铁基烧结合金及其制造方法技术

本发明专利技术制造一种铁基烧结合金，其中基于钛碳化物粉末的硬质粒子以岛状分散在包含奥氏体+马氏体的两相结构的基质中。通过将钛碳化物粉末、Cr粉末、Mo粉末、Co粉末以及Al、Ti或Nb的任一种的粉末混合以获得以质量％计含有20％至35％的钛碳化物、3.0％至12.0％的Cr、3.0％至8.0％的Mo、8.0％至23％的Ni、0.6％至4.5％的Co和0.6％至1.0％的Al、Ti或Nb的任一种的混合粉末，然后对所述混合粉末进行冷等静压成型、真空烧结和固溶处理而获得所述铁基烧结合金。

Iron-based Sintered Alloy and Its Manufacturing Method

The invention manufactures an iron-based sintered alloy, in which hard particles based on titanium carbide powder are Island dispersed in a matrix containing austenite + martensite two-phase structure. Titanium carbide powder, Cr powder, Mo powder, Co powder and any kind of powder of Al, Ti o r Nb are mixed to obtain titanium carbide containing 20% to 35%, 3.0% to 12.0%, 3.0% to 8.0% Mo, 8.0% to 23% Ni, 0.6% to 4.5% CO and 0.6% to 1.0% Al, Ti o r Nb by mass percent, and then the mixed powder is added. The iron-based sintered alloy is obtained by cold isostatic pressing, vacuum sintering and solid solution treatment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁基烧结合金及其制造方法
本专利技术涉及铁基烧结合金及其制造方法，所述铁基烧结合金用于滑动部件如用于树脂挤出机的造粒机的模头材料和切割器刀片材料。
技术介绍
由于用于树脂挤出机的造粒机的切割器刀片等在腐蚀性环境下被严重磨损，因此需要优异的耐腐蚀性和耐磨性。另外，用于树脂挤出机的切割器刀片等的工具材料期望不仅具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，而且还具有将材料加工成切割器刀片等的机械加工性。对于这样的要求，例如，专利文献1提出了一种高耐腐蚀性的碳化物分散的材料，其中Ti和Mo的碳化物被分散在基质中，并且该碳化物分散的材料以重量比计含有碳化物形式的Ti：18.3％至24％，Mo：2.8％至6.6％，C：4.7％至7％，并且含有作为基质的Cr：7.5％至10％，Ni：4.5％至6.5％，Co：1.5％至4.5％，以及Al、Ti和Nb中的一种或多种：0.6％至1％，余量为Fe和不可避免的杂质。将该高耐腐蚀性的碳化物分散的材料用作工具钢，例如用于树脂挤出机的切割器刀片，其是可机械加工的，并且具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。而且，其组成中的Mo以碳化物或化合物如Mo2C的形式添加，由此与Ti之间形成固溶碳化物，从而改善TiC与基质之间的润湿性，并且据认为Cr具有改善耐腐蚀性的效果，Ni具有改善韧性的效果，并且Co具有改善横向断裂强度的效果。专利文献2提出了一种烧结钢，其中含有TiC的硬质粒子以20质量％至40质量％的量分散在含有Fe或Fe合金作为主要成分的基质中，其中含有TiC的硬质粒子必须存在于在对该钢表面拍照而得到的400倍放大倍率的光学显微镜照片中具有20mm的长度的任意线段上，并且所述基质以质量％计含有Ni：3％至20％，Co：2％至40％，Mo：2％至15％，Al：0.2％至2.0％，Ti：0.2％至3.0％，Cu：0.2％至5.0％以及另外的Cr：3％至20％。据认为该烧结钢由于硬质粒子均匀地分散在其中而具有优异的耐磨性。专利文献3提出了一种机械加工性、耐腐蚀性和耐磨性优异的不锈钢合金，其基于马氏体系不锈钢(AISI420,440C)。也就是说，提出了一种不锈钢合金组合物，其包含：在包含选自由铁素体和马氏体构成的组中的至少一者的基质中的圆形碳化物，所述圆形碳化物具有小于5微米的粒度，包含第一量的含铌碳化物和第二量的铬碳化物，并且基本上不存在大的不规则形状的碳化物；以及在基质中的游离铬。在所述组合物中，碳化物含有含铌碳化物和铬碳化物两者，并且这些成分的总量为4重量％至约25重量％。专利文献4提出了一种耐磨烧结合金，其以重量比计包含Mo：5.26％至28.47％，Co：1.15％至19.2％，Cr：0.25％至6.6％，Si：0.05％至2.0％，V：0.03％至0.9％，W：0.2％至2.4％，和C：0.43％至1.56％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中在由贝氏体相或贝氏体和马氏体的混合相构成的基质结构中，主要由钼硅化物构成的析出物一体化地析出在Co基合金基质中而形成的Co基硬质相以5％至40％的量分散、并且粒状的铬碳化物、钼碳化物、钒碳化物和钨碳化物析出在Fe基合金基质中而形成的Fe基硬质相以5％至30％的量分散。由于该耐磨烧结合金具有硬质相仅分散在贝氏体单相或贝氏体和马氏体的混合相的基质中的结构，因此据认为该合金具有优异的耐磨性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-92870号公报专利文献2：日本特开2000-273503号公报专利文献3：日本特表2013-541633号公报专利文献4：日本特开2005-154796号公报
