[發(fā)明專利]一種表面陶瓷硬化粉末高速鋼的制備方法

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• 申請日: 2022-09-15
• 公開（公告）號: CN115502391A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 王吉應;陶應啟;吳彩霞;沈偉;張健月
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省冶金研究院有限公司
• 主分類號: B22F1/142
• 分類號: B22F1/142;C21D9/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 樊錚

本發(fā)明公開了一種表面陶瓷硬化粉末高速鋼的制備方法，步驟為：對高速鋼粉末進行退火處理；將退火處理后的高速鋼粉末分成兩份，一份球磨后得到無陶瓷摻雜的高速鋼粉末，另一份與陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷?高速鋼混合粉末；在陶瓷?高速鋼混合粉末中加入粘合劑得到混合漿料并涂覆在模具內(nèi)表面，然后向模具中加入無陶瓷摻雜的高速鋼粉末，預壓制成生坯；將生坯進行燒結(jié)處理；將所得的燒結(jié)體進行分段熱等靜壓處理；對所得的致密高速鋼燒結(jié)坯進行淬火和回火處理。本發(fā)明將粉末高速鋼工件制備及表面處理一體化，在表層的高速鋼粉末中摻雜陶瓷粉末，采用分層堆積方式形成坯料，可通過粉末冶金法制備出具有超高表面硬度和耐磨性的粉末高速鋼。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領域，尤其是涉及一種表面陶瓷硬化粉末高速鋼的制備方法。

背景技術(shù)

粉末高速鋼是通過粉末冶金方法制備得到致密鋼坯，再經(jīng)熱變形、熱處理而得到的高速鋼，其粉末冶金技術(shù)解決了傳統(tǒng)高速鋼冶煉過程中一次碳化物粗大和組織嚴重偏析等問題，改善了組織，極大地提升了使用性能。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，對粉末高速鋼的切削性能和加工性能提出了更高的要求，促使粉末高速鋼向著高性能和長壽命的方向發(fā)展。

為了進一步提高粉末高速鋼的使用壽命，經(jīng)過熱處理的粉末高速鋼通常會再進行表面硬化處理，如滲入、涂鍍、化學轉(zhuǎn)化膜、表面淺層淬火硬化等，以期增加表面硬度及耐磨性。但是，上述表面處理方法均存在一些問題。如滲入(如滲碳、滲氮、碳氮共滲等)形成的硬質(zhì)滲層太薄容易引起表面疲勞剝落，太厚則承受較大沖擊時易崩邊、角，因此工藝復雜且對工藝參數(shù)要求嚴格；涂鍍或化學轉(zhuǎn)化形成的膜層與高速鋼基體之間存在一定應力，一般需要引入過渡層或去應力處理，另外還存在膜層因高頻交變接觸應力和材料熱膨脹差異導致結(jié)合強度下降的問題；表面淺層淬火硬化處理過程中易導致表面脫碳，同時可能會造成工件變形。不僅如此，上述的表面硬化均是對粉末高速鋼工件成品進行處理，增加了制備工藝流程，降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的高速鋼表面硬化方法存在工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低、表面層易脫落的問題，提供一種表面陶瓷硬化粉末高速鋼的制備方法，將粉末高速鋼工件制備及表面處理一體化，在表層的高速鋼粉末中摻雜陶瓷粉末，采用分層堆積方式形成坯料，通過粉末冶金法制備出具有超高表面硬度和耐磨性的陶瓷材料表面增強粉末高速鋼，簡化了工藝流程，提升生產(chǎn)效率，且表面的陶瓷層與高速鋼基體之間不存在應力，結(jié)合牢固。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種表面陶瓷硬化粉末高速鋼的制備方法，包括如下步驟：

(1)對高速鋼粉末在保護氣氛中進行退火處理；

(2)將退火處理后的高速鋼粉末分成兩份；其中一份進行球磨處理后得到無陶瓷摻雜的高速鋼粉末，另一份與陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷-高速鋼混合粉末，陶瓷-高速鋼混合粉末中陶瓷粉末的質(zhì)量含量為5～30％；無陶瓷摻雜的高速鋼粉末和陶瓷-高速鋼混合粉末的質(zhì)量比為10:1～20:1；

(3)在得到的陶瓷-高速鋼混合粉末中加入粘合劑，攪拌均勻后得到混合漿料；

(4)將步驟(3)得到的混合漿料涂覆在模具內(nèi)表面，然后向模具中加入步驟(2)得到的無陶瓷摻雜的高速鋼粉末，預壓制成生坯；

(5)將所得的生坯在保護氣氛中進行燒結(jié)處理，獲得高速鋼燒結(jié)體；

(6)將所得的高速鋼燒結(jié)體進行分段熱等靜壓處理，獲得致密高速鋼燒結(jié)坯；

(7)在保護氣氛中對所得的致密高速鋼燒結(jié)坯進行淬火和回火處理，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速鋼。