铁基烧结合金及其制造方法技术

本发明专利技术公开了铁基烧结合金及其制造方法，所述铁基烧结合金用于成对的滑动部件中，并按质量百分比计具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，其中以如下方式实施所述方法：使得所述合金具有硬质粒子以岛状形式分散在基体中的结构，且在将所述硬质粒子的面积比保持恒定的同时将所述硬质粒子的最大圆形当量直径控制为40μm～10μm的预定值。本发明专利技术的铁基烧结合金在耐腐蚀性、耐磨性、机械加工性或机械强度方面具有显著优异的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁基烧结合金及其制造方法，所述铁基烧结合金适合成对地用作树脂挤出机的造粒机用模具材料和切割机刀片材料。
技术介绍
由于用于树脂挤出机的造粒机的切割机刀片等在腐蚀环境下磨损严重，所以需要优异的耐腐蚀性和耐磨性。此外，期望要用于树脂挤出机的造粒机用切割机刀片等中的刀具材料不仅具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，还具有将所述材料加工成切割机刀片等的机械加工性。对于这种要求，例如JP-A-H11-92870提出了一种可通过将合适量的碳化物分散在高强度不锈钢中获得的材料，所述材料是可机械加工的，具有预定水平的硬度和优异的耐磨性，且耐腐蚀性优异。即，提出了一种高度耐腐蚀的碳化物分散的材料，其中将Ti和Mo的碳化物分散在基体中，其中按重量比计，所述碳化物分散的材料包含18.3％～24％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7％的C作为碳化物并包含7.5％～10％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co和0.6％～1％的Al、Ti和Nb中的一种或多种物质作为基体，余量为Fe和不可避免的杂质。此外，JP-A-2000-256799提出了一种高度耐腐蚀的碳化物分散的材料，其中将Ti和Mo的碳化物分散在基体中，其中按重量比计，所述碳化物分散的材料包含18.3％～24％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7％的C作为碳化物并包含7.5％～10％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1％～4.5％的Cu、0％～4.5％的Co和0.6％～1％的Al、Ti和Nb中的一种或多种物质作为基体，余量为Fe和不可避免的杂质。根据实施例，高度耐腐蚀的碳化物分散的材料在烧结之后具有46.0HRC～49.8HRC的硬度，是可机械加工的，并在老化处理之后具有58.0HRC～63.5HRC的硬度和126kgf/mm2～155kgf/mm2的弯曲强度。然而，要用于树脂挤出机中的树脂材料是各种各样的材料且其应用范围已经扩展，使得要用于造粒机用切割机刀片等的刀具材料需要具有更高的耐腐蚀性、耐磨性、机械加工性或机械强度。在JP-A-H11-92870和JP-A-2000-256799中提出的高度耐腐蚀的碳化物分散的材料具有的问题是，这些材料不是总能充分地满足这种需求。
技术实现思路
本专利技术的示例性方面提供一种铁基烧结合金，所述铁基烧结合金根据树脂挤出机的应用目标而在耐腐蚀性、耐磨性、机械加工性或机械强度方面具有显著优异的特性。所述铁基烧结合金可以适合成对地用作树脂挤出机的造粒机用模具和切割机刀片材料。根据第一示例性方面，可以提供一种用于制造用于成对滑动部件中的铁基烧结合金的方法，按质量百分比计，所述铁基烧结合金具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述合金具有其中硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，且其中所述方法包括，在使所述硬质粒子的面积比保持恒定的同时，将所述硬质粒子的最大圆形当量直径控制为40μm～10μm的预定值。所述硬质粒子的面积比可以为38％～41％且所述硬质粒子的面积比的标准偏差可以为2.5～3.5。可以以TiC粉末和Mo粉末的形式供应形成硬质粒子的Ti、Mo和C。成对使用的部件可以是要用作模具和切割机刀片的部件。根据第二示例性方面，可以提供一种用于树脂挤出机的造粒机用模具和切割机刀片中的铁基烧结合金，按质量百分比计，所述铁基烧结合金具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，且所述铁基烧结合金具有其中硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，其中在通过模拟模具和切割机刀片的切割机刀片在盘上的(cutterblade-on-disk)方法进行的在水中的摩擦试验中，经过磨合阶段(conformingstage)之后的摩擦系数为0.1以下。