一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体与MIM成型工艺制造技术

本发明专利技术属于金属粉末注射成型技术领域，尤其涉及一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体与MIM成型工艺。该MIM粉体，由以下重量百分比的金属粉末组成：的C 0.0～0.6％、Cr 2.0～3.5％、Ni 11.0～14.0％、Co 14.0～17.0％、Mo 1.5～2.5％、余量的Fe和杂质，所述MIM粉体的粒径≤50μm。该MIM成型工艺通过对原料成分以及热脱脂和烧结工艺的改进，制备得到屈服强度≥1800MPa，延伸率≥5％，硬度52～58HRC的超高强度高韧钢零件。度高韧钢零件。

【技术实现步骤摘要】
一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体与MIM成型工艺


[0001]本专利技术属于金属粉末注射成型
，尤其涉及一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体与MIM成型工艺。

技术介绍

[0002]随着消费者对于移动智能终端功能需求的不断升级，折叠屏手机成为智能手机新的增长点。折叠屏方案可以很好的兼顾大屏幕与小体型之间的矛盾，赋予了智能手机更新潮的外观及更丰富的使用体验。但折叠屏手机的重量相比传统手机更重，在一定程度上会降低手机的便携性，影响用户体验。在不影响折叠屏手机功能的情况下，采用更精密、更轻薄、高强度的铰链是实现折叠屏手机减重的重要途径之一。目前，折叠屏手机铰链常用的17
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4PH和420W不锈钢，受制于材料本身的极限强度，难以满足铰链减薄和强化的需求。因此，亟需开发一种具有高强度、高韧性、抗疲劳性好的超高强度高韧钢，用于制作高精度铰链，达到折叠屏手机减重的效果。
[0003]金属粉末注射成型(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)技术，是将现代塑料注射技术引入粉末冶金领域，而形成的一门新型粉末冶金成型技术。MIM技术利用模具注射成型坯件并通过烧结快速制造高精度、三维形状复杂的零件，且特别适应于大批量生产，在折叠屏手机铰链零部件的生产中得以广泛应用。
[0004]目前，通过MIM技术成型的金属零部件，难以同时达到超高强度和高韧性的要求。申请号为202010154524.1的中国专利技术专利公开了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，材料成分为Ni 17.0～18.0％，Co 8.5～9.5％，Mo 4.5～5％，余量为Fe，经烧结和热处理后屈服强度仅达到1350MPa，延伸率6％；申请号为202010852638.3的中国专利技术专利公开了一种注射成型超高强度钢，材料成分为C<0.1％，Ni 15.5～19.5％，Co 7.0～10.0％，Mo 4.0～6.0％，Ti<1.5％，余量为Fe，尽管屈服强度可以达到1500MPa级别，但延伸率最高仅达到6％，且随着屈服强度的提高，延伸率降低；申请号为202010200648.9的中国专利技术专利公开了一种耐蚀钢复杂零件的MIM工艺，材料成分为C<0.1％，Cr 11.0～15.0％，Ni10.0～14.0％，Mo 0.5～2.0％，Si<0.5％，Mn<0.5％，Ti 1.0～4.0％，余量为Fe，热处理后的材料延伸率12～13％，但屈服强度仅达到1500MPa；申请号201410248360.3的中国专利技术专利公开了一种金属粉末注射成型高强度马氏体时效钢的方法，材料成分为C≤0.08％，Ni 17.0～19.0％，Co 8.0～10.0％，Mo 4.5～6.5％，余量为Fe及不可避免的杂质，尽管延伸率≥10％，但强度仍然较低，仅抗拉强度可以达到1500MPa。
[0005]因此，开发一种屈服强度≥1800MPa，同时延伸率≥5％的超高强度高韧钢零件的MIM成型工艺，用于制造具有超高强度高韧且三维形状复杂的金属零部件，满足3C、工具、汽车等行业对高性能零件的需求，具有重要的技术及经济意义。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种1800MPa
级超高强度高韧钢的MIM粉体与MIM成型工艺。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体，包括以下重量百分比的金属粉末：C 0.0～0.6％、Cr2.0～3.5％、Ni 11.0～14.0％、Co 14.0～17.0％和Mo 1.5～2.5％，所述MIM粉体的粒径≤50μm。
[0008]本专利技术的另一技术方案为：一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM成型工艺，包括以下步骤：
[0009]S1：将上述的MIM粉体与黏结剂捏合制得喂料，然后对喂料进行破碎和/或造粒；
[0010]S2：将经破碎和/或造粒后的喂料注塑成型为生坯；
