金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及马氏体时效钢及其制造方法技术领域，具体涉及金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢及其制造方法，以重量百分比计，其成份组成含有Ni17-19%，Co8-10%，Mo4.5-6.5%，C≤0.08%，铁以及不可避免的杂质；它是将上述各粉末材料按一定的配比并添加粘结剂的组合物经混合、混炼、破碎、注射成形、脱脂、烧结、固溶、时效制成的金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢材料，采用金属注射成形工艺替代冶炼的生产工艺，可以一次成形制作三维异形金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢材料结构零件，采用二次固溶工艺处理及时效处理，使其材料的抗拉强度达1500MPa以上，延伸率达10%以上，冲击强度达50J/cm2以上，材料的硬度为HRC40-48。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及马氏体时效钢及其制造方法
，具体涉及。
技术介绍
马氏体时效钢是超高强度钢中的一种，这种钢突出的优点是热处理工艺简单方便，固溶后先进行机械加工再进行时效，热处理变形小，加工性能及焊接性能都很好。近年来，国外用马氏体时效钢制作模具较为广泛；但在国内，由于马氏体时效钢含N1、Co等贵重金属元素，且含量高，价格昂贵，尚难以广泛应用。该类钢主要用于精密锻模及塑料模具，主要生产工艺有冶炼。金属注射成形(Metal Injection Molding,简称MIM)是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术。众所周知，塑料注射成形技术低廉的价格生产各种复杂形状的制品，但塑料制品强度不高，为了改善其性能，可以在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。近年来，这一想法已发展演变为最大限度地提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形，金属注射成形的基本工艺步骤是:首先是选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，然后在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后再注射成形，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。对于小型 、复杂、精密、和高性能的金属零部件，MIM是一种行之有效的制造工艺。在形状复杂、材料高性能(强度高、耐腐蚀、高磁导率)等塑料和轻合金不能满足的应用场合，MIM的是突出的。MIM进一步巩固了他的地位，使它成为富有竞争力的机械装备，传统的金属加工技术在设计和成本上的局限性，MIM可以很容易克服。目前MM材料分为:铁基合金钢、不锈钢、钨基合金、软磁合金、可控膨胀合金。今天，MIM的高性能应用广泛的服务各个行业和产品，包括汽车、航空航天、国防、移动电话、牙科仪器、电子散热器和密封包装、电子连接器硬件、工业工具、光纤连接器、喷雾系统、盘驱动器、制药设备、手持电动工具、手术器械和运动器材。随着粉末冶金技术的快速发展，特殊行业领域的应用要求越来越高，利用粉末冶金金属成形的技术工艺一次完成马氏体时效钢材料的零件加工，可以替代冶炼工艺生产及机加工，提高了生产效率，节约生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用粉末冶金金属注射成形工艺生产超高强度时效钢材料的零件，其具有良好的塑性、冲击和抗拉强度，从而能够满足上述特殊行业领域的应用零件生产的。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用以下技术方案:，以重量百分比计，所述马氏体时效钢成份包含:Ni17~19%，Co 8~10% , Mo 4.5~6.5%，C≤0.08%，余量为铁以及不可避免的杂质。进一步地，本专利技术还提供了金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢的制造方法，所述具体步骤如下: (一)、MM粉末混合:以重量百分比计，将羰基Ni粉末17~19%、精细Co元素的粉末8~10%、超细Mo元素的粉末4.5~6.5%，其余为羰基铁粉及不可避免的粉末配比组成的组合物充分混合；采用Y型混料设备混合，转速10~15转/分钟，时间3~4小时； (二)、粘结剂混合:采用蜡基组合，以重量比将高密度聚乙稀50%、石蜡10%和巴西蜡40%，配比组成的组合粘结剂； (三)、喂料制作:采用双螺旋挤出机，通过混炼的方法先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末，混炼3~5小时，混合料制作完成后空冷，采用鄂式破碎机破碎； (四)、注射成形:首先将粒状喂料加热至一定高的温度使之具有流动性，然后将其注入模腔中冷却下来得到所需形状的具有一定刚性的坯体，然后将其从模具中取出得到MIM成形坯；其中，注射工艺参数:料筒温度:150~180°C，注射时间:30S，模温50~65°C，注射压力:80 ~120MPa ； (五)、脱脂:脱脂方法分为两个步骤:一是超声波溶剂脱脂:溶剂温度55~65°C，溶脱时间15小时，溶脱率≥50%;二是热脱脂:290~310°C /lh，590~610°C /4h，气分流量:4mVh,检测碳含量0.08%以下； (六)、烧结:将上述 经脱脂处理的零件装入金属粉末注射成形零件真空保护气氛两用烧结炉中，采用气氛工艺烧结，工艺参数:室温加热至995~1005°C，时间3~4小时，再保温I~2小时，1315~1325°C保温2~3小时，随炉冷却； (七)、固溶处理:采用二次固溶处理，第一次采用1150~1200°C保温4小时，第二次采用750~850°C保温2小时，空冷； (八)、时效处理:采用450~520°C保温3~5小时，随炉冷却。