钢制品制造技术

一种由合金形成的钢制品，该合金以重量％计含有１．７－２．５Ｃ，０．１－２．０Ｓｉ，０．１－２．０Ｍｎ，最大０．２Ｎ，最大０．２Ｓ，１２－１６Ｃｒ，２．１－３．５（Ｍｏ＋Ｗ／２），５－８Ｖ，最大０．１Ｎｂ，基本上仅以铁平衡和不可避免的杂质。该钢具有通过喷射成形坯料的钢制造而获得的显微组织，其显微结构含有１４－２５ｖｏｌ％的主要为ＭＣ－型的碳化物，其中Ｍ主要由钒组成，其中至少８０ｖｏｌ％的这种碳化物具有基本呈圆形的形状和碳化物最长延伸计达１－１０μｍ的大小，和Ｍ＃－［７］Ｃ＃－［３］－碳化物，其中Ｍ主要由铬组成，这种碳化物具有比ＭＣ－碳化物更长的形状，其中ＭＣ－碳化物至少８０ｖｏｌ％具有达３－５０μｍ的最大延伸。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于具有可适用于如下任何应用领域的塑模钢所要求特征的钢所制造的钢制品。·零件，例如在制造塑料零件的机器中用于供料和传导塑料物质的螺杆和筒体，如注模成型和挤压组件的部件，和·用于塑料材料注模成型的模具和配件。尤其是本专利技术关于具有良好耐磨性、良好耐蚀性、淬硬性，和耐回火性，以及足够韧性的钢体，以及使钢在所说的应用领域中能适用的特征。然而，根据本专利技术的钢制品的应用，并不仅限定于所述应用领域，而且也可以用于其他各种类型的应用，这里所说的特征是需要或要求的，例如用于输送磨损介质的泵零件和机器或其他设备中的磨损部件，如所提到的那些。
技术介绍
对于上述应用领域中的部件，至今仍在使用一种公知的，商品名称为ELMAXTM的钢，它是一种高合金的，由粉末冶金制造的铬-钒-钼钢，具有良好的耐磨性和耐蚀性。这种钢具有如下额定的化学组成，以重量％计1.7C，0.8Ci，0.3Mn，18.0Cr，1.0Mo，3.0V，平衡量的铁和杂质。这种钢具有高耐磨性和耐蚀性，这就使得它能够制造用于塑料成型的具有长工作寿命的模具。例如这种钢可用于电子工业中，用于制造偶合件、接触件、电阻件、和集成电路，但也可以用于食品工业中，其中因卫生的原因，要求耐蚀性，同时，耐磨性也是一个主要因素。然而，要求具有更好组合的良好耐磨性、淬硬性，耐回火性、和耐蚀性的钢，尤其是用于塑料材料的注模设备中，诸如供料和传导塑料的螺杆和筒体等零件。专利技术的公开本专利技术的目的是提供一种能满足上述要求的钢制品。这可以达到，这种钢制品可以由喷射形成的钢材料所制造，该材料具有所附权利要求中所述的以重量％计的化学组成和显微结构的。进而，关于该钢中含有的合金元素具有如下用途。碳以正常的足量存在于钢中，在钢的淬火和退火条件，与钒结合形成3-8vol％MC-碳化物，其中M基本上是钒，与铬结合，形成10-20vol％M7C3-碳化物，其中M基本上是铬、MC-碳化物和M7C3-碳化物的总量合计为14-25vol％，并在硬化条件下的钢的马氏体基质中，碳也以固体溶液形式，以0.2-0.7重量％，最好0.3-0.6重量％的量存在。钢基质中适宜溶解的碳量约为0.5％。钢中碳的总量，即，溶解在钢基质中的碳加上以碳化物结合的碳，至少是1.7％，优选为1.8％，碳的最大含量可达2.5％，优选不大于2.3％。利用包括喷射成形的技术制造本专利技术的制品，其中熔融金属滴对着旋转的基质喷射，在基质上液滴迅速固化，以形成连续生长的锭料。然后将锭料，通过煅造和/或轧制进行热加工成为所要求的形状。在液滴固化时，形成所说的碳化物。该碳化物均匀地分布在锭料中，并由此均匀地分布在最终产品中。由于液滴固化的控制速度，慢于通过雾化熔融金属流并迅速冷却所形成的融滴而制造金属粉末时的速度，但实际上要快于通常的锭料加工、连续铸造和/或ESR-再熔融时的速度，根据本专利技术，碳化物是有足够的时间生长到非常有利于制品的大小。因此，可以使MC-碳化物获得基本上呈圆形的形状，这样至少80vol％的MC-碳化物达到结果为1-10μm的最长延伸的碳化物，优选是至少5μm，而M7C3-碳化物一般获得比MC-碳化物更长的形状，这样至少80vol％的MC-碳化物得到了最大的延伸，其量达到3-50μm，优选是至少10μm。结合喷射成形，氮任选地可向钢中添加的最大量为0.20％。然而，根据本专利技术的优选实施方案，氮不是有意添加到钢内的，但仍作为不可避免的元素，以0.15％的最大量存在，通常最大为0.12％，然而它不是一种有害的成分。相反，氮与碳结合形成钒和铬的碳氮化物，具有良好的效果。因此，在上述容积含量的MC-和M7C3-碳化物中可包含极少份额的碳氮化物。硅作为来自钢制造的残余物而存在，通常存在量至少为0.1％，优选是至少0.2％。