用于粉末冶金产品的混合物及其制备方法，以及粉末冶金产品及其生产方法技术

一种用于粉末冶金产品的混合物，包括铁粉末、石墨粉末和约３．０－５．０％（重量）的铜（Ｃｕ）。铁粉末包含其中含有ＭｎＳ的铁晶粒。该混合物含有约０．６５－１．４０％（重量）的ＭｎＳ。混合物中存在石墨粉末的目的是使粉末冶金产品中的碳含量（Ｃ）为约３．０－７．０％（重量）。通过确定碳含量（ｗｔ．％Ｃ）和铜含量（ｗｔ．％Ｃｕ），基于如下关系式，便能够获得目标疲劳强度ＦＳ（ＭＰａ）和目标硬度ＨＲ（ＨＲＢ）：ＦＳ＝６６．６３×（ｗｔ．％Ｃ）＋２２．６１×（ｗｔ．％Ｃｕ）＋２８０．８４；ＨＲ＝２２．９６×（ｗｔ．％Ｃ）＋２．９９×（ｗｔ．％Ｃｕ）＋７８．９１。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于粉末冶金产品的混合物以及该混合物的制备方法。而且，本专利技术涉及一种粉末冶金产品以及该粉末冶金产品的制备方法。
技术介绍
在粉末冶金中，在按预定比对某些粉末进行混合之后，采用成套装置，在压力下将混合后的粉末制成所要求的形状，然后烧结成最终的冶金产品。粉末冶金产品的优点之一是不必进行机械加工操作，原因是不需要机械加工就可在模具中制成形状与最终形状基本相同的粉末冶金产品。最近，要求形状的精度更高、更复杂。因此，即使对于粉末冶金产品，也要求进行机械加工操作。但是，一般地，粉末冶金产品的机械加工性能较差。美国专利5,938,814和日本审定专利公报56-45964(此后，称作“964公报”)公开了具有良好机械加工性能的钢粉末。在此全部引入这些参考文献的内容作为参考。在“964公报”中公开的钢粉末中，所述钢粉末含有0.15-0.5％(重量)的S，Mn含量比Mn/S平衡量至多大0.3％(重量)。Mn用于与S结合。在Mn与S结合后，MnS不易氧化。一般而言，粉末冶金产品的机械强度较差。推测原因是粉末冶金产品中存在许多孔隙，因为粉末冶金产品是通过压力成型和烧结制备而成的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种机械加工性能改善而疲劳强度基本未受损害的粉末冶金产品。根据本专利技术的一个方面，用于粉末冶金产品的混合物包括铁粉末、石墨粉末和约3.0-5.0％(重量)的铜(Cu)。铁粉末包含其中含有MnS的铁晶粒。该混合物含有约0.65-1.40％(重量)的MnS。混合物中存在石墨粉末以使粉末冶金产品中的碳含量(C)为约0.3-0.7％(重量)。通过确定碳含量(wt.％C)和铜含量(wt.％Cu)，便能够基于如下关系式获得目标疲劳强度FS(MPa)和目标硬度HR(HRB)FS＝66.63×(wt％C)+22.61×(wt％Cu)+280.84HR＝22.96×(wt％C)+2.99×(wt％Cu)+78.91. 根据本专利技术的另一个方面，一种粉末冶金产品由包括铁粉末、石墨粉末和约3.0-5.0％(重量)的铜(Cu)的混合物制成。铁粉末包含其中含有MnS的铁晶粒。该混合物含有约0.65-1.40％(重量)的MnS。混合物中存在石墨粉末 的目的是使粉末冶金产品中的碳含量(C)为约0.3-0.7％(重量)。通过确定碳含量(wt.％C)和铜含量(wt.％Cu)，便能够基于如下关系式获得目标疲劳强度FS(MPa)和目标硬度HR(HRB)FS＝66.63×(wt％C)+22.61×(wt％Cu)+280.84HR＝22.96×(wt％C)+2.99×(wt％Cu)+78.91. 根据本专利技术的又一个方面，一种用于粉末冶金产品的混合物的制备方法包括在铁粉末中的铁晶粒中沉淀析出MnS；向铁粉末中添加石墨粉末，以使粉末冶金产品中的碳含量(C)为约0.3-0.7％(重量)；向铁粉末中添加约3.0-5.0％(重量)的铜(Cu)；以及，确定碳含量(wt.％C)和铜含量(wt.％Cu)，以便基于如下关系式来获得目标疲劳强度FS(MPa)和目标硬度HR(HRB) FS＝66.63×(wt％C)+22.61×(wt％Cu)+280.84HR＝22.96×(wt％C)+2.99×(wt％Cu)+78.91. 所述混合物含有约0.65-1.40％(重量)的MnS。根据本专利技术的又一个方面，一种粉末冶金产品的制备方法包括在混合物制备过程期间制备一种混合物；将混合物压制成在压力下成型为生坯；以及，烧结该生坯。所述混合物制备过程包括在铁粉末中的铁晶粒中沉淀析出MnS；向铁粉末中添加石墨粉末，以使粉末冶金产品中的碳含量(C)为约0.3-0.7％(重量)；向铁粉末中添加约3.0-5.0％(重量)的铜(Cu)；以及，确定碳含量(wt.