[发明专利]一种高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备方法

说明书

本发明提供一种高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备方法，包括配料、冶炼工艺、雾化、还原、后处理；所述高强度、高硬度水雾化预合金钢粉中的Mn含量为0.35‑0.55%，Ni含量为1.30‑1.55%，Mo含量为1.15‑1.40%。本发明所述的高强度、高硬度水雾化预合金钢粉烧结硬化后，烧结硬度平均达35.0‑37.5HRC，横向断裂强度平均达1042.6‑1109.1 MPa；其预合金钢粉的压缩性达6.69g/cm³,氢损值达0.14%，松装密度达3.01 g/cm³。

技术领域

本发明属于预合金钢粉领域，具体涉及一种高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备方法。

背景技术

我国铁基粉末冶金制品发展空间广阔，以汽车行业为例，我国年产汽车2000多万辆，但由于技术水平制约，我国每辆汽车上使用的铁基粉末冶金零件量不到5Kg，而欧洲、美国等发达国家每辆汽车上使用的铁基粉末冶金零件量已达14-19.5Kg。若我国每辆汽车增加9Kg铁基粉末冶金零件，每年将至少增加18万吨钢铁粉末和铁基粉末冶金零部件的需求。因此，提高我国钢铁粉末和铁基粉末冶金零件的制备水平对于我国铁基粉末冶金及相关产业发展具有重要意义。

粉末冶金技术能够以与制品形状极为相近的形状、高的尺寸精确度，来制造复杂形状的部件，因此，能够极大降低切削成本。因此，粉末冶金制品在多方面被用作各种机械、部件。并且近年来，为了实现部件的小型化、轻量化，提高粉末冶金制品强度的需求日益增加。特别是对铁基粉末制品的高强度化要求强烈。

粉末冶金用铁基粉末成形体一般通过如下操作来制造：向铁基粉末中混入铜粉、石墨粉等合金用粉末、以及硬脂酸、硬脂酸锂等润滑剂而制成铁基粉末混合粉，然后将其填充到模具中进行加压成形。根据成分，可以将铁基粉末分类为铁粉(例如纯铁粉等)、合金钢粉等。高强度、高硬度水雾化预合金钢粉是使粉末冶金材料加工过程中的烧结和热处理（渗碳热处理、光亮热处理等）结合成一道工序制备的材料，其材料的生产过程更有效，产品经济效益更高。

目前，一些欧美国家已经成功开发了专门为烧结硬化工艺而专门设计的预合金钢粉。瑞典HoganasAB公司、美国Hoeganaes公司和加拿大Quebec Metal Powder金属粉末公司是国际上著名的粉末生产企业，他们已成功研发出多种烧结硬化用粉。烧结硬化正逐步成为一种低成本生产、高强度、高硬度粉末冶金铁基结构零件的工艺方法，其中加拿大QuebecMetal Powder金属粉末有限公司设计开发了ATOMET4601、ATOMET4701、ATOMET4801等预合金水雾化钢粉，美国Hoeganaes公司开发了FLC-4608预合金钢粉产品，采用其烧结硬化工艺制备的产品已用于电动工具、家庭用具、机械及汽车制造等多个行业。

目前国内在该方面的的研究和应用都比较少，更重要的是我国的预合金钢粉工艺技术和相关设备均起步较晚，在没有优良的基粉做支撑，没有完善配套的工艺及设备，极大地限制了对高强度、高硬度的预合金钢粉的技术发展。目前国内使用的烧结硬化预合金钢粉大多从国外进口，价格昂贵。

申请人发现，目前的高强度、高硬度水雾化预合金钢粉在烧结硬化材料的应用中，均是通过添加合金元素来延迟奥氏体转变为铁素体与渗碳体，以利于形成马氏体，提高淬透性，但是在此过程中会添加过多的铬、锰元素；而该铬、锰元素易于氧化，烧结过程中难被还原，其氧化物分布在基体的晶界，会导致烧结硬化后基体材料的性能降低。

进一步的，申请人还发现，在高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备过程中，其预合金生粉在水雾化及脱水烘干过程中存在有氧化现象，且其氧化物在常规还原状态下易于被还原；再叠加前述的铬、锰元素易于氧化，且其氧化物在常规还原状态下难以被还原；两者共同影响，造成产品氢损较高，严重制约预合金钢粉的深度应用和推广。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备方法，以实现以下发明目的：