[发明专利]一种制造高密度零件的粉末冶金材料及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其加工工艺，具体地说是一种制造高密度零件的粉末冶金材料及其加工工艺。其用于制造的零件密度在7.2g/cm³-7.4g/cm³之间。

背景技术

粉末冶金材料中Fe-Cu-C成份，是应用最为广泛的材料配方。常规生产工艺制造零件密度最高在7.2g/cm³以下,尽管生坯密度能够达到7.2g/cm³。但随着烧结过程中温度达到1080℃-1085℃时，铜元素发生物质迁移，铜向铁基体骨架渗透，引起零件体积膨胀。烧结后密度将降到只有7.09g/cm³左右。尽管生坯密度做到较高值，但由于烧结膨胀，最终制品密度达不到要求。零件的机械性能就不能满足设计要求。如果需要提高到7.4g/cm³。常规的办法需要通过如复压复烧、渗铜等工艺制得。虽然都能达到，但制造工艺相对复杂、成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种组成合理，加工工序简单，制造的零件密度在7.2g/cm³-7.4g/cm³之间，抗磨耐压和自润滑性能高的的粉末冶金材料及其加工工艺。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种制造高密度零件的粉末冶金材料，其特征是：其粉末冶金铁基合金原料的组成（重量%）为：C 0.2-0.3，P 0.2-0.6，Cu 0-4，Mo 0-0.5，余量Fe。

本发明上述制造高密度零件的粉末冶金材料的加工工艺，其特征是：首先按配比将粉末冶金原料在混料机中混合均匀，而后使用粉末冶金压机压制成形，压制的生坯密度为7.2g/cm³-7.25 g/cm³；高温烧结，烧结温度1120-1200℃，烧结时间30-40分钟；用网带式热处理炉处理，淬火温度830-840℃，保温时间1.5-2小时；回火采用180℃的低温回火，保温2小时；而后机加工得到密度在7.2g/cm³-7.4g/cm³之间的粉末冶金零件。

本发明是通过调整碳含量抑制铜引起的零件烧结膨胀；并向材料中加入磷元素，在高温烧结时强烈收缩来提高零件密度。同时使用美国润滑剂APEX提高生坯密度。对照现有技术，其材料组成合理，制造成本较低、工艺简单，制造的零件密度在7.2g/cm³-7.4g/cm³之间。本发明解决了常规制造粉末冶金高密度零件的不足。不仅降低了制品成形时的压力，更重要的是可以获得高密度粉末冶金零件。

具体实施方式

一种制造高密度零件的粉末冶金材料，其粉末冶金铁基合金原料的组成（重量%）为：C：0.2-0.3，P：0.2-0.6，Cu：0-4，Mo：0-0.5，余量Fe。

本发明上述制造高密度零件的粉末冶金材料的加工工艺，首先按配比将粉末冶金原料在混料机中混合均匀，润滑剂使用美国APEX，而后使用粉末冶金压机压制成形，压制的生坯密度为7.2g/cm³-7.25 g/cm³；而后高温烧结，烧结温度1120-1200℃，烧结时间30-40分钟；用网带式热处理炉，淬火温度830-840℃，保温时间1.5-2小时；回火采用180℃的低温回火，保温2小时；而后机加工得到密度在7.2g/cm³-7.4g/cm³之间的粉末冶金零件。

本发明材料组成合理，材料中降低碳的使用量，碳量高会降低铁粉的压缩性能。调整碳的使用量，碳量为0.2%-0.3%，该含碳量可以抑制铜向铁基体中扩散，降低零件的烧结膨胀率。使用美国润滑剂APEX，可以将生坯密度提高到7.2g/cm³以上。材料中加入磷元素，P含量为0.2%-0.6%，适当的加入磷元素，使材料在烧结过程中表现出收缩的趋势。在1120℃-1200℃温度区间高温烧结，使材料烧结时强烈收缩。本发明提高了生坯密度，降低了烧结膨胀率。制造成本较低、工艺简单，制造的零件密度在7.2 g/cm³-7.4g/cm³之间。本发明解决了常规制造粉末冶金高密度零件的不足。不仅降低了制品成形时的压力，更重要的是可以获得高密度粉末冶金零件。

实施例1：一种粉末冶金材料，其粉末冶金铁基合金原料的组成（重量%）为：C:0.2，P：0.4，余量Fe。