CN101182620A - 耐腐蚀耐磨合金 - Google Patents

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安杰伊·L·沃伊切茨斯基
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Abstract

本发明涉及一种粉末冶金耐腐蚀耐磨工具钢制品及其合金。所述制品通过氮气雾化预合金的高铬、高钒、高铌粉末颗粒的热等静压成型制造。所述合金的特征在于非常高的耐磨性和耐腐蚀性，这使其特别适合用于制造高级轴承结构中的零件以及暴露于严酷的磨损和腐蚀条件(例如在塑料注射成型工业和食品工业中所经历的条件)下的机械部件。

Description

耐腐蚀耐磨合金
本申请是在2005年5月9日提交的美国专利申请第11/124,350号的部分继续申请。
技术领域
本发明涉及新型粉末冶金耐腐蚀耐磨工具钢，所述耐腐蚀耐磨工具钢与其他耐腐蚀耐磨工具钢相比提高了耐腐蚀性。
背景技术
为了令人满意地运行，在许多要求苛刻的用途(如在塑料注射成型工业中的螺杆和机筒)中使用的合金必须对磨损和腐蚀具有耐受性。工业中的加工参数(例如温度和压力)有提高的趋势，这使得对合金的要求不断提高，要求合金具有良好地承受由被加工材料导致的腐蚀作用和磨损的能力。此外，这些材料的腐蚀性和磨损性在不断地增加。
为了承受在操作期间施加的应力，工具钢还必须具有足够的机械性能，诸如硬度、弯曲断裂强度和韧度。此外，工具钢必须具有足够的热加工性、机械加工性和可磨削性，以确保能够制造所需形状和尺寸的部件。
耐磨工具钢的耐腐蚀性主要取决于在基体中的“游离”铬的量，即没有“束缚”在碳化物中的铬的量。由于富含铬的碳化物的形成，在基体中“游离”铬的量并非必然与总化学组成中的量相同。为获得良好的耐腐蚀性，全硬化工具钢必须在热处理之后的马氏体基体中含有至少12重量％的“游离”铬。
工具钢的耐磨性取决于初生碳化物的量、类型和尺寸分布，还取决于整体硬度。由于初生合金碳化物具有高硬度，所以其主要功能是提供耐磨性。在工具钢中常见的初生碳化物的所有类型中，富含钒的MC初生碳化物具有最高的硬度。通常，初生碳化物体积分数越高，工具钢的耐磨性越好，其韧性和热加工性越差。
耐腐蚀耐磨马氏体工具钢也必须含有相对较高水平的用以形成初生碳化物的碳和热处理响应(heat treatment response)。由于铬对碳有高亲合性，并与碳形成富含铬的碳化物，因此耐腐蚀耐磨工具钢必须含有超过用于耐腐蚀性所必需的量的铬以形成碳化物。
其中，市售的耐腐蚀耐磨马氏体工具钢包括如440C、CPM S90V、M390、Elmax和HTM X235等级别。尽管在这些合金中一些合金的总铬含量高达20重量％(例如M390)，但耐腐蚀性未必与期望的一样好。根据总化学组成和热处理参数，大量的铬脱离基体而被束缚在富含铬的碳化物中。这些被束缚的铬不能为耐腐蚀性做出贡献。
如在美国专利2,716,077中举出的例子，用于改善耐磨性和耐腐蚀性组合的一种做法是加入钒。通过这种形成合金的添加手段，形成了坚硬的富含钒的MC初生碳化物并束缚了一部分碳。由于钒对碳的亲合性较铬为高，在所有其他条件均相同(即总铬和总碳含量以及热处理参数)的情况下，在工具钢中钒的存在降低了富含铬的初生碳化物的量。
在马氏体基体中存在钼时，可进一步改善工具钢的耐腐蚀性。一个例子是Crucible 154 CM级，其基于Fe-1.05C-14Cr-4Mo体系。
发明内容
本发明的主要目的是提供具有显著改善的耐腐蚀性和耐磨性的耐磨耐腐蚀粉末冶金工具钢。在本发明的合金中，除钒之外，铌也用于进一步增加MC初生碳化物的量。由于铌具有比钒更高的对碳的亲合性，这使得减少了富含铬的初生碳化物量。
本发明依据以下发现，即向耐腐蚀耐磨工具钢中加入铌将导致形成富含铌的初生碳化物，所述富含铌的初生碳化物不溶解大量的铬。形成所述富含铌的碳化物的结果是在基体中更少的碳可供形成富含铬的碳化物。因此，更多的铬保持溶解在基体中并有助于更好的耐腐蚀性。通过优化钼的含量，进一步提高了耐腐蚀性。
