[发明专利]低镍奥氏体不锈钢粉末及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其是不锈钢粉末冶金领域

现有技术

低镍奥氏体不锈钢即200系列不锈钢作为一个低成本的奥氏体不锈钢钢种市场上已经有用金属压力加工方法生产的板材、棒材、管材、型材和铸造法生产的铸件在大量应用。

自上世纪50年代美国Vasco公司建成世界上第一套不锈钢粉末水雾化法生产装置以来，至今为止国内外普遍采用水雾化法和气雾化法生产不锈钢粉末，目前生产和有文献报导的不锈钢粉末有300系列奥氏体不锈钢(含Ni＞7％)和400系列(不含镍的铁素体不锈钢和马氏体不锈钢)。

但是目前为止尚未有成本低廉的低镍奥氏体不锈钢粉末及其粉末冶金产品面市，也未检索到相关的专利和科研文献。

本发明的目的

为粉末冶金行业提供一种成本低廉的、有一定耐腐蚀能力的、无磁性的低镍奥氏体不锈钢粉末及用这种粉末制成的粉末冶金制品，为不锈钢粉末冶金制品增加了一个新的钢种。

发明内容

将200系列奥氏体不锈钢材料用水雾化法或气雾化法制成目前国内外尚无生产和文献报导的低镍奥氏体不锈钢粉末粉末，应用于粉末冶金领域。

本发明通过以下方案实现：

合金的组成，以重量百分比计：Cr：13-22％，Ni：0-6％，Mn：9-2.5％，Cu：＜2％，Nb、Ti、V＜1％，C：0.01-0.08％，余者为Fe和源于熔炼过程带入的杂质，其中Ni和Mn的含量总和必须在7-12％的范围内，以保证奥氏体金相组织的稳定性。Cu、Nb等元素的加入量根除钢种的要求在上述范围内选择，也可不加。各合金元素在奥氏体不锈钢中的作用已是公知技术，这里不作陈述。

粉末制取的方法是用气雾化法或水雾化法制成预合金粉末。用水雾化法生产时要特别注意金属液体中的Mn元素与水反应产生的氢气的爆炸性。

粉末的形状和粉度可通过喷嘴的角度，水(气)压力、流量和雾化桶冷却水液面的高度等工艺参数进行调节。

用这种粉末生产粉末冶金制品时，可根据制品的不同性能要求分别采用众所周知的压制成型、注射成型或松装成型的方法进行生产。生产时需根据制品不同的性能要求和烧结工艺要求添加一定比例的成型剂、润滑剂、造孔剂等，和添加元素。

用这种粉末生产粉末冶金制品时，可以根据制品的不同性能要求选择真空烧结，氢气保护烧结或氨分解气氛保护烧结，无论采用哪种方式烧结，气氛的纯度或露点(＜-60度)是烧结工艺的关键。烧结温度一般在1160-1300度的范围内根据制品的要求选择。

实施例1：

合金成份％如下：Cr-18％，Ni-1.5％，Mn-7％，余者为Fe和熔炼过程带入的杂质，根据合金成份确定其钢号为204L奥氏体不锈钢。

采用水雾化法制取上述合金的粉末，粉末形状呈不规则形，筛选-150目粉末加1％的硬脂酸锌、2％的铜粉和0.6％的活化烧结剂混合，用压制成型法压成6.7g/cm3的压坯，在1220度的温度下，用纯氢气氛保护，烧结1.5小时，以30度/分钟的冷却速率将制品从1220度快速冷却至700度以下后缓冷。制品物理-力学性能如下：密度6.8g/cm3，延伸率为8％，无凹口冲击能量为30J，抗拉强度为380Mpa，洛氏硬度为70HRB，横向断裂强度为680Mpa，48小时盐雾化试验抗腐蚀等级为8级，制品无磁性。达到同种生产条件304不锈钢粉末冶金制品除抗腐蚀等级外(304粉末冶金制品为10级)的物理-力学性能指标。

因此此种214不锈钢粉末冶金制品可以在一些防腐蚀要求不是特别高的领域替代304不锈钢粉末冶金制品。这样可以降低成本。这种制品可以广泛运用于机械、五金、汽摩配、电器等诸多领域。

实施例2：

合金成份％比如下：Cr-18％，Ni-3.5％，Mn-5％，余者为Fe和熔炼过程带入的杂质，根据合金成份确定其钢号为201奥氏体不锈钢。

采用气雾化法制取上述合金粉末，粉末形状呈近球形，筛选60-100目粉末和0.6％的活化烧结剂混合，用松装烧结的成型工艺在1190度下烧结1.5小时，氨分解气氛保护，制成密度为5.2g/cm3，开口通气孔率为30％的液体、气体过滤元件，可广泛替代铜基粉末冶金过滤元件，具有很高的性价比优势。