硅可增加钢中碳的活性，因此，硅有助于使钢具有充分的硬度，而不会产生脆化的问题。然而，硅是一个很强的铁氧体形成者，因此，存在量不能超过2.0％，优选是钢中硅含量不大于1.0％。锰也是以来自钢制造的残余物存在，并结合低含量的硫，以形成硫化锰的形式存在于钢中。因此锰的存在量至少为0.1％，优选是至少0.2％的量，锰也能促进淬硬性，这是有利的，但存在量不能超过2.0％，以避免脆化的问题，钢中含Mn量最好不大于1.0％，额定锰含量为0.5％。铬的存在量至少为12％，优选的存在量是至少13％，以向钢提供所要求的抗蚀性。进而，铬是很重要的碳化物形成者，与碳一起形成M7C3-碳化物，这种碳化物与MC-碳化物相结合，会促进所要求的耐磨性，铬也能强烈地促进淬硬性。术语淬硬性意指在要硬化的制品中不同深度处获得高硬度的能力。即使制品具有相当大的尺寸，淬硬性对整个要硬化的制品都是足够的，而不必在硬化操作中使用在油或水中迅速冷却，快速冷却有可能引起尺寸变化。在退火后钢的硬度至少为55HRC，适宜的是58-64HRC。然而，铬是一种很强的铁氧体形成者。为了避免在1020-1150℃下硬化后形成铁氧体，铬含量必须不超过16％，优选是最大为15.5％。适宜的铬含量为13.2-14.5％，额定为14.0％。钒在钢中的存在量正常为5.0-8.0％，在硬化和退火条件下，在钢的马氏体基质中与碳，或许与氮一起，形成所说的MC-碳化物或碳氮化物。优选地钢中钒的含量至少6.1％，最大7.5％。适宜的钒含量为6.3-7.3％，额定为6.8％。原则上讲，为形成CM-碳化物可用铌取代钒，但为此，与钒相比需要二倍的铌量，这是一大缺点。再者，铌有一种作用，就是使碳化物形成更加轮廓鲜明的形状，而且比纯碳化钒大，这种现象可引起断裂或剥落，因此降低材料的韧性。这种情况在本专利技术的钢中尤为严重，就材料的机械特征而言，为了获得与高硬度和耐回火相结合的优良耐磨性的目的，要选择其最佳组成。因此，钢中铌的含量要不大于最大的0.1％，优选最大为0.04％。根据最佳实施方案，铌仅可以是以来自与钢制造所用的相关原料的残留元素形式，作为不可避免的杂质存在。钼的存在量至少为2.1％，优选是至少为2.3％，为了使钢与铬和限定量的锰相结合而具有所要求的淬硬性。钼也可以促进钢的耐蚀性，但是它是一个很强的铁氧体形成者。因此，钢中钼的含量必须不超过3.5％，优选是最大为3.0％，最适宜为最大2.5％。原则上，钼可以全部或部分地用钨取代，但为此，与钼相比，需要2倍的钨量，这是一个缺点。使用任何切屑也变得更加困难。因此钨的存在量最大不超过1.0％，优选为最大0.5％。最方便的是，钢中不含任何有意添加的钨，根据本专利技术的最佳实施方案，钨可以是以来自制钢所用的有关原料的残留元素形式，作为不可避免的杂质而存在。除了上述合金元素外，钢中不需要也不应含有更多明显量的任何合金元素。某些元素是明确不需要的，因为它们对钢的特性造成不希望有的影响。这是确实的，例如，就磷而言，应尽可能地保持在最低水平，优选最大为0.03％，以防止对钢的韧性造成不良的影响。就大部分来看硫也是一种不需要的元素，首先是它对韧性造成负影响，主要是它能被锰中和，而形成无害的硫化锰，为改进钢的机加工性，允许硫的最大存在量为0.2％。但，优选的是，通常钢中硫含量最大不超过0.1％，优选最大为0.05％。从以下完成的实验的描述和所附的权利要求中，将会更加清楚本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制品，特征是，由一种以重量％计含有以下组成的合金形成１．７－２．５Ｃ、０．１－２．０Ｓｉ、０．１－２．０Ｍｎ、最大０．２Ｎ、最大０．２Ｓ、１２－１６Ｃｒ、２．１－３．５（Ｍｏ＋Ｗ／２）、５－８Ｖ、最大０．１Ｎｂ，基本上只以铁平衡和不可避免的杂质，该钢具有显微结构，它是通过喷射成形坯料的钢制造而获得。该坯料的显微结构含有１４－２５ｖｏｌ％的主要为ＭＣ－型碳化物，其中Ｍ主要由钒组成，其中至少８０ｖｏｌ％的这种碳化物具有基本上呈圆形的形状和碳化物最长延伸达１－１０μｍ的尺寸，和Ｍ↓［７］Ｃ↓［３］－碳化物，其中Ｍ主要由铬组成，这种碳化物通常具有比ＭＣ－碳化物更长的形状，其中ＭＣ－碳化物至少８０ｖｏｌ％具有达３－５０μｍ的最大延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥德桑德伯格，伦纳特琼森，
申请(专利权)人：尤迪霍尔姆工具公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]