用于粉末冶金的合金钢粉末制造技术

Ｍｏ源粉末加入含１．０％（质量）或更低的预合金化Ｍｎ的铁基粉末中并与之混合得到含０．２－１０．０％（质量）Ｍｏ的粉末混合物，得到的粉末混合物在还原气氛中进行热处理以得到含部分扩散和粘结在铁基粉末颗粒表面上的粉末形式的Ｍｏ的合金钢粉末。制备的用于粉末冶金的合金钢粉末有令人满意的可压制性。使用这种合金钢粉末能够生产用于高强度烧结元件的烧结粉末金属体（在烧结粉末材料的再压制工艺中进行压制和预烧结后的中间材料）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及一种适用于各种高强度烧结元件的铁基粉末。具体来说，本专利技术涉及一种当将其进行烧结粉末预成型件的再压制时能够在轻负荷下经受再压制的合金钢粉末。2.相关技术描述粉末冶金技术能生产高精度尺寸的有称为“近于网状形状”的复杂形状的元件，并且能够显著降低切削和/或修整的费用。在这样一种近于网状形状中，为了得到或形成一种目标形状几乎不需要机械加工。因此，粉末冶金产品广泛应用在汽车及其它各种领域中。近来，为了使元件微型化和降低元件重量，已对这些粉末冶金产品有更高的强度提出要求。具体来说，强烈要求铁基粉末产品(烧结的铁基元件)有更高的强度。生产烧结铁基元件(下面有时称为“烧结铁基压坯”或简称为“烧结压坯”)的基本过程包括下面三个连续步骤(1)-(3)(1)往铁基粉末如铁粉或合金钢粉末中加入用于合金的粉末如石墨粉或铜粉和润滑剂如硬脂酸锌或硬脂酸锂以形成铁基混合粉末的步骤；(2)把铁基混合粉末置入模具，将其压制成生坯的步骤；和(3)将生坯烧结成烧结压坯的步骤。根据需要将得到的烧结压坯精压或切削以生产如机器零件的产品。当要求烧结压坯具有更高强度时，可将其进行热处理如渗碳或光亮淬火和回火。通过步骤(1)-(2)得到的生坯的密度最大为约6.6Mg/m3至约7.1Mg/m3。为了进一步提高这些铁基烧结元件的强度，提高生坯密度以提高通过后续的烧结步骤得到的烧结元件(烧结压坯)的密度是有效的。有更高密度的元件的孔隙少，其机械性能如抗张强度，冲击值和疲劳强度更好。例如，日本未审公开专利申请2-156002，日本未审公开专利申请7-103404和美国专利5368630公开了一种加热时压制金属粉末的温压技术，该技术能够提高生坯密度。例如，在含有4％(质量)的Ni，0.5％(质量)的Mo和1.5％(质量)的Cu的部分合金铁粉中，加入0.5％(质量)的石墨粉和0.6％(质量)的润滑剂生产铁基混合粉末。在150℃的温度和686MPa的压力下将该铁基混合粉末进行温压，得到的生坯的密度是约7.3Mg/m3。但是，得到的生坯密度是需要密度的93％，还需要更高的密度。另外，应用温压技术需要将粉末加热到预定温度的设备。这就增加了生产成本并会因为模具的热变形而降低元件的尺寸精度。将生坯直接进行热锻的烧结锻造法是公知的一种进一步提高生坯密度的方法。烧结锻造法能生产有基本是真密度的产品，但是与其它粉末冶金法相比增加了生产成本，并因为热变形而降低成品元件的尺寸精度。作为可能解决这些问题的一种方法，例如，日本未审公开专利申请1-123005和11-117002和美国专利4393563提出了一种能生产有基本是真密度的产品的技术，其是粉末冶金技术和再压制技术如冷锻的结合(下面有时将这种提出的技术称为“烧结粉末预成型件的再压制”)。图3示出用烧结粉末预成型件的再压制方法生产烧结铁基元件的工艺的一个实施方案的一个实施例。参考图3，原料粉末如石墨粉和润滑剂与铁基材料粉末混合生成铁基粉末混合物。然后将铁基粉末混合物压制成预成型件，然后将预成型件烧结生成烧结铁基粉末金属体。然后将烧结铁基粉末金属体进行再压制如冷锻生成再压制体。然后将得到的再压制体进行再烧结和/或热处理生成烧结铁基元件。将烧结粉末预成型件进行再压制的技术的目的是通过使烧结铁基粉末金属体进行再压制以增加得到的密度值接近真密度的方法来提高产品(烧结铁基元件)的机械强度。因为在再压制步骤中的热变形很小，所以该技术能生成具有高精度尺寸的元件。但是，用该技术生产高强度的烧结产品时，(1)烧结铁基粉末金属体必须有高变形性并且必须在轻负荷下能经受再压制，同时(2)这种再烧结和/或热处理后的烧结铁基元件必须有高强度。