所述合金通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造。通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型可获得均质微结构和组成，这对于合金的加工特性至关重要，并且可在较大的横截面上获得均一特性。所述微结构和特性使得本发明的合金特别适用作制造暴露于严酷的磨损和腐蚀条件(诸如在塑料注射成型工业、食品工业的条件等)下的机械部件的材料并且用于高级轴承用途。
为使本发明的合金获得所期望的耐磨性和耐腐蚀性组合，必须在所要求的范围内含有铬以及铌、钼和钒。具体而言，铌的含量在所要求的范围内时，溶解在MC初生碳化物中的铬的量减少，从而增加了基体中的“游离”铬的量。铌阻碍了富含铬的碳化物的形成，使得更大部分的铬保留在基体中，以使合金获得所期望的耐腐蚀性。因此，在所要求的限定范围内平衡铬、铌和钒的含量，使得过量的铬(超过与碳结合形成碳化物的量)保留在基体中以提供所期望的耐腐蚀性。加入钒和铌以直接获得耐磨性并间接改善耐腐蚀性。
已经发现，通过添加铌可改善本发明的高铬、高钒粉末冶金马氏体不锈钢合金的耐磨性、耐腐蚀性和硬度间的平衡。本发明的合金具有独特的耐腐蚀性和耐磨性组合，这是通过平衡其总体化学组成以及选择合适的热处理而实现的。
已发现添加铌将降低铬在(富含钒-铌的)MC初生碳化物中的溶解度，从而增加了在马氏体基体中“游离”铬的量。此外，热动力学计算已显示，与类似的富含钒的MC初生碳化物的碳亚晶格相比，在本发明的合金中所沉淀的富含钒-铌的MC初生碳化物的碳亚晶格具有更少的空隙(即含有更多的碳)：它们分别为(V，Nb)C0.83和VC0.79。因此，对于本发明的合金，需要较多的碳以沉淀富含钒-铌的碳化物，从而，可供沉淀富含铬的碳化物的碳较少。
为获得所期望的耐磨性和耐腐蚀性的组合以及良好的机械性能(如弯曲断裂强度、韧度和可磨削性)，本发明的合金通过氮气雾化来制造，以获得预合金的粉末颗粒。可在容器中对所述预合金粉末颗粒施加热等静压以进一步加工为棒形，或者可对所述粉末进行HIP/金属包层以形成近净形(near-net-shape)零件。
本发明提供通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造的耐腐蚀耐磨合金，所述粉末颗粒在以下组成限定的范围内，以重量百分比为计：碳，2.0～3.5，优选为2.3～3.2，更优选为2.7～3.0；硅，至多1.0，优选为至多0.9，更优选为至多0.70；锰，至多1.0，优选为至多0.8，更优选为至多0.50；铬，12.5～18.0，优选为13.0～16.5，更优选为13.5～14.5；钼，2.0～5.0，优选为2.5～4.5，更优选为3.0～4.0；钒，6.0～11.0，优选为7.0～10.5，更优选为8.5～9.5；铌，2.6～6.0，优选为2.8～5.0，更优选为3.0～4.0；钴，1.5～5.0，优选为1.5～4.0，更优选为2.0～3.0；氮，0.11～0.30，优选为0.11～0.25，更优选为0.11～0.20；以及余量的铁和伴随杂质。
为获得所期望的耐腐蚀性，需要根据以下等式用铬、钼、铌、钒和氮对碳进行平衡：
Cmin＝0.4+0.099×(％Cr-11)+0.063×％Mo+0.177×％V+0.13×％Nb-0.85×％N(等式1)
Cmax＝0.6+0.099×(％Cr-11)+0.063×％Mo+0.177×％V+0.13×％Nb-0.85×％N(等式2)
其中：
Cmin，Cmax-分别是合金的最小和最大的碳含量(重量％)；
％Cr、％Mo、％V、％Nb、％N-分别为铬、钼、钒、铌和氮的合金含量(重量％)。
所述合金在较低的回火温度即500～750回火后，在1％NaCl水溶液中测量的点蚀电位至少为250mV，在较高回火温度即975～1025回火后，该点蚀电位高于-100mV。
附图说明
图1显示从2150油淬以及在975下回火2小时+2小时+2小时的本发明的合金(04-099)的蚀刻微结构(放大500倍)。
图2是Fe-C-Cr-Mo-V-Nb-Co-N体系在14重量％Cr、3.5重量％Mo、9重量％V、3.5重量％Nb、2重量％Co和0.13重量％N时的垂直截面。
图3显示从2150油淬以及在975下回火2小时+2小时+2小时的本发明的合金(04-099)的背散射SEM图(放大1500倍)；
