[发明专利]一种粉末冶金打击块的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体指一种粉末冶金打击块的制备方法。

背景技术

现有技术中，气动或电动工具的传统打击块一般是采用粉末锻造工艺或普通模锻工艺。其中，普通模锻工艺存在生产成本高、材料利用率低的问题；粉末锻造工艺是指将粉末烧结的预成形坯经加热后，在闭式模中锻造成零件的成形工艺方法，它可以制取密度接近材料理论密度的粉末锻件，使粉末锻件的某些物理和力学性能达到甚至超过普通锻件的水平，同时，又具有少屑、无屑工艺的优点。通过合理设计预成形坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确、材料利用率高、锻造能量消耗少等优点。

但是，上述两种锻造工艺中均涉及尺寸精度、表面粗糙度、生产效率以及成本方面的问题。锻造过程由于在高温下进行，模具易产生龟裂，很容易失效。因此，高性能高精度锻件的生产成本高居不下，导致产品市场竞争力低下。

粉末冶金工艺是生产高强度和形状复杂零件的有效工艺，在很多领域有着广泛的应用，然而，现有技术中，粉末冶金工艺在气动工具上的应用尚难以同其他粉末锻造工艺竞争，这主要是由于粉末冶金打击块的表面存在孔隙，而孔隙的存在会降低打击块表面的接触疲劳强度，引起零件失效。

因此，如何提高打击块的密度，尤其是打击块外表面的局部密度，对于采用粉末冶金工艺制备打击块来说有着至关重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工艺简单、生产成本低、生产效率高的粉末冶金打击块的制备方法，该制备方法能有效消除打击块表面存在的孔隙，提高打击块外表面的局部密度，从而提高打击块的强度及尺寸精度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种粉末冶金打击块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设计材料组成：按重量百分比计，所使用材料包含碳0.2～1.5％，铜0～4％，镍0～5％，钼0～2％，铬0～6％，不超过2％的不可避免杂质，以及余量的铁；

(2)混料：按照步骤(1)的材料组成，将各组分进行混合得到混合粉，并向该混合粉中加入占混料总质量0.1～1％的有机润滑剂；

(3)压制：将步骤(2)所得混料在大于400MPa的压力下，压制成密度为6.25～7.4g/cm³的打击块生坯；

(4)烧结：将步骤(3)所得打击块生坯在非氧化性气氛中进行烧结，烧结温度为1000℃～1350℃，烧结时间为5～180min；

(5)挤压：将步骤(4)所得打击块生坯进行挤压，外径的挤压变形量在直径方向上大于2％，内径的挤压变形量在直径方向上大于等于0；

(6)热处理：热处理时在淬火温度为750～1250℃下保温30～45min，在回火温度为150～600℃下保温5～200min。

其中，铬、钼、铜、镍可以以铁合金或母合金形式加入，碳以石墨形式加入。

作为本发明的进一步改进，在步骤(4)完成后，步骤(5)开始前，在非氧化性气氛中对烧结后的打击块生坯进行退火处理，退火温度为750～1080℃，退火保温时间5～200min，退火处理完成后从退火温度到300℃之间的冷却速度小于1.5℃/s。对于碳含量低于0.3％且钼、铬的总含量低于2％的打击块，该退火工序可省略。

再改进，步骤(5)所述的挤压过程中，采用的挤压模阴模具有自上而下依次连接的定位段、导向段及定径段，所述定位段的内径为D，所述定径段下端的内径为D1，且D＞D1，所述导向段的上端与定位段下端相衔接，所述导向段的下端与定径段上端相衔接，所述外径的挤压变形量为(D-D1)/D×100％。

挤压过程中，使用的芯棒具有相互连接的导向段及定径段，定径段的内径为D3，导向段的最小内径为D2，内径的挤压变形量为(D3-D2)/D3×100％，(D3-D2)/D3×100％≥0，优选为＞2％。

更进一步的，步骤(5)所述的挤压过程采用非均匀挤压，所述打击块各个部位的挤压变形量不同。

作为优选，所述的非氧化性气氛是指真空环境或含氢1～75vol％的氮氢气氛。

优选地，步骤(5)中对打击块生坯进行挤压前先将打击块生坯预热至温度高于室温而低于520℃。

优选地，在所述热处理完成后，对所得产品进行喷丸处理。