技术实现思路
技术问题在专利文献1中记载的高耐腐蚀性碳化物分散的材料中，记载了硬度、横向断裂强度和腐蚀试验的数据，但没有记载磨损试验的数据。另一方面，在专利文献2中记载的烧结钢中，在磨损试验的数据中没有记载配对材料的摩擦损失。此外，在专利文献3中记载的不锈钢合金或专利文献4中记载的耐磨烧结合金中，分散在基质中的硬质粒子不含钛碳化物。通常，铁基合金中的主要硬质粒子的成分是钛碳化物的例子并不多，特别是材料品质相同的磨损试验的例子很少。另一方面，已经使用各种材料作为用于树脂挤出机的树脂材料，并且其应用范围已经扩展。因此，用于造粒机的切割器刀片等的工具材料需要更高的耐腐蚀性、耐磨性、机械加工性或机械强度。鉴于这些常规问题，本专利技术的一个目的在于提供含有分散在其中的硬质粒子的铁基烧结合金，其使用具有优异耐磨性和小摩擦系数的钛碳化物作为主要硬质粒子而在机械加工性、耐腐蚀性和耐磨性方面优异，并且特别用于滑动部件如用于造粒机的模头材料和切割器刀片材料并且能够防止配对材料的磨损；以及制造所述铁基烧结合金的方法。解决技术问题的技术方案本专利技术人已经发现，在用于例如造粒机的模头材料和切割器刀片材料的滑动部件的铁基烧结合金中，分散在其中的硬质粒子主要是钛碳化物，优选其基质具有奥氏体和马氏体的两相结构。此外，他们已经获得这样的发现：这样的铁基烧结合金的基质的组成是属于舍弗勒(Schaeffler)组织图中的奥氏体+马氏体(A+M)区域的组成。由此，他们完成了本专利技术。本专利技术的铁基烧结合金的制造方法包括将钛碳化物粉末、Cr粉末、Mo粉末、Ni粉末、Co粉末以及Al、Ti和Nb中的任一种的粉末混合，并且对它们的所得混合粉末进行冷等静压成型、真空烧结和固溶处理以制造铁基烧结合金，所述混合粉末以质量％计含有钛碳化物：20％至35％、Cr：3.0％至12.0％、Mo：3.0％至8.0％、Ni：8.0％至23％、Co：0.6％至4.5％、以及Al、Ti或Nb中的任一种：0.6％至1.0％，在所述铁基烧结合金中，基于钛碳化物粉末的硬质粒子以岛状分散在具有奥氏体和马氏体的两相结构的基质中。在上述专利技术中，所述铁基烧结合金可以用作诸如模头和切割器刀片的滑动部件。在本专利技术的铁基烧结合金中，包含钛碳化物、钼碳化物、和/或、钛和钼的复合碳化物的硬质粒子以岛状分散在包含奥氏体和马氏体的两相结构的基质中。在本专利技术的铁基烧结合金中，基质的组成优选是在舍弗勒组织图中形成奥氏体和马氏体区域的组成。在本专利技术的铁基烧结合金中，硬质粒子的最大圆当量直径优选为30μm以下。有益效果根据本专利技术，可以制造如下的铁基烧结合金，其中主要的硬质粒子的成分是钛碳化物并且所述铁基烧结合金用于滑动部件且具有优异的机械加工性、耐磨性和耐腐蚀性。附图说明图1是舍弗勒(Schaeffler)的组织图。图2是显示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3是在蚀刻本专利技术的铁基烧结合金之后的照片。图4是放大了图3的一部分的示意图。图5是显示本专利技术的铁基烧结合金的进行了荧光X射线分析的硬质粒子部分和基质部分的SEM照片。图6是显示图5中所示的各部分的通过EDX得到的分析结果的图。具体实施方式下文将描述实施本专利技术的方式。本专利技术的铁基烧结合金的制造方法是如下的制造铁基烧结合金的方法，所述方法包括：将钛碳化物粉末、Cr粉末、Mo粉末、Ni粉末、Co粉末以及Al、Ti和Nb中的任一种的粉末混合；和对所得混合粉末进行冷等静压成型、真空烧结和固溶处理以制造铁基烧结合金，所述混合粉末以质量％计含有钛碳化物：20％至35％、Cr：3.0％至12.0％、Mo：3.0％至8.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造铁基烧结合金的方法，所述方法包括：将钛碳化物粉末、Cr粉末、Mo粉末、Ni粉末、Co粉末以及Al、Ti和Nb中的任何一种的粉末混合；和对所得混合粉末进行冷等静压成型、真空烧结和固溶处理以制造铁基烧结合金，所述混合粉末以质量％计含有钛碳化物：20％至35％、Cr：3.0％至12.0％、Mo：3.0％至8.0％、Ni：8.0％至23％、Co：0.6％至4.5％、以及Al、Ti或Nb中的任一种：0.6％至1.0％，在所述铁基烧结合金中，基于所述钛碳化物粉末的硬质粒子以岛状分散在具有奥氏体和马氏体的两相结构的基质中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 JP 2016-1008171.一种制造铁基烧结合金的方法，所述方法包括：将钛碳化物粉末、Cr粉末、Mo粉末、Ni粉末、Co粉末以及Al、Ti和Nb中的任何一种的粉末混合；和对所得混合粉末进行冷等静压成型、真空烧结和固溶处理以制造铁基烧结合金，所述混合粉末以质量％计含有钛碳化物：20％至35％、Cr：3.0％至12.0％、Mo：3.0％至8.0％、Ni：8.0％至23％、Co：0.6％至4.5％、以及Al、Ti或Nb中的任一种：0.6％至1.0％，在所述铁基烧结合金中，基于所述钛碳化物粉末的硬质粒子以岛状分散在...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部勇介，草田翔，
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