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术所述的，与现有技术相比，首先采用添加金属注射成形工艺替代冶炼的生产工艺，使得该制造方法可以一次成形制作三维异形结构零件；其次采用二次固溶工艺处理及时效处理，使其材料的抗拉强度达1500MPa以上，延伸率达10%以上，冲击强度达50J/cm2以上，材料的硬度为HRC40-48。综上所述，该马氏体时效钢及其制造方法不但可以提高生产效率，而且能够降低产品的制作成本。【附图说明】图1为本专利技术中金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢制造方法的流程图。图2为本专利技术中烧结工序中的烧结体温度变化的曲线图。图3为本专利技术中金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢制造方法的金相组织图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。实施例一:，以重量百分比计，所述马氏体时效钢成份包含=Ni 17%，Co 8%，Mo 4.5%，C 0.08%，余量为铁以及不可避免的杂质。如图1、图2、图3所示，所述金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢的制造方法，所述具体步骤如下: (一)、MM粉末混合:MM对原料粉末要求较高，粉末的选择有有利于混炼、注射成形、脱脂和烧结。以重量百分比计，将羰基Ni粉末17%、精细Co元素的粉末8% (平均粒度≤2.5um)、超细Mo元素的粉末(320目)4.5%，其余为羰基铁粉及不可避免的粉末配比组成的组合物充分混合(装载量92%);采用Y型混料设备混合，转速10转/分钟，时间3小时； (二)、粘结剂混合:粘结剂是MIM技术的核心，在MIM中粘结剂具有增强流动性以适合注射成形和维持坯块形状这两个最基本的职能，此外它还应具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点；该步骤中采用蜡基组合，以重量比将高密度聚乙稀50%、石蜡10%和巴西蜡40% (装载量8%)，配比组成的组合粘结剂； (三)、喂料制作:该步骤包括混炼和破碎，混炼是将金属粉末与粘结剂混合得到均匀喂料的过程，由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉到粘结剂和粉末加入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完成的，因此混料温度不能太高，否则粘结剂可能发生分解或者由于粘度太低而发生粉末和粘结剂两相分离现象。首先由混料装置采用双螺旋挤出机，通过混炼的方法先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末，混炼3小时，混合料制作完成后空冷，采用鄂式破碎机破碎； (四)、注射成形:注射成形的目的是获得所需形状的无缺陷、颗粒均匀排由的MIM成形坯体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢，其特征在于，以重量百分比计，所述马氏体时效钢成份包含：Ni 17～19% ，Co 8～10% ，Mo 4.5～6.5% ，C ≤0.08%，余量为铁以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢，其特征在于，以重量百分比计，所述马氏体时效钢成份包含:Ni 17~19% ,Co 8~10% ,Mo 4.5~6.5%，C≤0.08%，余量为铁以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢的制造方法，其特征在于，所述具体步骤如下: (一)、MM粉末混合:以重量百分比计，将羰基Ni粉末17~19%、精细Co元素的粉末8~10%、超细Mo元素的粉末4.5~6.5%，其余为羰基铁粉及不可避免的粉末配比组成的组合物充分混合；采用Y型混料设备混合，转速10~15转/分钟，时间3~4小时； (二)、粘结剂混合:采用蜡基组合，以重量比将高密度聚乙稀50%、石蜡10%和巴西蜡40%，配比组成的组合粘结剂； (三)、喂料制作:采用双螺旋挤出机，通过混炼的方法先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末，混炼3~5小时，混合料制作完成后空冷，采用鄂式破碎机破碎； (四)、注射成形:首先将粒状喂料加热至一定高的...

【专利技术属性】
技术研发人员：申承秀，王春官，
申请(专利权)人：海安县鹰球粉末冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32