一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末的制备和应用制造技术

本发明专利技术属于耐磨材料技术领域，具体公开了一种高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，包括3.5

【技术实现步骤摘要】
一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末的制备和应用


[0001]本专利技术属于粉末冶金高速钢制造
，具体涉及一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末。

技术介绍
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[0002]高速钢是一种高碳高合金莱氏体钢，具有高硬度和高耐磨性，是制作工模具的主要材料。按制备方法，分为传统熔铸高速钢和粉末冶金高速钢。后者因具有碳化物颗粒细小、组织分布均匀等特点，显著提高硬度、抗弯强度和切削性能，是制备高性能高速钢的不二之选。然而，目前商业粉末冶金高速钢制备工艺复杂，涉及昂贵的电渣重熔、气雾化
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热等静压等关键设备，国内尚不具备自主生产高性能粉末高速钢技术。
[0003]高速钢虽含有大量高硬度MC、M6C等碳化物，但其硬度和耐磨性逐渐不能满足某些日益加剧的恶劣工况。因此，需要进一步发展硬度和耐磨性更好的高速钢刀具材料。近年来，高硼高速钢引起了研究者的兴趣，其特点是通过调控C、B及贵重金属元素(如Cr、Mo、V、W等)含量，利用硬度和耐磨性更高的硼化物替代或部分替代碳化物，以此增强高温硬度和耐磨性。同时，由于硅在高速钢中具有显著提高铁素体强度、促进有害M2C碳化物向M6C和MC碳化物转变、细化回火碳化物等有益作用，发展高硅含量高速钢亦是研究方向之一。但是，现有高硼、高硅高速钢大多通过多种废钢熔炼
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铸造
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热处理过程制备，难以精准调控硼、硅含量，原材料成本虽有所下降，但同时无法消除组织粗大偏析、硼碳化物沿晶界鱼骨状及网状分布缺陷，材料综合性能下降，应用领域受限。
专利技术内容
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种新型高硼高硅粉末冶金高速钢前驱粉末，旨在提供一种利于制得高硬度、高红硬性和高耐磨性的同时还具有良好的韧性和抗氧化性的高硼高硅粉末冶金高速钢。
[0005]本专利技术第二目的在于，提供一种由所述的前驱粉末制备的高硼高硅粉末冶金高速钢及其应用。
[0006]一种高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，包括3.5
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4.0wt％的硼源、2.5
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3.0wt％的硅粉、0.5
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1.5wt％的钴粉、9
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14wt％的金属碳化物以及余量的铁；
[0007]所述的硼源包括硼源a和硼源b；
[0008]其中，硼源a为硼单质，硼源b为B4C、LaB6和Fe2B中的至少一种；
[0009]所述的金属碳化物为Cr、W、Mo、V中的至少两种元素的碳化物。
[0010]本专利技术研究发现，通过所述的硼源a和b组合的硼源，进一步配合所述的硅源以及其他成分和含量的联合控制，能够实现协同，利于粉末冶金制备高硬度、高红硬性和高耐磨性的同时还具有良好的韧性和抗氧化性的高硼高硅粉末冶金高速钢。
[0011]所述的硼源b中，至少包含LaB6；选择性包含Fe2B、B4C中的至少一种。本专利技术研究发现，采用所述的组合硼源b，进一步配合所述的成分含量的联合控制，能够进一步协同改善
高速钢的性能。
[0012]作为优选，所述的硼源b包括LaB6和Fe2B；优选地，LaB6和Fe2B的质量比为1：5～10；进一步优选为1:6～7。研究发现，采用所述的二元组合硼源，利于和所述的成分含量进一步配合，利于进一步改善高速钢的高温硬度以及高温耐磨能力。
[0013]进一步优选，所述的硼源b中，包括LaB6、Fe2B和B4C；优选地，LaB6、Fe2B和B4C的质量比为1：5～10：2～5；进一步优选为1:6～7:3～4。本专利技术进一步研究发现，采用所述的三元组合的硼源b，有助于进一步协同改善高速钢的高温硬度以及高温耐磨能力。
[0014]本专利技术中，所述的硼源中，硼源a和硼源b的质量比为5～10：1；优选为5～6:1。
[0015]本专利技术中，所述的金属碳化物为Cr、W、Mo、V中的三种及以上元素的碳化物；优选为Cr、W、Mo和V元素的碳化物。本专利技术研究发现，在所述的组合硼源以及硅源和含量控制下，进一步配合碳化物的成分以及比例的控制，有助于进一步协同改善制备的高速钢的高温硬度以及高温耐磨性。