图4显示从2150油淬以及在975下回火2小时+2小时+2小时的合金A(基准合金)的背散射SEM图(放大1500倍)。
具体实施方式
化学组成测试
表1给出经实验测试的合金的化学组成。在制备所有的被测试组合物时，将各种已报道的化学组成的预合金工具钢品种在氮气氛围下熔化，由氮气雾化并在约2150(±50)的温度下热等静压挤压(HIP)。将所述热等静压挤压的压块铸造为2.5”×7/8”的棒，从而制备出用于腐蚀和机械测试的样品。
耐磨耐腐蚀的工具钢中涉及的各种合金元素满足如下条件。
碳以至少2.0％的量存在，而碳的最大含量可达到3.5％，并优选为2.3％～3.2％或者更优选为2.7％～3.0％。重要的是仔细控制碳的量以获得所期望的耐腐蚀和耐磨性组合，以及避免在热处理过程中形成铁氧体或者过分大量的残余奥氏体。在本发明的合金中的碳必须根据等式1和2用本发明的合金中铬、铌、钼、钒和氮的含量进行平衡。
氮以0.11％～0.30％的量存在，优选为0.11％～0.25％或更优选为0.11％～0.20％。氮气在本发明的合金中的作用与碳相当类似。在工具钢中总存在碳，氮与钒、铌、钨和钼形成碳氮合物。与碳不同，当溶解于所述马氏体基体时，氮改善本发明的合金的耐腐蚀性。
硅可以以至多1％的量存在，并优选为至多0.9％或更优选为至多0.7％。硅在气体雾化过程的熔化阶段中起到使预合金材料脱氧的作用。此外，硅改善回火响应(tempering response)。然而过量的硅是不理想的，这是由于它使韧度降低并促进微结构中形成铁氧体。
锰可以以至多1％的量存在，优选为至多0.8％或更优选为至多0.5％。锰起到控制硫对热加工性的不利影响的作用。这是通过硫化锰的沉淀实现的。此外，锰改善淬透性，并且在所述气体雾化过程的熔化阶段中，锰提高了氮在液体预合金材料中的溶解度。然而过量的锰是不理想的，这是由于它能导致在热处理过程中形成过分大量的残余奥氏体。
铬以12.5％～18.0％的量存在，并优选为13.0％～16.5％或更优选为13.5％～14.5％。铬的主要目的是提高耐腐蚀性，以及在较小的程度上提高淬透性和二次淬火响应。
钼以2.0％～5.0％的量存在，并优选为2.5％～4.5％或更优选为3.0％～4.0％。类似于铬，钼提高了本发明的合金的耐腐蚀性、淬透性和二次淬火响应。然而过量的钼降低热加工性。
钒以6.0％～11.0％的量存在，并优选为7.0％～10.5％或更优选为8.5％～9.5％。钒对于提高耐磨性至关重要。这是通过形成富含钒的MC型初生碳化物实现的。
铌以2.6％～6.0％的量存在，并优选为2.8％～5.0％或更优选为3.0％～4.0％。当形成MC碳化物时，铌和钒是等同元素。每个百分点的铌相当于如下计算的钒的量：
％V＝(50.9/92.9)×％Nb  (等式3)
其中，50.9和92.9分别是钒和铌的原子量。然而，这两种元素对耐腐蚀性不具有相同的效果。已经发现，铌的存在降低铬在MC初生碳化物中的溶解度，即富含铌-钒的MC初生碳化物与富含钒的MC初生碳化物相比含有更少量的铬。这使得增加了在基体中的“游离”铬含量，从而提高了耐腐蚀性。
为说明铌对本发明的合金的影响，使用Thermo-Calc软件结合TCFE3钢热动力学数据库来对具有等量的钒的两种合金进行建模：一种含有铌(Fe-2.8C-14Cr-3.5Mo-9V-3.5Nb-2Co-0.13N)而另一种不含有铌(Fe-2.8C-14Cr-3.5Mo-11V-2Co-0.13N)。两种合金具有相等的钒(11％V)。在以下两个奥氏化温度下进行热动力计算：2050和2150。结果在表2和表3中给出。这些计算结果显示铌的确降低了铬在MC初生碳化物中的溶解度(参见表3)，这导致在基体中更多量的“游离”铬。
钴以1.5％～5.0％的量存在，并优选为1.5％～4.0％或2.0％～3.0％，以确保通过热处理形成本发明的合金的所期望的微结构。
本发明的合金的特性
本发明的合金的微结构、耐腐蚀性和机械性能与其他市售的耐磨耐腐蚀合金相比较。市售合金的标称化学组成列在表4中。
微结构
