[发明专利]一种含钼铁基粉末锻造材料凸轮及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种含钼铁基粉末冶金材料凸轮及其制备工艺。该铁基粉末冶金材料凸轮由0.8%‑1.2%鳞片石墨、1.8%‑2.2%电解铜、2.1%‑2.4%微碳铬铁粉、1.2%‑1.6%钼铁粉、0.75%硬脂酸锌以及余量的雾化铁粉组成。所述凸轮通过粉末锻造工艺制得，粉末经配粉、压形、烧结后置于1050℃中保温25min，再经锻造，置于碳粉中冷却至室温。通过钼的加入细化组织，抑制珠光体转变，提高材料的淬透性，增加组织中马氏体与贝氏体的含量，提高材料的强度、硬度、耐磨性能。该粉末锻造工艺使凸轮材料接近于全致密化，能够改善凸轮强度不足等缺点。

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种含钼铁基粉末冶金材料凸轮及其制备工艺。

技术背景

凸轮是汽车发动机的关键零件，凸轮的好坏直接影响发动机的性能。现阶段使用的凸轮主要是通过铸造工艺制得，不仅制造工艺复杂、成本较高，并且凸轮内部易出现缩松、缩孔等缺陷，影响凸轮的性能。

粉末冶金具有成分调整灵活，制得的产品耐磨性能优异等特点，且采用粉末冶金工艺能降低成本，提高零件的使用性能，降低零件重量，保护环境等。但粉末冶金材料中孔隙的存在影响粉末冶金材料性能提高。粉末锻造是一种将粉末冶金与精密锻造相结合的近净成形工艺，应用此技术制得的材料能够接近全致密化，以改善粉末冶金材料强度不足的缺点。CN105983702A公开了一种粉末锻造制造汽车发动机连杆的方法，该方法通过混料、压制、烧结、锻造、热处理、表面喷丸强化等步骤制造连杆，提高了强度、耐磨性与抗冲击性，但Ni在铁中的扩散速度很慢，一般需要很高的烧结温度。

钼在粉末冶金材料生产中有一定应用。钼为碳化物形成元素，能够生成例如Fe₃Mo₃C等的复杂碳化物。钼生成的碳化物硬度高，熔点高，难以聚集长大，合金元素不易发生再分配，在高温下仍能保持较高的强度和硬度。碳化物还能提高回火温度，强化晶界。因此，Mo能够增强钢铁材料的强度、硬度、塑性、韧性。Mo能缩小奥氏体相区，甚至使其完全消失；还可以抑制奥氏体中碳的扩散，阻碍奥氏体长大，进一步推迟珠光体转变，细化珠光体组织。钼能使钢的Ms点下降，使TTT曲线右移，降低马氏体转变温度，提高钢的淬透性。钼能阻碍碳从马氏体中析出，提高回火抗力。在回火的过程中还能使残余奥氏体脱碳而转化为马氏体，提高硬度。但当钼含量较高时，由于固溶度不够而造成成分偏析，影响铁基粉末冶金材料的强度和硬度。CN1858288A公开了装配式粉末冶金中空凸轮轴凸轮材料，该发明中钼含量0.6%-1.0%，但钼含量1.0%时，造成碳化物在晶界处偏析，强度与表观硬度降低。

铬的作用与钼相似，同样可以缩小奥氏体相区，抑制珠光体转变。为碳化物元素，可强化晶界，提高强度、硬度等。Cu的熔点为1080℃，当铜熔化后形成液相，能润滑基体、促进烧结。Cu能扩大奥氏体相区，能与铁素体和奥氏体形成固溶体，起弥散强化作用。因此，铬和铜在铁基粉末冶金材料中有着广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种含钼铁基粉末锻造材料凸轮及其制备工艺，通过控制钼的含量以及锻造工艺促进扩散、细化组织、提高淬透性，进而达到提高含钼铁基粉末锻造材料凸轮强度、硬度、耐磨性能等的目的。

一种含钼铁基粉末锻造材料凸轮及其制备工艺，该含钼铁基粉末锻造材料凸轮的各组分百分比为：

鳞片石墨：0.8%-1.2%，电解铜：1.8%-2.2%，微碳铬铁粉：2.1%-2.4%，钼铁粉：1.2%-1.6%，硬脂酸锌：0.75%，剩余为铁粉。

进一步的，含钼铁基粉末锻造材料中铁为粒度小于100目的水雾化铁粉。

进一步的，鳞片石墨粒度小于300目；电解铜粒度小于200目，纯度99.9%；微碳铬铁粉粒度小于200目，铬含量65.5%；钼铁粉粒度小于200目，钼含量60.7%。

一种基于上述含钼铁基粉末锻造材料凸轮的制备工艺，该制备工艺具体为：