[发明专利]一种粉末冶金铁素体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种粉末冶金铁素体不锈钢及其制备方法。本发明提供的粉末冶金铁素体不锈钢的制备方法以包括铁素体不锈钢粉、钛粉和铌粉的金属粉体为原料，所述钛粉和铌粉的质量和为金属粉体总质量的0.5～4％；将金属粉体和润滑剂混合后压制，然后烧结得到粉末冶金铁素体不锈钢。本发明通过在铁素体不锈钢粉末中添加一定量的钛粉和铌粉，利用两种元素对碳和氮的更强的亲和力，优先于铬与碳和氮结合的特点，避免了铬的碳化物形成，从而减少了晶界附近形成贫铬区导致的晶间腐蚀，提高了耐腐蚀性能；并且，钛和铌的添加可提高铁素体不锈钢的硬度、强度和韧性。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料技术领域，特别涉及一种粉末冶金铁素体不锈钢及其制备方法。

背景技术

铁素体不锈钢系指含11～30％的Cr、在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe-Cr或Fe-Cr-Mo合金。它具有比奥氏体不锈钢好得多的耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能，还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温氧化性能。普通铁素体不锈钢的缺点是对晶间腐蚀敏感，塑性和韧性较低。目前，在我国所消费的钢种结构方面，铁素体不锈钢所占比例偏低，与国外尤其是一些发达国家相比存在很大差距，尚需不断优化。近年来，镍价大幅度波动导致奥氏体不锈钢成本增加，而作为低镍、无镍的“经济型”不锈钢，铁素体不锈钢因其成本低，竞争力强，市场前景看好，研究铁素体不锈钢新品种的开发与生产，对中国不锈钢产业健康发展十分重要。

粉末冶金是指制取金属粉末或用金属粉末作为原料，经成形或烧结，得到具有所需形状和性能的材料的工艺技术。它的特点是以粉末作为原材料，经过压制，成形为一定尺寸的压坯，然后在主要物料熔点以下的温度进行烧结，既能生产新型功能材料，也能制造价廉质优的近终形的材料。目前，粉末冶金不锈钢零件主要是用300系列奥氏体不锈钢和400系列铁素体不锈钢粉末生产的，铁素体不锈钢主要用于要求磁性能或导热性和热循环耐久性的场合。其中434L作为一种高级铁素体不锈钢，广泛应用于汽车、建筑、电子元件等领域，如用于防抱死系统ABS传感器环、排气系统法兰和传感器毂等。

粉末冶金不锈钢材料在烧结过程中主要存在碳化物的析出等问题，很大程度影响了不锈钢的力学性能和耐蚀性能；另外，与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢晶界上碳化物沉淀导致耐晶间腐蚀性能不足，这大大限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金铁素体不锈钢及其制备方法。本发明提供的粉末冶金铁素体不锈钢具有良好的力学性能和耐蚀性能。

本发明提供了一种粉末冶金铁素体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属粉体和润滑剂混合，得到混合粉体；所述金属粉体包括铁素体不锈钢粉、钛粉和铌粉；所述钛粉和铌粉的质量和为金属粉体总质量的0.5～4％；

(2)将所述步骤(1)得到的混合粉体进行压制，得到生坯；

(3)将所述步骤(2)得到的生坯进行烧结，得到粉末冶金铁素体不锈钢。

优选的，所述步骤(1)中钛粉和铌粉的质量和为金属粉体总质量的 1～3％。

优选的，所述步骤(1)中铁素体不锈钢粉为434L不锈钢粉。

优选的，所述步骤(1)中润滑剂的质量为金属粉体质量的0.5～0.7％。

优选的，所述步骤(1)中的混合为球磨混合。

优选的，所述球磨的球料比为1～3:1，球磨的转速为160～200r/min，球磨的时间为0.5～1.5h。

优选的，所述步骤(2)中压制的压力为400～800MPa。

优选的，所述步骤(3)中的烧结为真空烧结。

优选的，所述步骤(3)中的烧结依次包括第一烧结、第二烧结和第三烧结；