图1显示本发明的合金(合金编号04-099)的蚀刻微结构。所述合金从2150油淬并在975回火2小时+2小时+2小时。在本发明的合金中，通过热动力学作用形成的所希望的初生碳化物是MC和M7C3型(图2)。在用Vilella试剂蚀刻90秒以后，MC和M7C3初生碳化物的总体积分数经测量为至少21％(约21.7％)。在富含钒-铌MC和富含铬的M7C3初生碳化物间的比例约为2比1。
与其他耐磨耐腐蚀PM合金相比，本发明的合金的独特耐腐蚀性是富含铌的初生MC碳化物的存在的间接结果(图3)。图3中，白色颗粒(颗粒A和B)是富含铌的碳化物，颗粒E～J是富含钒-铌的碳化物。本发明的合金的MC初生碳化物的化学组成从主要富含铌变化为主要富含钒。作为对比，合金A的MC碳化物仅富含钒(参见图4)。图4中，颗粒A～C是富含铬的碳化物，颗粒D～F是富含钒的碳化物。
在本发明的合金和合金A中的初生MC碳化物的化学组成的差异在表5描述。合金A中的初生碳化物主要含有钒和较少量的铬、钼和铁。在这些碳化物中的铬含量为约8.2％～9.2％(仅考虑金属元素)。在本发明的合金中的富含铌的MC碳化物含有大量铌和较少量的钒、铁和铬。在这些碳化物中的铬含量仅约为3.3％～3.7％，这明显少于在合金A的MC碳化物中的铬含量。在本发明的合金中的富含铌-钒的MC碳化物中的铬含量也少于在合金A的MC碳化物中的铬含量。
耐腐蚀性
耐点蚀当量数：耐点蚀当量数(PRE)用于评价奥氏体不锈钢的耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性。使用以下等式计算PRE：
PRE＝Cr+3.3(Mo+0.5W)+13N  (等式4)
通常，使用奥氏体不锈钢的总化学组成计算PRE。然而，在此处公开的本发明的合金和市售耐磨耐腐蚀合金是含有大量初生碳化物的马氏体钢，所述初生碳化物消耗了耐腐蚀性所需的一些必需元素的基体。因此，这些合金的PRE使用由Thermo-Calc软件所确定的估算基体组成来进行计算(参见表6)。
基于基体组成，本发明的合金(04-099)具有最高的PRE，尽管它不具有最高的总铬含量。本发明的合金(04-099)的PRE甚至比那些具有更高总铬含量的合金(例如合金C、D和E)的PRE更高。这是因为在这些高铬合金中约30％的铬用于形成初生碳化物。在本发明的合金中仅有约2％的铬用于形成初生碳化物，从而使大部分铬保留在基体中以增强耐腐蚀性。在本发明的合金中的基体中的高铬含量是由于铌和钒的存在，铌和钒优先形成与富含铬的M7C3型碳化物相比热动力学更加稳定的MC型碳化物。
腐蚀测试：
用动态电位测试来评价本发明的合金和市售耐磨耐腐蚀合金在1％NaCl溶液中的耐点蚀性。依照ASTM G5进行所述测试。通过由动态电位曲线得到的点蚀电位(Epit)确定所述合金的耐点蚀性。所述点蚀电位的正值越大，所述合金的耐点蚀性越好。
同样在含有2.5％HNO3和0.5％HCl的王水溶液中进行测试。依照ASTM G59进行所述测试。由在依照ASTM G102由测试过程中收集到的数据计算所述腐蚀速率。在此情况下，所述腐蚀速率越低，所述合金对整体腐蚀的耐受性越好。
根据用途的不同，对所述耐磨耐腐蚀合金进行不同的热处理。如果最关注的是耐腐蚀性，所述合金通常在750以下进行回火，这通过减少次生碳化物的沉淀来使更多的铬保留在基体中。如果主要关注的是硬度和耐磨性，则所述合金通常在950或者950以上进行回火，以使二次淬火效应发生。因此，每种合金在500、750、975和1025下回火。
在1％NaCl中的结果：每种合金在各回火温度下的点蚀电位(Epit)在表7中给出。结果显示具有最高PRE的本发明的合金(04-099)在所有回火温度下也具有最好的耐点蚀性。在500的回火温度下，本发明的合金的Epit几乎比最接近的合金(合金C)的Epit高50％。通常，在所有回火温度下，与本发明的合金相比，含有18％～20％的总铬含量的合金(即C、D和E)具有较差的耐点蚀性。具有最高总铬含量的合金实际上在低回火温度下具有最低的点蚀电位之一。这些结果表明在马氏体工具钢中总铬含量不是衡量其耐腐蚀性的好坏的指标。
在稀王水中的结果：对于指定回火温度下每种合金在稀王水中的腐蚀速率列在表8中。结果再次显示04-099在所有回火温度下具有所有被测合金中最低的腐蚀速率。即使通过在1025下回火04-099以获得最好的机械性能组合时，其腐蚀速率也与其他在750回火的合金相近或者更低。
