[发明专利]低合金钢粉

说明书

技术领域

本发明涉及低合金铁基粉末、含有该粉末和其它添加剂的粉末组合物、和由含有该新型低合金钢粉的铁基粉末组合物的压制和烧结而制成的部件。由本发明的粉末制成的部件的机械性质与由更高合金化和更昂贵的扩散结合粉末制成的部件的机械性质相当。

背景技术

在工业中，通过压制和烧结金属粉末组合物而制成的金属产品的应用日益广泛。生产具有各种形状和厚度的许多不同产品，并在希望降低成本的同时不断提高质量要求。由于通过铁粉组合物的压制和烧结获得净形部件或只需极少机械加工就可达到最终形状的近净形部件以及高的材料利用程度，该技术大大优于金属部件的传统成形技术，例如由棒料或锻件模制或机械加工。

但是，与压制和烧结法相关的一个问题在于，烧结部件含有一定量的孔隙，以致降低该部件的强度。基本有两种方式克服由部件多孔性造成的对机械性质的负面影响。1)可以通过引入合金元素，例如碳、铜、镍、钼等，来提高烧结部件的强度。2)通过提高该粉末组合物的可压缩性、和/或提高压制压力以获得更高生坯密度、或提高该部件在烧结过程中的收缩率，可以降低烧结部件的孔隙率。在实践中，采用通过添加合金元素来增强该部件与将孔隙率降至最低的组合。因此，各种组成的低合金钢粉和这些钢粉的压制方法已知用于制造表现出高强度和硬度的PM部件。但是，PM部件的特性是与锻钢材料相比相对较低的韧度。尽管“高度”合金化，但具有相对较高可压缩性的所谓的扩散合金化铁基粉末提供了与预合金粉末相比制造具有高韧度和高伸长以及高强度的压制和烧结体的可能性。

但是，与目前使用的扩散合金粉末相关的一个缺点是它们的相对较高的昂贵合金元素(例如钼和镍)含量。现在已经意外地发现，通过仔细选择合金元素铬和锰的组合，在相对较低含量下，获得了一种预合金粉末，它使得压制和烧结体具有与使用更合金化的扩散结合粉末可获得的值相同水平或接近的在伸长和强度方面的机械性质。

US 4266974公开了在所要求保护的范围外的合金粉末的实例，其仅含锰和铬作为有意加入的合金元素。这些实例含有2.92％的铬及0.24％的锰，4.79％的铬及0.21重量％的锰，或0.55％的铬及0.89重量％的锰。

在日本专利公开号JP59173201中，含有铬、锰和钼的低合金钢粉的还原退火法，一个实例显示具有1.14重量％的铬含量和1.44重量％的锰含量作为仅有的有意加入的合金元素的粉末。

在US 6348080中描述了铬、锰和钼基预合金钢粉。WO 03/106079教导了与US 6348080中所述的钢粉相比具有较低的合金元素含量的铬、锰和钼合金化钢粉。该粉末适合在高于大约0.4重量％的碳含量下形成贝氏体结构。

发明目的

本发明的目的是提供适用于制造压制和烧结部件的合金铁基粉末，该粉末基本不合昂贵的合金元素，例如钼和镍。

本发明的另一目的是提供能够形成具有良好的伸长、拉伸强度和屈服强度的压制和烧结部件的粉末。

本发明的另一目的是提供具有上述性质的烧结部件。

发明概要

通过下述各项实现了这些目的中的至少一个：

-水雾化的预合金化铁基钢粉，按重量％计，其包含：0.4至2.0的Cr、0.1至0.8的Mn、少于0.1的V、少于0.1的Mo、少于0.1的Ni、少于0.2的Cu、少于0.1的C、少于0.25的O、少于0.5的不可避免的杂质，且余量是铁。

-基于该钢粉的铁基粉末组合物，且其与该组合物的0.35至1重量％的石墨、该组合物的0.05至2重量％的润滑剂、和任选地最多3％的量的铜、硬相材料和机械加工性增强剂混合。

-制造烧结部件的方法，包括下述步骤：

a)制备所述基于钢粉的铁基钢粉组合物，

b)对该组合物施以400至2000MPa的压制，

c)在还原气氛中在1000至1400℃的温度烧结所得生坯部件，

d)任选地，在高于500℃的温度锻造所述经加热的部件，或对所得烧结部件施以热处理或硬化步骤。

-通过所述方法制成的具有珠光体/铁素体微结构的烧结部件。

所述钢粉具有低的指定的铬和锰含量，且基本不含钼、镍和钒。

发明详述

铁基合金钢粉的制备