[0016]优选地，Cr、W、Mo和V的碳化物的质量比为：(6～10)：(4～8)：(1～3)：1；进一步优选为(6～10)：(4～7)：(1.5～2)：1。
[0017]作为优选，高硼高硅粉末高速钢前驱粉末中，包括3.5
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4.0wt％的硼源、2.5
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3.0wt％的硅粉、1
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1.5wt％的钴粉、11
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13wt％的金属碳化物以及余量的铁；
[0018]更进一步优选，高硼高硅粉末高速钢前驱粉末中，包括3.9
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4.0wt％的硼源、2.5
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3wt％的硅粉、1
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1.5wt％的钴粉、11
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13wt％的金属碳化物以及余量的铁；
[0019]本专利技术中，所述的前驱粉末中的各成分的粒度反应没有特别要求，符合行业使用要求即可，例如，其D50可以为1
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10μm，另外，其粉末氧化量符合行业要求例如低于0.1％即可。
[0020]本专利技术中，所述的铁粉为羰基铁粉。
[0021]本专利技术还提供了一种高硼高硅粉末高速钢的制备方法，其由所述的前驱粉末通过粉末冶金工艺制备得到。
[0022]本专利技术研究发现，在所述的前驱粉末的成分以及含量联合下，进一步配合粉末冶金工艺，可以获得优异高温硬度和高温耐磨性的高性能的高速钢。
[0023]本专利技术中，所述的粉末冶金制备过程为：
[0024]将所述的前驱粉末和成型剂湿法球磨，得到混合浆料；将混合浆料经喷雾制粒得到球形粉末；再将球形粉末压制成型、烧结、热处理，即得。
[0025]本专利技术中，所述的成型剂可以是行业内技术人员能够获知的利于成型的成分，例如石蜡、PEG、PVB中的至少一种。其添加量也可以基于行业成型要求进行调整，例如，可以为前驱粉末质量的2～4％；
[0026]本专利技术中，球磨介质可以是行业内技术人员所公知的湿法球磨介质，例如，可以为无水乙醇。球磨介质的用量可根据球磨需要进行调整，例如，以前驱粉末为基准，其含量可以为0.6～1.0mL/g。
[0027]本专利技术中，球磨过程中，球料质量比可根据行业内常规公知制备规律以及要求进行调整，例如可以为(4～8):1；
[0028]本专利技术中，球磨时间可根据需要进行调整，例如可以为48h～96h；
[0029]本专利技术中，所述喷雾干燥制粒方式可为压力式或离心式喷雾干燥造粒。获得球形
粉末松装密度(1.3～1.5)g/cm3，流动性56～65s，粉末粒径范围为70～170μm。
[0030]本专利技术中，所述的压制成型可以为近净成形制备工艺。例如，将球形粉末填充至特定产品模具中进行压制成型。压制成型阶段的压力例如为100～300MPa。
[0031]本专利技术中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，其特征在于，包括3.5
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4.0wt％的硼源、2.5
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3.0wt％的硅粉、0.5
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1.5wt％的钴粉、9
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14wt％的金属碳化物以及余量的铁；所述的硼源包括硼源a和硼源b；其中，硼源a为硼单质，硼源b为B4C、LaB6和Fe2B中的至少一种；所述的金属碳化物为Cr、W、Mo、V中的至少两种元素的碳化物。2.如权利要求1所述的高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，其特征在于，所述的硼源b中，至少包含LaB6；选择性包含Fe2B、B4C中的至少一种。3.如权利要求2所述的高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，其特征在于，所述的硼源b包括LaB6和Fe2B；优选地，LaB6和Fe2B的质量比为1：5～10。4.如权利要求2所述的高硼高硅粉末高速钢前驱粉末，其特征在于，所述的硼源b中，包括LaB6、Fe2B和B4C；优选地，LaB6、Fe2B和B4C的质量比为1：5～10：2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丰伟，康希越，陈帅鹏，张乾坤，陈豫章，
申请(专利权)人：长沙市萨普新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：