[發明專利]一種高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法

在審

• 申請號: 202010462614.7
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111451507A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 尚峰;陳曉秋;王智勇;張鵬;喬斌;賀毅強;李化強
• 申請（專利權）人: 江蘇省海洋資源開發研究院(連云港)
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F3/10;B22F3/24;C22C33/02;C22C38/02;C22C38/22;C22C38/38;B22F1/00;C21D6/00
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 閆超良

本發明公開了金屬材料技術領域的一種高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法，包括以下步驟：(1)將低氮無鎳奧氏體不銹鋼氣霧化粉末與粘結劑進行混合，得到喂料，其中，金屬粉料的裝載量為58vol.％～62vol.％；(2)將所述喂料進行注射成形，得到不銹鋼注射坯；(3)將所述不銹鋼注射坯進行脫脂，得到脫脂坯；(4)將所述脫脂坯進行真空回充氮氣燒結，得到燒結坯；(5)將所述燒結坯進行固溶處理，得到高氮無鎳奧氏體不銹鋼，本發明以低氮無鎳奧氏體不銹鋼氣霧化粉末為原料，采用注射成形?真空回充氮氣燒結工藝制備高氮無鎳奧氏體不銹鋼，不僅具有成本低、組織均勻、近凈成形等優點，綜合力學性能和耐腐蝕性能優異。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，具體為一種高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法。

背景技術

鐵素體基體中氮含量超過0.08％以上(質量分數)或奧氏體基體中氮含量超過0.4％(質量分數)以上的鋼稱為高氮鋼。高氮鋼具有很多優點，例如強度高、韌性大、蠕變抗力好以及耐腐蝕性強，等等。然而，大氣壓力下氮在液態鋼中的溶解度很低，高氮鋼的冶煉不象其它鋼那樣容易進行。

高氮鋼現有的傳統制備方法均各自存在問題。首先，加壓熔煉法主要包括熱等靜壓熔煉、加壓感應爐熔煉、加壓電渣重熔熔煉。這些方法生產的高氮鋼存在不同程度的氮分布不均勻、氮含量無法精確控制、生產成本高及安全方面等問題。其次，反壓鑄造法雖然解決了上述氮氣加壓熔煉法存在的問題，但此法所能制造的鋼錠噸位有限，無法進行大規模生產。最后，粉末冶金生產高氮奧氏體不銹鋼的優勢在于能較為容易地獲得更高的氮含量，成本低且加工少，得到廣泛應用。不過這種傳統的模壓-燒結粉末冶金工藝也存在很多不足，制備出的不銹鋼零件密度低，力學性能和耐蝕性能都不高，而且只能制備出形狀較簡單的零件，發展受到限制。

鑒于上述不同制備方法存在的問題，采用注射成形-滲氮燒結制備高氮奧氏體不銹鋼變得更加有意義。不僅具有低成本、零部件性能組織均勻、可大規模生產等優點，還彌補了傳統的模壓-燒結粉末冶金技術制備的不銹鋼零部件密度低、力學性能和耐蝕性能都不高等缺點。可低成本地生產出高性能、復雜形狀的高氮鋼制品。以此方法為基礎，便于后續繼續添加銅、銀等粉末，制備抗菌型高氮無鎳奧氏體不銹鋼。拓寬了高氮鋼的應用范圍，極大的滿足了市場需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法，本發明可以制備出形狀復雜的不銹鋼零件，具有優異的力學性能和耐腐蝕性能。其硬度≥242HV、抗拉強度≥737MPa，且耐腐蝕性能優于316L不銹鋼。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法，包括以下步驟：

(1)將低氮無鎳奧氏體不銹鋼氣霧化粉末與粘結劑進行混合，得到喂料；

其中，低氮無鎳奧氏體不銹鋼氣霧化粉末的化學成分為Cr16.5～17.5wt.％、Mo 3～3.5wt.％、Mn 10～12wt.％、Si≤1.0wt.％、C≤0.05wt.％、N 0.3～0.35wt.％和余量的Fe；粘結劑的化學成分為60～65wt.％石蠟、30～35wt.％高密度聚乙烯和5～10wt.％硬脂酸；金屬粉料的裝載量為58vol.％～62vol.％；

(2)將所述喂料進行注射成形，得到不銹鋼注射坯；

(3)將所述不銹鋼注射坯進行脫脂，得到脫脂坯；

(4)將所述脫脂坯進行真空回充氮氣燒結，得到燒結坯；

(5)將所述燒結坯進行固溶處理，得到高氮無鎳奧氏體不銹鋼。

本發明如上所述的高氮無鎳奧氏體不銹鋼近凈成形方法，進一步的，所述步驟(2)注射成形的工藝參數為：注射溫度155～175℃、注射壓力70～90MPa、注射時間3～4s、保壓壓力36～40MPa、保壓時間3～4s、模具溫度37～42℃。