[发明专利]一种粉末热锻低合金钢及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种粉末热锻材料低合金钢及其制备工艺。该低合金钢各组分为：碳0.8‑1.2wt.%、铜1.8‑2.2wt.%、钼1.44‑1.56wt.%，剩余为铁。所述材料通过粉末热锻工艺制得，粉末经配粉、压形、烧结后置于通有N₂保护的箱式炉中加热至950‑1000℃，保温20min，再经63t摩擦压力机锻造，锻造压力为1000MPa，模具预热温度300℃，锻态试样于空气中冷却至室温。本发明将1.44‑1.56wt.%钼的加入细化组织、提高材料的淬透性、增加组织中贝氏体与马氏体的含量，提高了材料的静态力学性能与动态摩擦性能，粉末热锻工艺使材料接近于全致密化，改善了材料强度不足等缺点。

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种粉末热锻材料低合金钢及其制备工艺。

技术背景

粉末热锻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，以改善传统粉末冶金材料孔隙率高、强度不足等缺点。CN107876752A公开了一种含钼粉末锻造凸轮的制造方法，该方法通过混料、压制、烧结、锻造等步骤制造汽车发动机凸轮，在提高凸轮强度、硬度与耐磨性的同时减少加工工序，减低生产成本。

粉末锻造从出现到现在一直受到国内外专家学者的广泛关注。近年来，国内外围绕粉末热锻的塑性成形理论及其屈服准则等做了大量的理论研究，在一定程度上丰富和完善了粉末锻造成形技术理论，但是生产应用方面的研究相对匮乏，尤其是在国内缺少成功的先例。例如，CN103276166A仅公开了一种粉末冶金制发动机连杆锻前加热方法，缺乏完备的热锻工艺参数相关的实验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末热锻低合金钢及其制备工艺，通过钼铁预合金粉的形式加入合金元素钼并控制钼的含量以及锻造工艺，达到提高粉末热锻材料密度、静态力学性能与动态摩擦性能等的目的。

一种粉末热锻低合金钢，以质量百分比计，各组分为：

碳 0.8-1.2wt.%、铜1.8-2.2wt.%、钼 1.44-1.56wt.%，剩余为铁。

上述粉末热锻低合金钢的制备工艺，包括如下步骤：

（1）配料：将粒度-100目、纯度高于99%的钼铁预合金粉，粒度-300目、纯度高于99.5%的鳞片石墨和粒度-200目、纯度99.9%的电解铜粉混合后，与0.75-0.8wt.%硬脂酸锌（硬脂酸锌占前述混合粉末0.75-0.8wt.%）机械混合；

（2）压制：将上述混合粉末双向压制成生坯；

（3）保护气氛下烧结；

（4）锻前加热：将上述烧结体埋入固体碳粉中，在氮气保护下加热，其中，加热温度为950-1000℃，保温时间为15~25min；

（5）锻造：将加热后的烧结体迅速取出，装入热锻模中进行锻造，锻造设备为63t摩擦压力机，锻造力为1000MPa，模具预热温度300℃，锻造后的试样置于空气中冷却至室温。

进一步的，步骤（1）中，所述的机械混合是将原料于混料机中混合30min。

进一步的，步骤（2）中，生坯的尺寸为32mm*13mm*8mm，密度为6.5±0.1g/cm³，压制压力为500MPa。

进一步的，步骤（3）中，保护气氛采用90vol.%N₂+10 vol.%H₂。

进一步的，步骤（3）中，烧结采用连续式工业网带炉，烧结温度为1120℃，保温时间为30min。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：