合金B是常用于要求耐磨耐腐蚀性的用途中的马氏体不锈钢。该合金除其他元素之外还含有1％C和17％Cr。有一点重要的地方需要注意：在该合金中必须含有17％Cr以抵消1％C的作用并获得耐腐蚀性。在表6中所示，该种钢的基体仅含有11.6％Cr，其余部分以碳化物的形式被束缚。尽管其总铬含量为约14％，但表6显示本发明的合金(04-099)的基体中含有13.7％Cr，这有助于该合金的优异的耐腐蚀性。
热处理响应
当与合金A相比时，本发明的合金(04-098和04-099)提供了稍微更好的热处理响应-对于相同的热处理而言，高出大约1.0～2.0 HRC。本发明的合金和合金A的热处理响应在表9中列出。
耐磨性
根据ASTM G132测量在销钉磨蚀测试中的耐磨性。测量结果被作为销钉磨蚀重量损失报告并且以mg给出测量结果。销钉磨蚀重量损失越小，所述耐磨性越好。
销钉磨蚀耐磨性测试样品在2150奥氏体化10分钟，在油中淬火后，在500(用于最大耐腐蚀性)或975(用于最大二次淬火响应)的温度下回火2小时+2小时+2小时。所得结果在表10中给出。该表中包括合金A的销钉磨蚀耐磨性以供比较。结果显示本发明的合金的耐磨性优于合金A的耐磨性。
通过平衡所述合金的含量，尤其是碳的含量以及强碳化物形成元素(如钒和铌)的含量，本发明的合金不仅获得在已知耐腐蚀耐磨马氏体工具钢中最好的耐腐蚀性，而且获得改善的耐磨性。
表1.经实验检验并以Thermo-Calc软件模拟的化学组成[重量％]
合金     C     Cr     Mo     W     V     Nb     Co     N
  03-192   2.61   14.23   3.02   -   8.10   3.08   1.95   0.157
  03-193   2.66   14.23   3.02   -   8.10   3.08   1.95   0.157
  03-194   2.71   14.23   3.02   -   8.10   3.08   1.95   0.157
  03-195   2.81   14.23   3.02   -   8.10   3.08   1.95   0.157
  03-199   2.49   14.20   2.97   -   7.78   3.13   1.99   0.115
  03-200   2.59   14.20   2.97   -   7.78   3.13   1.99   0.115
  03-201   2.64   14.20   2.97   -   7.78   3.13   1.99   0.115
  04-098   2.76   13.76   3.49   -   8.98   3.50   1.96   0.127
  04-099   2.83   13.76   3.49   -   8.99   3.51   1.96   0.134
  04-100   2.68   13.89   3.35   -   9.03   3.42   -   0.125
表2.用Thermo-Calc结合TCFE3数据库计算的在2050和2150的奥氏体基体的化学组成
合金 []     奥氏体基体的化学组成[重量％]
    C     Cr     Mo     V     Nb     Co     N     Fe
9V-3.5Nb 2050 0.4 13.4 2.5 1.2 0.008 2.5 0.004 余量
  11V-0Nb   0.4     12.6     2.3     1.4     -     2.5   0.002   余量
  9V-3.5Nb 2150   0.6     13.9     2.6     1.5     0.01     2.5   0.006   余量
  11V-0Nb   0.6     13.1     2.5     1.8     -     2.4   0.004   余量
表3.  用Thermo-Calc结合TCFE3数据库计算的在2050和2150的MC初生碳化物的化学组成