％C)和铜含量(wt.％Cu)，以便基于如下关系式来获得目标疲劳强度FS(MPa)和目标硬度HR(HRB)FS＝66.63×(wt％C)+22.61×(wt％Cu)+280.84HR＝22.96×(wt％C)+2.99×(wt％Cu)+78.91. 所述混合物含有约0.65-1.40％(重量)的MnS。根据本专利技术的其它方面，一种粉末冶金产品含有铁、约0.3-0.7％(重量)的碳(C)和约3.0-5.0％(重量)的铜(Cu)。所述铁包含其中含有MnS的铁晶粒。所述产品含有约0.65-1.40％(重量)的MnS。通过确定碳含量(wt.％C)和铜含量(wt.％Cu)，便能够基于如下关系式获得目标疲劳强度FS(MPa)和目标硬度HR(HRB)FS＝66.63×(wt％C)+22.61×(wt％Cu)+280.84HR＝22.96×(wt％C)+2.99×(wt％Cu)+78.91. 附图简述参照下面的详细描述，特别是结合附图分析时，将会容易地对本专利技术进行更为完全的评价，本专利技术伴随的许多优点将变得更加明显。所述附图中附图说明图1是连杆的正视图； 图2是沉淀析出MnS的铁粉末粒子(P)的横截面放大视图；图3示出了与由沉淀析出MnS的铁基粉末制成的粉末冶金产品的疲劳强度与其中的碳和铜含量之间的关系；图4示出了由纯铁基粉末制成的粉末冶金产品疲劳强度与碳和铜含量之间的关系；图5示出了疲劳强度(MPa)与铜含量(wt.％Cu)和碳含量(wt.％C)以及硬度(HRB)与铜含量(wt.％Cu)和碳含量(wt.％C)之间的关系。优选实施方案描述现在，参照附图对优选实施方案进行描述。在粉末冶金中，在向铁粉末中添加某些元素并与之混合后，采用模具组，在压力下将所述混合物制成具有要求形状的生坯，然后，将该生坯烧结并锻造成最终的冶金产品。比如，这种冶金产品是图1所示的连杆。连杆1例如用于汽车内燃机中。连杆1包括小端部2和大端部3。小端部2与活塞相连。大端部3与曲轴相连。大端部3包括相互间通过螺栓4相联的两部分(3a和3b)。在本专利技术的这一实施方案中，将一种能够提高粉末冶金产品机械加工性能的机加工性改进成分如MnS沉淀析出在铁粉末的铁晶粒中，以便改善粉末冶金产品的机械加工性。铁粉末包含大量的铁粒子。参照图2，在沉淀析出的铁粉末中，一个铁粒子(P)包括多个铁晶粒(g)。MnS，其在图2中以点示出，基本上均匀沉淀析出在铁晶粒(g)中。除了MnS，还可以在铁粒子中沉淀析出用于改善粉末冶金产品机械强度的元素如Ni和/或Mo。同样，Ni和/或Mo粉末可以简单地与铁粉末混合。Ni和/或Mo还可以通过扩散结合与铁粒子结合。本专利技术的专利技术人研究了铜和碳的含量对粉末冶金产品的机械加工性能和疲劳强度的影响。为了进行此项研究，采用沉淀析出MnS的粉末、纯铁粉末和其中添加并混合0.3％(重量)的MnS粉末的纯铁粉末作为基础粉末，制备出几种Fe-Cu-C混合物。表1示出了纯铁粉末和沉淀析出MnS的粉末的化学组成(以％(重量)计)。表1 在沉淀析出的铁的制备过程中，将锰(Mn)和硫(S)在熔化和精炼期间添加至钢熔体中。然后，在气雾化过程中制备出铁粉末。结果，MnS沉淀析出在铁晶粒中。日本审定专利公报(kokoku)56-45964公开了这样一种方法。在此全部引入此参考文献的内容作为参考。将石墨粉末和铜(Cu)添加到铁粉末中。图2示出了沉淀析出MnS的铁粉末的一个粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于粉末冶金产品的混合物，包括：包含其中含有ＭｎＳ的铁晶粒的铁粉末，所述混合物含有约０．６５－１．４０％（重量）的ＭｎＳ；石墨粉末，混合物中存在于石墨粉末中以使粉末冶金产品中的碳含量（Ｃ）为约０．３－０．７％（重量）；以及约 ３．０－５．０％（重量）的铜（Ｃｕ），其中，通过确定所述碳含量（ｗｔ．％Ｃ）和所述铜含量（ｗｔ．％Ｃｕ），基于如下关系式，以获得目标疲劳强度ＦＳ（ＭＰａ）和目标硬度ＨＲ（ＨＲＢ）：ＦＳ＝６６．６３×（ｗｔ％Ｃ）＋２２．６１×（ｗｔ％ Ｃｕ）＋２８０．８４ＨＲ＝２２．９６×（ｗｔ％Ｃ）＋２．９９×（ｗｔ％Ｃｕ）＋７８．９１。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤城宣明，河合信也，佐藤正昭，关义和，天野政树，牛尾英明，RT斯科特，
申请(专利权)人：美国科柏克金属粉末公司，株式会社神户制钢所，本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]