[发明专利]一种粉末冶金烧结硬化钢

说明书

为了改善粉末冶金零件的硬度、耐磨性，设计了一种粉末冶金烧结硬化钢。采用气雾化不锈钢粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、球磨、烧结、烧结硬化工艺成功制备了具有优异力学性能的粉末冶金烧结硬化钢。其中，所研制的粉末冶金烧结硬化钢，随着压制压力增大，合金试样的密度和力学性能提高，到680MPa时达到较高的密度值，然后即使压力继续增大，密度变化并不明显。随着压力提高和孔隙度减少，孔隙形状更加规则，主要断裂方式以延性断裂为主，伴随有部分脆性断裂。所制得的粉末冶金烧结硬化钢，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的粉末冶金烧结硬化钢提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种粉末冶金烧结硬化钢。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

烧结硬化是将粉末冶金材料的烧结和热处理结合成一道工序，从而使材料的生产过程更有效，并提高经济效益。烧结硬化是指在特定的条件下，即在低的应变速率，一定的变形温度和稳定而细小的晶粒度的条件下，某些金属或合金呈现低强度和大伸长率的一种特性。金属塑性大为提高过去认为只能采用铸造成形而不能锻造成形的镍基合金，也可进行烧结硬化模锻成形，因而扩大了可锻金属的种类。金属的变形抗力很小一般烧结硬化模锻的总压力只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一，因此，可在吨位小的设备上模锻出较大的制件。加工精度高烧结硬化成形加工可获得尺寸精密、形状复杂、晶粒组织均匀细小的薄壁制件，其力学性能均匀一致，机械加工余量小，甚至不需切削加工即可使用。因此，烧结硬化成形是实现少或无切削加工和精密成形的新途径。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末冶金零件的硬度、耐磨性，设计了一种粉末冶金烧结硬化钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

粉末冶金烧结硬化钢的制备原料包括：气雾化不锈钢粉末。

粉末冶金烧结硬化钢的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至单柱液压机中进行压制成形，压制压力为950MPa。随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为60min。然后在烧结硬化炉中再次进行烧结。

粉末冶金烧结硬化钢的检测步骤为：采用排水法测定合金试样的密度，用拉力试验机测定试样的抗拉强度。用扫描电子显微镜对试样的表面和拉伸断口进行形貌观察和微区成分分析。粒度分析采用MASTER2000粒度分析仪，表面粗糙度采用TAL1000表面轮廓仪测量，显微组织采用Leica金相显微镜观察，硬度采用DH100型显微维氏硬度计测试。

所述的粉末冶金烧结硬化钢，随着压制压力增大，合金试样的密度和力学性能提高，到680MPa时达到较高的密度值，然后即使压力继续增大，密度变化并不明显。

所述的粉末冶金烧结硬化钢，在980℃采用烧结硬化工艺烧结的试样，随着压力提高和孔隙度减少，孔隙形状更加规则，主要断裂方式以延性断裂为主，伴随有部分脆性断裂。当烧结温度进一步提高到1030℃时试样密度有所提高。

所述的粉末冶金烧结硬化钢，采用烧结硬化工艺在大大缩短生产时间的同时，试样力学性能与普通氢气烧结后进行热处理的试样性能相近，从而在保证试样质量的同时缩短了生产时间，具有显著的经济效益。

本发明的有益效果是：