一种高强度奥氏体不锈钢粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度奥氏体不锈钢粉末及其制备方法。现有的不锈钢粉末不能在保留期良好耐腐蚀性及无磁的前提下，拥有更好的强度及硬度。本发明专利技术的不锈钢粉末按重量百分比计算，碳含量≤0.10wt.％，氧含量≤0.20wt.％，氮含量≤0.20wt.％，Cr：15％

【技术实现步骤摘要】
一种高强度奥氏体不锈钢粉末及其制备方法


[0001]本专利技术属于粉末注射成形的材料领域，尤其涉及一种高强度奥氏体不锈钢粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]粉末注射成型是一种将塑料注射成形技术引入到粉末冶金领域而形成的一种全新零部件成形加工技术。它是将粉末(金属粉、陶瓷粉)与有机粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后再注射成形，获得成形坯，再经过脱脂处理后烧结致密化成为所需要成品。该工艺由于是净尺寸成形，具有材料利用率高、可直接成形为复杂形状、批量生产效率高、尺寸精度高等优点，自90年代以来持续获得快速发展，各类材料采用注射成形工艺也越来越多得到成功商业应用。
[0003]奥氏体不锈钢因其具有优良的耐腐蚀性能及力学性能，被广泛应用与装饰，厨具，电子产品等领域，比较有代表性的为304及316L，但奥氏体不锈钢因为无法通过热处理大幅提高其强度及硬度，在传统铸造领域，可以通过加工硬化提高其强度及硬度，但是在大量变形加工后，奥氏体组织产生了形变诱发马氏体，出现了磁性，无法满足对磁性能的要求，因此在对力学性能有更高要求的领域中应用受限。因此，怎样使奥氏体不休钢保留期良好耐腐蚀性及无磁的前提下，拥有更好的强度及硬度成为了新的研究方向。
[0004]专利公布号CN105839022B公布了一种高硬度无磁无镍不锈钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C：0.15～0.20％，Si：0.2～0.8％，Mn：17.0～19.0％，Cr：13.5～14.5％，N：0.25～0.30％，Cu：0.5～0.8％，B：0.0015～0.0040％，硬度为HV 425～497，屈服强度为1100～1350MPa，磁性相含量为0％。
[0005]但其成分中有0.25～0.30％的氮含量，对于金属粉末注射成型来说，氮含量的添加需要在烧结过程中通过氮气气氛进行渗入，但是材料在烧结中伴随着致密化，渗氮会非常不均匀，因此容易出现不同部位氮含量及性能不均匀的情况。
[0006]专利公布号CN112981231B公开了一种高锰氮奥氏体不锈钢粉末，涉及合金材料粉末制备
，其特征在于：所述高锰氮奥氏体不锈钢粉末还包括按重量百分比计算的如下成分，Mn：9.00％
‑
10.00％、S：≤0.003％、P：≤0.05％、Si：0.30％
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0.80％、Cr：13.00％
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15.00％、Ni：1.00％
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2.00％、B：0.002％
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0.004％、Cu：0.20％
‑
1.0％，其经过注射成型烧结后的屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥40％，硬度≥85HRB，但是对于金属粉末注射成型来说，降温时冷却速度较慢，固溶到基体中的氮会析出并与铬形成化合物，导致材料基体贫铬，对耐腐蚀性造成很大影响，后续还需做固溶处理以将氮重新固溶与基体，工艺流程复杂，成本较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对上述问题，提供一种高强度奥氏体不锈钢粉末及其制备方法，保证其耐腐蚀性及无磁性的前提下，提高了材料的强度及硬度。
[0008]本专利技术采取如下技术方案：一种高强度奥氏体不锈钢粉末，其特征在于包括以下组分：按重量百分比计算，碳含量≤0.10wt.％，氧含量≤0.20wt.％，氮含量≤0.20wt.％，Cr：15％
‑
17％，Mn：6％
‑
8％，Mo：3％
