溫度上限約1800℃，這使得粉末冶金生產高釩高速鋼受限于熔煉過程。當鋼液的過熱度不足時，氣霧化過程鋼液中析出的一次碳化物容易堵塞氣霧化噴嘴，或者因為鋼液粘度的增大使霧化的合金粉末參數不可控，因此，粉末冶金高釩高速鋼中添加釩的質量分數不超過12.0％。

為了突破合金化限制，現有技術專利(申請號CN106756599A)“cBN-高速鋼復合材料及cBN-高速鋼復合材料制備方法”和文獻“新型高性能粉末冶金高速鋼及其近凈成形制備技術”提供了一種無熔煉制備粉末高速鋼的新工藝，采用碳化物、鐵粉、鈷粉為原料，通過機械球磨+真空燒結制備粉末高速鋼，但機械球磨工藝碳化物粉末易偏析、金屬粉末表面氧化、引入球磨介質雜質以及球磨時間長耗時耗電等缺點。專利申請號CN106756599A“cBN-高速鋼復合材料及cBN-高速鋼復合材料制備方法”制備cBN-高速鋼復合材料的高速鋼前軀體粉末混合物，所述高速鋼前軀體粉末混合物包括質量分數為3～15％的Co粉、32～75％的Fe粉、20～50％的選自元素周期表第4族、第5族和第6族的金屬的碳化物粉、0～2％的C粉。cBN-高速鋼復合材料包括質量分數為1～30％的cBN、2.7～13.5％的Co、1.7～5.4％的C、14～45％的選自元素周期表第4族、第5族和第6族的金屬、40.6～67.5％的Fe。通過采用非霧化的粉末代替霧化粉末，可避免出現的局部共晶液相，防止局部共晶液相對cBN產生侵蝕，使cBN保持穩定，從而提升最終cBN-高速鋼復合材料的使用性能。

文獻“新型高性能粉末冶金高速鋼及其近凈成形制備技術”研究無熔煉制備高性能近凈成形粉末冶金高速鋼的新工藝(SAP工藝)。方法以鐵粉、鈷粉和碳化物粉末為原料，通過機械球磨和真空活化燒結制備SAP6031粉末冶金高速鋼。研究結果球磨后的原料粉末具有較高的燒結活性，結合后續活化燒結過程中的碳氧反應，使燒結坯在遠低于液相線溫度下實現燒結致密化(＞99.5％)，材料力學性能優異，且雜質含量遠低于標準值。結論是SAP工藝具有合金成分易調節、工藝流程短、生產能耗低、近凈成形等優點，在特種粉末高速鋼開發、異形件和非標件的靈活生產上具有顯著優勢。