[发明专利]一种低碳合金钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种低碳合金钢的制备方法，所述低碳合金钢包括以下质量百分比的组分：0.4‑0.6％的C，1.5‑2.5％的Ni，0.2‑0.5％的Mo，不超过1.0％的Si，余量为Fe及不可避免的杂质，包括以下步骤：(1)制备Ni、Mo、Si、Fe雾化合金粉末；(2)将雾化合金粉末与羰基铁粉按质量比为1：3混合得到预混料；(3)将预混料与粘结剂混合进行密炼，再经注射成型机注射成型；(4)采用硝酸催化脱脂；(5)烧结。本发明采用雾化合金粉末与羰基铁粉混合制备预混料，可以明显提升预混料的振实密度，易于烧结，最终制备得到的产品的综合性能更加优异。

技术领域

本发明属于钢材料领域，尤其涉及一种低碳合金钢的制备方法。

背景技术

金属注射成型(Metal Injection Molding，简称MIM)是将现代塑料注射成型引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金技术。一般可以制成粉的金属或合金均可利用金属注射成型加工，其广泛适用于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求的制品。金属注射成型本工艺一般包括以下步骤：(1)将金属或合金粉末与粘合剂混合；(2)喂料；(3)注射成型；(4)脱粘；(5)烧结。

低碳合钢是指合金元素总量小于5％的合金钢，低碳合钢在工程机械、船舶、桥梁、高层建筑、锅炉及压力容器、电力、各种车辆的制造中得到了广泛的应用。传统低碳合金钢的制备方法通常存在诸多缺陷，最明显的为其综合性能偏低(抗拉强度与屈服强度值偏低)，烧结温度过高，制备工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种低合金钢的制备方法，该方法将金属注射成型技术应用于低碳合金钢的生产，制备得到的低碳合金钢的综合性能优异，制备工艺简单。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种低碳合金钢的制备方法，所述低碳合金钢包括Fe及以下质量百分比的组分：0.4-0.6％的C，1.5-2.5％的Ni，0.2-0.5％的Mo，不超过1.0％的Si，包括以下步骤：

(1)通过雾化法制备Ni、Mo、Si、Fe雾化合金粉末，其中，控制雾化合金粉末中Ni、Mo、Si、Fe的质量百分比分别为：7.5-8.5％、1.2-1.6％与1.0-2.4％，余量为Fe；

(2)将步骤(1)中得到的雾化合金粉末与羰基铁粉按质量比为1：3混合得到预混料，其中，控制所述羰基铁粉中C含量为0.65-0.72％；

(3)将步骤(2)中的预混料与粘结剂混合进行密炼，密炼均匀后进行破碎得到粒状喂料，再经注射成型机注射成型；

(4)采用硝酸催化脱脂；

(5)烧结。

上述制备方法中，优选的，所述羰基铁粉为未还原的羰基铁粉(含碳量高)与还原后的羰基铁粉(含碳量低)的混合粉末。采用上述配比的原料，允许羰基铁粉中含有碳，因此，羰基铁粉可以采用未还原的羰基铁粉，而未还原的羰基铁粉与还原后的羰基铁粉相比，前者的价格更低，采用其二者的混合粉末，整个原料的成本更低。

上述制备方法中，优选的，控制所述雾化合金粉末的D50为10-12μm，控制所述预混料的D50为6-8μm。

上述制备方法中，优选的，所述粘结剂包括以下重量份的组分：POM：80份，PE：50份，EVA：50份，PP：5份，SA：5份；所述步骤(3)中预混料与粘结剂的质量比为(1-2)： 1。

上述制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述密炼的工艺为：密炼温度为190-200℃，持续时间为1.5-2.5h，转速为100-130r/min。

上述制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述注射成型的工艺为：注射速度为5-10cm³/s，成型温度为110-130℃，压力为90-105MPa，保压时间为1-5s。