[发明专利]一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，步骤为：对高速钢粉末进行退火处理；将退火处理后的高速钢粉末分成两份，一份球磨后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末，另一份与陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷‑高速钢混合粉末；在陶瓷‑高速钢混合粉末中加入粘合剂得到混合浆料并涂覆在模具内表面，然后向模具中加入无陶瓷掺杂的高速钢粉末，预压制成生坯；将生坯进行烧结处理；将所得的烧结体进行分段热等静压处理；对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理。本发明将粉末高速钢工件制备及表面处理一体化，在表层的高速钢粉末中掺杂陶瓷粉末，采用分层堆积方式形成坯料，可通过粉末冶金法制备出具有超高表面硬度和耐磨性的粉末高速钢。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法。

背景技术

粉末高速钢是通过粉末冶金方法制备得到致密钢坯，再经热变形、热处理而得到的高速钢，其粉末冶金技术解决了传统高速钢冶炼过程中一次碳化物粗大和组织严重偏析等问题，改善了组织，极大地提升了使用性能。随着制造业的快速发展，对粉末高速钢的切削性能和加工性能提出了更高的要求，促使粉末高速钢向着高性能和长寿命的方向发展。

为了进一步提高粉末高速钢的使用寿命，经过热处理的粉末高速钢通常会再进行表面硬化处理，如渗入、涂镀、化学转化膜、表面浅层淬火硬化等，以期增加表面硬度及耐磨性。但是，上述表面处理方法均存在一些问题。如渗入(如渗碳、渗氮、碳氮共渗等)形成的硬质渗层太薄容易引起表面疲劳剥落，太厚则承受较大冲击时易崩边、角，因此工艺复杂且对工艺参数要求严格；涂镀或化学转化形成的膜层与高速钢基体之间存在一定应力，一般需要引入过渡层或去应力处理，另外还存在膜层因高频交变接触应力和材料热膨胀差异导致结合强度下降的问题；表面浅层淬火硬化处理过程中易导致表面脱碳，同时可能会造成工件变形。不仅如此，上述的表面硬化均是对粉末高速钢工件成品进行处理，增加了制备工艺流程，降低了生产效率。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的高速钢表面硬化方法存在工艺繁琐、生产效率低、表面层易脱落的问题，提供一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，将粉末高速钢工件制备及表面处理一体化，在表层的高速钢粉末中掺杂陶瓷粉末，采用分层堆积方式形成坯料，通过粉末冶金法制备出具有超高表面硬度和耐磨性的陶瓷材料表面增强粉末高速钢，简化了工艺流程，提升生产效率，且表面的陶瓷层与高速钢基体之间不存在应力，结合牢固。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，包括如下步骤：

(1)对高速钢粉末在保护气氛中进行退火处理；

(2)将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末，另一份与陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷-高速钢混合粉末，陶瓷-高速钢混合粉末中陶瓷粉末的质量含量为5～30％；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为10:1～20:1；

(3)在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂，搅拌均匀后得到混合浆料；

(4)将步骤(3)得到的混合浆料涂覆在模具内表面，然后向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，预压制成生坯；

(5)将所得的生坯在保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；

(6)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，获得致密高速钢烧结坯；

(7)在保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。