根据第三示例性方面，可以提供一种用于成对滑动部件中的铁基烧结合金，按质量百分比计，所述铁基烧结合金具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述合金具有其中硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，所述硬质粒子的面积比在恒定范围内且所述硬质粒子的最大圆形当量直径为40μm～10μm的预定值。根据第四示例性方面，可以提供一种制造根据第三示例性方面的铁基烧结合金的方法，所述方法包括：通过将包括TiC、Mo、Ni、Cr、Co、Al和Fe的材料粉末进行混合并使所述混合物经历冷等静压制法形成坯块(compact)；以及对形成的坯块进行真空烧结、熔体化处理和老化处理。根据本专利技术的铁基烧结合金在耐腐蚀性、耐磨性、机械加工性或机械强度方面具有显著优异的特性，在烧结之后具有相对低的硬度，并在老化处理之后具有高的弯曲强度。根据本专利技术的铁基烧结合金具有高的耐磨性，特别是在其中将所述合金加工成要设置在树脂挤出机上的造粒机的模具和切割机刀片并成对地使用它们的情况下。附图说明图1是根据本专利技术的铁基烧结合金的SEM照片；图2是比较例的材料的SEM照片；图3是显示根据本专利技术的铁基烧结合金的最大圆形当量直径和面积比以及烧结之后的洛氏硬度的图；图4是显示图3中所示的最大圆形当量直径和面积比的标准偏差的图；图5A～5C是显示用于磨损试验的试样形状和安装它的磨损试验机部分的示意图；图6是显示在磨损试验之后的切割机刀片的磨损重量的图；且图7A和7B是显示在磨损试验期间的摩擦系数的变化状态的图。具体实施方式现在参考附图对示例性实施方案进行说明。图1是显示根据本专利技术的铁基烧结合金的结构的扫描电子显微镜(SEM)照片。图2是显示商购获得的碳化物分散的铁基烧结合金材料(比较例的材料)的结构的SEM照片，所述铁基烧结合金材料广泛用于造粒机用切割机刀片、冲孔模的冲压机等中。在图1和2中，以岛状分散在基体中的黑色部分是钛的碳化物、钼的碳化物或者钛和钼的复合碳化物并且是具有高硬度的粒子(硬质粒子)部分。如图1中所示，根据本专利技术的铁基烧结合金的特征在于，所述硬质粒子具有细小且相对均一的形状并且均匀地分散在整个基体中。通过如下制造本专利技术的铁基烧结合金：形成混合粉末，并通过冷等静压制(CIP)法(例如通过施加1000～4000kgf/cm2的压力)形成坯块，所述混合粉末是已在湿式球磨机中通过对预定粉末(例如所述预定粉末可以包含23质量％～30.8质量％的TiC粉末、2.8质量％～6.6质量％的Mo粉末、4.5质量％～6.5质量％的Ni粉末、7.5质量％～10.0质量％的Cr粉末、1.5质量％～4.5质量％的Co粉末、0.6质量％～1.0质量％的Al粉末和40.6质量％～60质量％的Fe粉末)进行混合而得到的；以及对形成的坯块(例如具有如下形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造铁基烧结合金的方法，所述铁基烧结合金用于成对的滑动部件中，且按质量百分比计具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述合金具有硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，且其中所述方法包括，在将所述硬质粒子的面积比保持恒定的同时，将所述硬质粒子的最大圆形当量直径控制为40μm～10μm的预定值。

【技术特征摘要】
2015.06.24 JP 2015-1271141.一种制造铁基烧结合金的方法，所述铁基烧结合金用于成对的滑动部件中，且按质量百分比计具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述合金具有硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，且其中所述方法包括，在将所述硬质粒子的面积比保持恒定的同时，将所述硬质粒子的最大圆形当量直径控制为40μm～10μm的预定值。2.根据权利要求1所述的制造铁基烧结合金的方法，其中所述硬质粒子的面积比为38％～41％，且所述硬质粒子的面积比的标准偏差为2.5～3.5。3.根据权利要求1所述的制造铁基烧结合金的方法，其中形成所述硬质粒子的Ti、Mo和C以TiC粉末和Mo粉末的形式供应。4.根据权利要求1所述的制造铁基烧结合金的方法，其中所述硬质粒子由碳化物和金属粉末形成，所述碳化物由TiC粉末组成，所述金属粉末包括Mo金属粉末。5.根据权利要求1所述的制造铁基烧结合金的方法，其中所述成对使用的部件是要用作模具和切割机刀片的部件。6.一种铁基烧结合金，其用于树脂挤出机的造粒机用的模具和切割机刀片中，按质量百分比计，所述铁基烧结合金具有如下组成，所述组成包含：18.4％～24.6％的Ti、2.8％～6.6％的Mo、4.7％～7.0％的C、7.5％～10.0％的Cr、4.5％～6.5％的Ni、1.5％～4.5％的Co、0.6％～1.0％的Al，余量为Fe和不可避免的杂质，且所述铁基烧结合金具有硬质粒子以岛状分散在基体中的结构，其中在通过模拟模具和切割机刀片...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部勇介，草田翔，牧田哲生，泽村洋平，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP