一种锁具、奥氏体不锈钢粉末冶金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锁具、奥氏体不锈钢粉末冶金材料及其制备方法，属于锁具技术领域。本发明专利技术的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其原料包含如下质量百分比的组分：98.0～98.73％低硫、低氮奥氏体不锈钢粉、0.25％～0.45％铋粉、0.01％～0.02％钛粉和0.01％～0.03％氮化钛粉，其中低硫、低氮奥氏体不锈钢粉中S≤0.015％、N≤0.006％；其制备过程为：原料混合、生坯压制成型、真空烧结和固溶处理。本发明专利技术既保证了基体本身的高致密度需求，又最大程度利用纳米级TiN相的细晶、沉淀强化作用来减轻高铋含量造成的材料钻孔开裂倾向，所得奥氏体不锈钢粉末冶金材料耐蚀性强，且完全满足连续化钻孔加工要求，可用于制作加工高端耐蚀锁具用锁体材料的零部件。锁体材料的零部件。锁体材料的零部件。

【技术实现步骤摘要】
一种锁具、奥氏体不锈钢粉末冶金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锁具
，更具体地说，涉及一种锁具、奥氏体不锈钢粉末冶金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锁体材料主要用于加工成方锁、扁椭锁和葫芦锁等防盗锁具。锁体按材质主要分为铜锁、铁锁、锌合金锁、铝合金锁和不锈钢锁。铜锁机械性能、耐腐蚀性能、加工性能和表面光洁度较好，但价格昂贵；铁锁成本较低、钻孔加工性能好，但塑性差、易开裂和生锈，一般需要外加镀层；锌合金锁成本较低，但强度和防锈能力较差；铝合金锁成本也低，但质软且轻，安全性也差。
[0003]不锈钢因具有优异的耐腐蚀性、耐热性、强韧性以及适中的生产成本和寿命周期经济性等优势，已逐渐成为高端锁具制造企业青睐的原材料，其中以奥氏体不锈钢最为典型且应用最广。但是，奥氏体不锈钢具有导热性差、表面加工硬化严重和切屑不易折断等加工缺陷，是一种典型的难加工材料。随着锁具制造业朝着自动化、高效化和精密化发展，开发耐腐蚀且易钻孔奥氏体不锈钢锁体材料变得重要而迫切。
[0004]目前，常见的易切削奥氏体不锈钢主要为硫系易切削钢。如，公布号为CN112609134A、CN113684420A、CN111850407A、CN111621710A和CN105861955A等中国专利技术专利公开的易切削奥氏体不锈钢中硫含量较高(0.15％～0.55％)且含一定量的Se、Te和Bi。在钻孔过程中，Mn(S,Te,Se)对材料基体连续性的破坏作用以及局部应力集中效应能够起到良好的断屑效果，熔融态Bi可显著发挥断屑、提高刀具寿命和工件表面光洁度的作用。
[0005]但上述专利申请案中的材料在进行高速钻孔时，仍存在抗力大、排屑慢、钻头升温快等明显缺陷，无法满足高端锁具的连续化钻孔加工要求。同时，MnS/MnSe/MnTe被公认为是点蚀萌生的主要起源，对材料的耐蚀性能危害极大，以硫系奥氏体不锈钢为材质的锁体在使用过程中容易锈蚀变黄，美观度变差。此外，硫系易切削不锈钢冶炼、回收熔炼和湿式切削过程产生的大量含S烟气、冷却废液还会严重污染环境。
[0006]因此，随着国家环保政策的逐渐严苛以及对高端锁具的美观持久性和可连续化高速钻孔加工需求的提高，亟待开发出新一代耐蚀、易钻孔的低硫奥氏体不锈钢锁体材料。

技术实现思路

[0007]1、要解决的技术问题
[0008]本专利技术的目的在于提供一种锁具、奥氏体不锈钢粉末冶金材料及其制备方法，以克服现有锁具用易切削奥氏体不锈钢中因硫含量较高，在进行高速钻孔时，存在压下抗力较大、粘刀且断屑能力差等缺陷，从而不能有效应用于高端锁具的不足。
[0009]2、技术方案
[0010]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0011]本专利技术的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其原料包含如下质量百分比的组分：
98.0～98.73％低硫、低氮奥氏体不锈钢粉、0.25％～0.45％铋粉、0.01％～0.02％钛粉和0.01％～0.03％氮化钛粉，其中低硫、低氮奥氏体不锈钢粉中S≤0.015％、N≤0.006％。
[0012]本专利技术通过对奥氏体不锈钢粉末冶金材料的原料组成进行优化设计，以低硫、低氮奥氏体不锈钢粉为主要原料，通过额外配加较高含量的铋粉，同时辅以钛粉和氮化钛的共同作用，从而可以采用粉末冶金工艺来生产该奥氏体不锈钢材料，同时还可有效提高所得奥氏体不锈钢材料的切削性能，并能够保证所得材料组织的致密性，防止发生开裂现象。该奥氏体不锈钢冶金材料既可满足高端不锈钢锁具的清洁、可连续工业化生产需求，又能满足其连续化钻孔和切削加工要求，因此可用于生产高端耐蚀挂锁或防盗门锁等锁具材料。
[0013]具体的，本专利技术中各原料组分的主要作用如下：
[0014]奥氏体不锈钢是高端不锈钢锁具使用最为广泛且耐蚀性最好的材质类型，低硫含量可保证不锈钢锁具在长时间使用时不易锈蚀变黄和美观度变差，低N含量可保证加Ti后不会生成大于1μm的大尺寸TiN。
[0015]Bi具有高沸点(1564℃)、低熔点(271℃)和低溶解度的特性，其在高温下主要以细小液滴状单质存在于晶内或以液态铋膜形式偏聚于晶界上，可增加粉末高温压制过程的粘结效果，提高致密度。Bi在不锈钢钻孔过程主要起润滑刀具和熔融脆化作用，可明显提高不锈钢的切削性能但不恶化其耐蚀性能。
[0016]Ti既可大大抑制奥氏体不锈钢基体中碳的扩散，减少贫铬区，从而提高钢的抗晶间腐蚀能力，又能与烧结材料孔隙中的氧、氮结合并生成有序TiO
x
、TiN细小强化相，从而提高材料的致密性和力学性能，减轻其高温烧结及钻孔过程的开裂倾向。
[0017]需要说明的是，近年来，本申请的专利技术人一直致力于锁具材料及其制备工艺的研究，并取得了不少研究成果，如中国专利申请号为202211207130.3的专利技术专利申请即公开了一种高铋节硫型易切削耐蚀奥氏体不锈钢及其制备方法，但该申请案一方面难以保证铋在晶界、晶内大量、均匀析出及基体的切削性能稳定，另一方面也无法避免轧材心部大尺寸硬质相TiN析出造成的轧材心部切削性能恶化。
[0018]综上所述，本专利技术通过添加较多的Bi，借助其熔融脆化、润滑和抑制切屑瘤作用可有效提高奥氏体不锈钢锁具材料钻孔过程的断屑、排屑能力、刀具寿命和加工效率，但Bi含量较多，会导致材料的加工性能变差，在钻孔过程中易发生开裂。而TiN熔点高达2930℃，化学性质不活泼，在烧结温度下不会明显回溶，呈弥散分布可钉扎奥氏体晶界，阻止烧结过程的奥氏体晶粒长大，增加晶界面积，从而能降低Bi在晶界的偏聚量，有效减轻材料在烧结及钻孔过程的开裂倾向，尤其是在高铋含量下。同时通过钛粉的添加可以与氮、氧结合，形成纳米级TiN(
‑
TiO
x
)相，进一步细化晶粒，并使孔隙减小，提高材料的致密性，防止发生开裂。此外，本申请可将几种粉末材料一起混合通过粉末冶金工艺进行制备，从而使其他粉末包裹于铋的表面，防止铋下沉，因而能够保证混合的均匀性及制备所得材料的质量。
[0019]更进一步的，其原料组成满足以下公式要求：0.06≤w(钛粉+氮化钛粉)/w(铋粉)≤0.1，从而一方面可有效降低Bi的晶界偏聚量，减轻材料在烧结及钻孔过程的开裂倾向，另一方面可防止奥氏体组织过于细小、基体强度过高，造成材料钻孔加工性能恶化。
[0020]更进一步的，所述低硫、低氮奥氏体不锈钢粉的尺寸为500～600目，铋粉尺寸为800～1000目，Ti粉尺寸为1500～2000目，TiN粉尺寸为50nm～100nm。
[0021]本专利技术进一步通过对奥氏体不锈钢粉、铋粉、钛粉和氮化钛粉的尺寸分布进行优化设计，从而一方面可大大减轻各原料混合时因密度差异大造成的组分偏析，保证所得烧结产品的性能稳定性，另一方面有利于进一步保证在烧结过程中形成由细小Bi
‑
TiN(
‑
TiO
x
)相钉扎奥氏体晶粒的细晶组织，从而可进一步提高材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，其原料包含如下质量百分比的组分：98.0～98.73％低硫、低氮奥氏体不锈钢粉、0.25％～0.45％铋粉、0.01％～0.02％钛粉和0.01％～0.03％氮化钛粉，其中低硫、低氮奥氏体不锈钢粉中S≤0.015％、N≤0.006％。2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，其原料组成满足以下公式要求：0.06≤w(钛粉+氮化钛粉)/w(铋粉)≤0.1。3.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，所述低硫、低氮奥氏体不锈钢粉的尺寸为500～600目，铋粉尺寸为800～1000目，Ti粉尺寸为1500～2000目，TiN粉尺寸为50nm～100nm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，该奥氏体不锈钢粉末冶金材料的金相组织主要为奥氏体组织，且奥氏体晶界分布有Bi相和细小TiN相，其Bi相和TiN相尺寸分别为50nm～2000nm和50nm～150nm。5.根据权利要求4所述的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，所述奥氏体组织的晶粒尺寸为13μm～20μm，其致密度大于99％。6.根据权利要求4所述的一种奥氏体不锈钢粉末冶金材料，其特征在于，其原料中含有0.5％～1.0％的粘结剂和0.5％～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：万勇，温永红，田莉杰，刘明启，汤传圣，张雪鉴，赵晴晴，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：