[0011]S3：将生坯进行催化脱脂；
[0012]S4：经催化脱脂后的生坯在0～50kPa的惰性气体气氛的环境中，依次进行热脱脂、脱氧脱碳和烧结，得到烧结件；
[0013]S5：烧结件依次进行固溶处理、深冷处理和时效处理，得到超高强度高韧钢。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的1800MPa级超高强度高韧钢零件的MIM成型工艺，通过对原料成分以及热脱脂和烧结工艺的改进，制备得到屈服强度≥1800MPa，延伸率≥5％，硬度52～58HRC的超高强度高韧钢零件。该工艺具有简便、经济、高效的特点，能够在短时间内大批量制作具有超高强度、高韧性、高硬度的具有三维复杂形状的金属零部件。所得超高强度高韧钢零件的强度和硬度都显著高于现有MIM工艺制备得到的钢零件，使其能够满足于3C、工具、汽车等行业对高性能零件的需求，特别适合大批量生产三维形状复杂的且对性能要求高的金属零部件。
具体实施方式
[0015]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
[0016]本专利技术最关键的构思在于：通过对原料成分以及热脱脂和烧结工艺的改进，制备得到屈服强度≥1800MPa，延伸率≥5％，硬度52～58HRC的超高强度高韧钢零件。
[0017]本专利技术的一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体，包括以下重量百分比的金属粉末：C 0.0～0.6％、Cr 2.0～3.5％、Ni 11.0～14.0％、Co 14.0～17.0％和Mo 1.5～2.5％，MIM粉体的粒径≤50μm。
[0018]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：MIM粉体中Co是提高钢材强度的元素，通过与Mo元素的协同作用，可以使钢的强度得到提升，但对于韧性贡献很小；Ni是提高钢材韧性的元素，但Ni元素会使钢的Ms点降低，不利于形成全马氏体；因此，采用特定比例的Co与Ni金属，是保证钢材具有高强度和高韧性的前提条件。
[0019]进一步地，包括以下重量百分比的金属粉末：C 0.1～0.4％、Cr 2.0～3.5％、Ni 11.0～13.0％、Co 15.0～17.0％和Mo 1.5～2.0％，MIM粉体的粒径≤25μm。
[0020]从上述描述可知，通过对原料组分中各个元素更为精准的控制，能够进一步提升所得钢零件的强度、韧性和硬度。
[0021]进一步地，还包括重量百分比为0～2.02％的杂质，以及余量的铁。
[0022]进一步地，杂质中各元素的重量占MIM粉体的重量的百分比如下：Mn≤1.0％、Si≤1.0％、S≤0.01％和P≤0.01％。
[0023]本专利技术的另一技术方案为：一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM成型工艺，包括
以下步骤：
[0024]S1：将上述的MIM粉体与黏结剂捏合制得喂料，然后对喂料进行破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体，其特征在于，包括以下重量百分比的金属粉末：C 0.0～0.6％、Cr 2.0～3.5％、Ni 11.0～14.0％、Co 14.0～17.0％和Mo 1.5～2.5％，所述MIM粉体的粒径≤50μm。2.根据权利要求1所述的1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体，其特征在于，还包括重量百分比为0～2.02％的杂质，以及余量的铁。3.一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将权利要求1或2所述的MIM粉体与黏结剂捏合制得喂料，然后对喂料进行破碎和/或造粒；S2：将经破碎和/或造粒后的喂料注塑成型为生坯；S3：将生坯进行催化脱脂；S4：经催化脱脂后的生坯在0～50kPa的惰性气体气氛的环境中，依次进行热脱脂、脱氧脱碳和烧结，得到烧结件；S5：烧结件依次进行固溶处理、深冷处理和时效处理，得到超高强度高韧钢。4.根据权利要求3所述的1800MPa级超高强度高韧钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述热脱脂的具体步骤为：以0.1～10℃/min的升温速率将环境温度从室温升至250～350℃，保温0～180min；继续以0.1～10℃/min的升温速率升至400～500℃，保温0～180min；继续以0.1～10℃/min的升温速率升至550～800℃，保温0～180min。5.根据权利要求3所述的1800MPa级超高强度高韧钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述脱氧脱碳的具体步骤为：控制炉内气体压...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐向明，朱旭，严登，梁肖，代喜凤，蒋卫红，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：