合金 []     MC初生碳化物的化学组成[原子％]
    C     Cr     Mo     V     Nb     Co     N     Fe
 9V-3.5Nb 2050     43.2     5.1     3.6     36.4   9.1     0.003     2.2     0.4
 11V-0Nb     41.9     7.4     3.8     43.8   -     0.003     2.2     0.8
 9V-3.5Nb 2150     43.1     5.9     3.3     35.9   9.1     0.004     2.2     0.5
 11V-0Nb     41.8     8.4     3.5     43.1   -     0.005     2.1     1.0
表4.所测试的耐腐蚀耐磨马氏体工具钢的化学组成
合金     合金的化学组成[重量％]
    C     Cr     Mo     V     W     Nb     Co     N
    A     2.31     13.94     1.04     8.73     -     -    -     0.07
    B     1.12     16.12     0.06     -     -     -    -     0.06
    C     1.72     18.19     0.95     3.16     0.111
    D     1.9     19.68     0.95     4.48     0.6     0.23
    E     2.3     20     1     4.2     -     1.9    -     0.07
表5.在本发明的合金(04-099)和合金A(仅有金属元素)中的初生碳化物的EDS半定量化学组成。两种合金均从2150油淬以及在975下回火2小时+2小时+2小时
合金 碳化物 碳化物类型     EDS半定量化学分析[重量％]
  Cr   Mo     V     Nb     Fe
    04-099     A     NbC   3.7     -     12.1     71.3     12.9
    04-099     B     NbC   3.3     -     12.4     74.4     9.9
    04-099     E     (V，Nb)C   7.6     -     33.5     39.0     19.9
    04-099     F     (V，Nb)C   5.6     -     46.3     45.6     2.5
    04-099     G     (V，Nb)C   6.5     12.4     48.3     27.9     4.9
    04-099     H     (V，Nb)C   5.8     -     44.3     46.3     3.6
    04-099     J     (V，Nb)C   6.0     9.3     44.2     38.0     2.5
    A     D     VC   8.2     1.8     86.4     -     3.6
    A     E     VC   8.6     1.5     87.5     -     2.4
    A     F     VC   9.2     5.4     82.4     -     3.0
表6.耐腐蚀耐磨工具钢的基体化学组成计算值
合金 []     奥氏体基体化学组成[重量％] PRE
  C   Cr   Mo   V   W   Nb   Co   N
    A   2100   0.5   12.3   0.8   1.7   -   -   -   0.002   14.8
    B   1900   0.4   11.6   0.1   -   -   -   -   0.07   12.9