‑
5％，Ni：5％
‑
11％，Si：≤1.0％，P：≤0.03％，S≤0.03％，Fe为余量。
[0009]作为优选，所述粉末的振实密度为4.5g/cm3
‑
5.0g/cm3，松装密度为3.9g/cm3‑
4.4g/cm3。
[0010]作为优选，所述的不锈钢粉末D10：3
‑
5μm，D50：11
‑
14μm，D90：25
‑
28μm。
[0011]本专利技术还公开了一种粉末注射成型产品制备方法，其特征在于，密炼机温度设置为170～190℃，搅拌转速为15～20r/min，加入权利要求1
‑
3任一所述的不锈钢粉末、聚合物粘接剂及偶联剂，搅拌0.5～2h，然后降低温度到160～180℃，加入润滑分散剂，继续搅拌0.5～2h，得到混合好的团状喂料开始制粒，制粒挤出转速10～20r/min，切粒转速10～20r/min，得到注射喂料，经脱脂烧结制成成品。
[0012]作为优选，所述的脱脂烧结过程如下：脱脂完成坯件放入烧结炉，1～6h升温到400～600℃，在400～600℃保温2～8h，通过加热分解脱除剩余的聚合物粘接剂，热脱脂完成粘接剂全部脱除干净，然后继续升温到烧结温度，经烧结、保温、降温后获得烧结致密的成品。
[0013]本专利技术利用上述方法制得的金属粉末烧结制品，其特征在于抗拉强度≥500Mpa，屈服强度≥200Mpa，延伸率≥40％，硬度≥150HV1，磁导率≤1.01。
[0014]本专利技术采用在传统高猛奥氏体不锈基础上，调整了材料成分，使其在烧结工艺中无须渗氮，拥有良好的耐腐蚀性及无磁性能的前提下，拥有更好的强度及硬度性能，且在烧结后无需做热处理工艺。通过在材料中添加一定量的Ni元素，使其在非氮气环境中也能全奥氏体化，达到无磁的目的，Mo元素的添加一方面提高耐腐蚀性，另一方面能减弱形成连续网状碳化物的倾向，细化晶粒，使得该材料在烧结无须渗氮，无须热处理，也能达到无磁和较高硬度的目的。
附图说明
[0015]图1是实施例1的显微金相图片200X及500X。
[0016]图2是实施例2的显微金相图片200X及500X。
[0017]图3是实施例3的显微金相图片200X及500X。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。
[0019]对比例1
[0020]金属粉末的成分如下：
[0021][0022]喂料：不锈钢金属粉末、粘结剂加入密炼槽，密炼槽升温至185℃，转速15r/min密炼0.5h；密炼槽降低温度到165℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，然后挤出制粒。
[0023]注射成型：常规注射工艺。
[0024]硝酸气氛热脱脂：脱脂温度110℃，脱脂时间：12h。
[0025]烧结：热脱脂工艺，4h升温到600℃，600℃保温3h。烧结工艺：1380℃/3h氩气保护气氛烧结。其性能结果如下：
[0026][0027]实施案例一：
[0028]按重量百分比计算，金属粉末的成分如下：
[0029][0030]喂料：不锈钢金属粉末、粘结剂加入密炼槽，密炼槽升温至185℃，转速15r/min密炼0.5h；密炼槽降低温度到165℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，然后挤出制粒。
[0031]注射成型：常规注射工艺。
[0032]硝酸气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度奥氏体不锈钢粉末，其特征在于包括以下组分：按重量百分比计算，碳含量≤0.10wt.％，氧含量≤0.20wt.％，氮含量≤0.20wt.％，Cr：15％
‑
17％，Mn：6％
‑
8％，Mo：3％
‑
5％，Ni：5％
‑
11％，Si：≤1.0％，P：≤0.03％，S≤0.03％，Fe为余量。2.根据权利要求1所述的一种高强度奥氏体不锈钢粉末，其特征在于所述粉末的振实密度为4.5g/cm3‑
5.0g/cm3，松装密度为3.9g/cm3‑
4.4g/cm3。3.根据权利要求1或2所述的一种高强度奥氏体不锈钢粉末，其特征在于D10：3
‑
5μm，D50：11
‑
14μm，D90：25
‑
28μm。4.一种粉末注射成型产品制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文鹏，张素荣，郑平根，
申请(专利权)人：杭州铭赫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：