[发明专利]粉末冶金高速钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种粉末冶金高速钢及其制备方法，尤其涉及一种超高合金化粉末冶金高速钢及其制备方法。

背景技术

高速钢是制作工模具的主要材料。传统冶金铸造高速钢是莱氏体钢，钢锭在凝固时形成莱氏共晶体，莱氏共晶体的存在导致钢中有大块的、较多的共晶碳化物，经过轧制或压延后这些共晶碳化物仍呈不均匀分布。随着合金含量的增加和钢材截面积增大，高速钢中碳化物偏析加重，这造成了高速钢强度的下降，难以使高速钢具有好的使用性能。为了解决这一问题，产生了“粉末冶金高速钢”。粉末冶金高速钢的优异性体现在无论尺寸大小和形状如何，均具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到显著提高。但目前粉末冶金高速钢的工艺相当复杂，包括了熔炼、雾化制粉、封装、热等静压等工艺步骤，其中需要昂贵的熔炼雾化设备和热等静压设备，并且在材料熔炼制备过程中，材料的杂质含量控制难度高，因此粉末冶金高速钢的价格非常昂贵。

发明内容

本发明旨在提供一种粉末冶金高速钢及其制备方法。该方法比现有粉末冶金高速钢制备方法简单，省去了高速钢母合金熔炼、雾化制粉、热等静压，不需要昂贵的设备投资，降低了粉末冶金高速钢的生产成本。采用本发明的方法所制备的粉末冶金高速钢的杂质含量低，使用性能优异。

本发明的粉末冶金高速钢，由以下方法制备得到，该方法包括的步骤为：

1）制备粉末混合物

原料的组份及配比（重量百分比）

按照上述组份及配比称取原料，在滚筒式球磨机中以球料比(8－10):1，20－40转/分钟的速度，进行70－90小时的混合球磨，制备得到粉末混合物；

2）成型

通过冷等静压成型将上述粉末混合物制成压坯，冷等静压压力为150－350MPa，保压时间为1－10分钟；

3）烧结

采用热压烧结技术对上述压坯进行真空或惰性气氛下烧结，烧结时将压坯加热至1100－1250℃并保温30－90分钟，烧结压力为10－40Mpa，冷却后即获得高速钢坯体；

4）热锻

在锻压机上对上述高速钢坯体进行锻打，高速钢坯体加热温度在1050－1150℃，加热保温时间为20－40分钟，开坯压力为130－170MPa，精整压力为30－50MPa；

5）热处理

淬火：将高速钢坯体在盐浴炉中加热至淬火温度1150－1240℃，然后油冷至室温；

回火：淬火后将高速钢坯体放置在温度550－600℃的马弗炉中进行回火处理，回火时间为0.5－1.5小时，回火次数为2－5次，即得到所述粉末冶金高速钢。

其中，所述选自元素周期表第4族、第5组和第6族金属的碳化物优选为WC、TaC、NbC、Mo₂C、VC、TaC、TiC、Cr₃C₂中的一种或几种。

其中，在制备粉末混合物时，原料中羰基铁粉的重量百分含量可以是65%、70%或72%；金属碳化物的重量百分含量可以是19%、20%和24%；钴粉的重量百分含量可以是8%或10%；TiN的重量百分含量可以是1%、2%或3%。

本发明的粉末冶金高速钢的制备方法，包括的步骤为：

1）制备粉末混合物

原料的组份及配比（重量百分比）

按照上述组份及配比称取原料，在滚筒式球磨机中以球料比(8－10):1，20－40转/分钟的速度，进行70－90小时的混合球磨，制备得到粉末混合物；

2）成型

通过冷等静压成型将上述粉末混合物制成压坯，冷等静压压力为150－350MPa，保压时间为1－10分钟；

3）烧结

采用热压烧结技术对上述压坯进行真空或惰性气氛下烧结，烧结时将压坯加热至1100－1250℃并保温30－90分钟，烧结压力为10－40Mpa，冷却后即获得高速钢坯体；

4）热锻

在锻压机上对上述高速钢坯体进行锻打，高速钢坯体加热温度在1050－1150℃，加热保温时间为20－40分钟，开坯压力为130－170MPa，精整压力为30－50MPa；

5）热处理

淬火：将高速钢坯体在盐浴炉中加热至淬火温度1150－1240℃，然后油冷至室温；