另外，一般在铁基粉末中单独加入用于改善淬火性能的元素，以提高烧结铁基元件的强度。例如，日本审结公开专利申请7-51721指出当用0.2-1.5％(质量)的Mo和0.05-0.25％(质量)的Mn使铁粉预合金化时，得到的烧结压坯具有高密度，并且在压制过程中基本上不会损坏其可压缩性。日本审结公开专利申请63-66362公开了一种由雾化合金钢粉末和至少有Cu和Ni的一种部分扩散和粘结在雾化合金钢粉末表面的粉末(颗粒)构成的粉末冶金合金钢粉末，其中雾化合金钢粉末中含有的预合金化Mo的组成范围不会对粉末的可压缩性产生有害影响。该专利指出这种合金钢粉末包括预合金化Mo和部分预合金化Cu或Ni，因此能够同时得到在压制期间的高可压缩性和烧结后元件的高强度。日本审结公开专利申请63-66362描述的合金钢粉末包括部分合金化的合金元素Ni和/或Cu以确保压制过程中的可压缩性。但是，Ni和Cu在钢粉末基体中极易扩散，当合金钢粉末进行烧结粉末预成型件的再压制加工时，Ni和Cu就扩散进钢粉末基体中。因此，通过临时烧结步骤得到的烧结铁基粉末金属体的硬度高，因此再压制时需要高负荷。同样，日本审结公开专利申请7-51721中描述的合金钢粉末(铁基粉末)是一种预合金粉末，当对其进行烧结粉末预成型件的再压制加工时，通过预压制和预烧结得到的烧结铁基粉末金属体的硬度高，因此再压制时需要高负荷。结果，用于再压制的设备费用提高或者说缩短了模具的寿命。因此，本专利技术的目的是提供一种有优秀可压缩性的合金钢粉末。这可以解决上述传统技术中存在的问题，可以降低通过压制和预烧结得到的烧结铁基粉末金属体的硬度，能够使再压制负荷最小化，能够提高通过再烧结和/或热处理得到的烧结铁基元件的强度。本专利技术是基于这些发现而完成的。因此，本专利技术提供一种合金钢粉末，其包括铁基粉末和约0.2％(质量)至约10.0％(质量)的部分扩散和粘结在铁基粉末颗粒表面上的粉末形式的Mo，其中铁基粉末包括约1.0％(质量)或更低的预合金化Mn，其余的平衡量基本由铁组成。本专利技术还提供一种合金钢粉末，其包括铁基粉末和约0.2％(质量)至约10.0％(质量)的部分扩散和粘结在铁基粉末颗粒表面上的粉末形式的Mo，其中铁基粉末包括约1.0％(质量)或更低的预合金化Mn和低于约0.2％的预合金化Mo，其余的平衡量基本由铁组成。专利技术详述首先说明规定本专利技术的合金钢粉末组成的原因。在合金钢粉末中用作铁基材料粉末的铁基粉末包括基于合金钢粉末总质量的约1.0％(质量)或更低的预合金化Mn和可选的低于0.2％(质量)的预合金化Mo，其余平衡量的铁基粉末基本由铁组成。Mn是一种能够改善烧结铁基粉末金属体的淬硬性并且即使当把Mn进行预合金化时也不会使再压制负荷增加很大的元素。因此，铁基粉末中所含的预合金化Mn能够改善热处理后得到的烧结铁基元件(产品)的强度。如果Mn含量超过约1.0％(质量)，淬硬性不会随Mn含量的增加而有很大提高，得到的烧结铁基粉末金属体有略高的再压制负荷。因此，在考虑到经济性时，把Mn含量的上限规定为约1.0％(质量)。Mn含量等于或大于约0.02％(质量)时能够得到上述优点，Mn含量等于或大于约0.04％(质量)时这些优点更显著。因此，Mn含量优选等于或大于约0.02％(质量)，更优选等于或大于约0.04％(质量)。因为这些原因，铁基粉末中的Mn含量小于或等于约1.0％(质量)，优选是约0.02％(质)量至约1.0％(质量)，更优选是约0.04％(质量)至约1.0％(质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于粉末冶金的合金钢粉末，其包括：铁基粉末，所说的铁基粉末包括基于所说的合金钢粉末总量的约１．０％（质量）或更低的预合金化Ｍｎ，其余的平衡量基本由铁组成；和基于所说的合金钢粉末总量的约０．２％（质量）至约１０．０％（质量）的部分 扩散和粘结在铁基粉末颗粒表面上的粉末形式的Ｍｏ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村尚道，上之聪，宇波繁，藤长政志，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]