    C   2100   0.6   12.7   0.9   1.2   -   -   -   0.02   16.0
    D   2100   0.5   13.8   0.9   1.3   0.6   -   -   0.03   18.2
    E   2100   0.5   14.0   0.9   1.2   -   0.01   -   0.01   17.1
    04-099   2100   0.5   13.7   2.5   1.3   -   0.01   2.5   0.01   22.1
表7.在1％NaCl水溶液中的点蚀电位(Epit)
合金 PRE 相对于饱和甘汞电极(SCE)的Epit[mV]
    500     750     975     1025
    A     14.8     59     -17     -176     -183
    B     12.9     -140     -249     -355     -321
    C     16.0     213     243     -211     -216
    D     18.2     160     -121     -170     -179
    E     17.1     97     138     -164     -282
    04-099     22.1     403     272     -17     -71
表8.在2.5％HNO3+0.5％HCl的水溶液中测试的合金的腐蚀速率
合金 基体中的％Cr     腐蚀速率(mm/年)
500 750 975 1025
    A     12.3     7.5     9.3     45.7     31.4
    B     11.6     43.0     43.9     77.0     72.2
    C     12.7     3.5     9.2     75.3     89.8
    D     13.8     2.1     6.6     40.7     53.7
    E     14.0     5.4     16.6     56.6     46.7
   04-099     13.7     0.1     0.4     9.0     6.1
表9.从2150油淬并回火2小时+2小时+2小时的合金的热处理响应
棒编号     回火温度[]
  500   750   975   1000   1025   1050   1100   1200
 04-098   59.5   59.5   62.5   60.5   59.5   58.5   53.0   46.5
 04-099   60.0   60.5   63.5   61.5   60.5   58.5   53.5   47.5
 合金A   58.5   60.5   61.5   60.5
表10.合金的销钉磨蚀耐磨性(从2150淬火)。
棒编号 回火[] HRC   销钉磨蚀耐磨性[mg]
04-098     500     59.5     49.5
    975     62.5     33.7
04-099     500     60.0     45.4
    975     63.5     29.4
合金A     500     58.5     52.0
    975     61.5     37.3

Claims (7)

1.一种耐腐蚀耐磨工具钢合金，所述耐腐蚀耐磨工具钢合金是通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造的，以重量百分数计，所述氮气雾化预合金粉末颗粒基本组成如下：
C：2.0～3.5；
Si：最多1.0；
Mn：最多1.0；
Cr：12.5～18.0；
Mo：2.0～5.0；
V：6.0～11.0；
Nb：2.6～6.0；
Co：1.5～5.0；
N：0.11-0.30；
以及余量基本为铁和伴随杂质。
2.一种耐腐蚀耐磨工具钢合金，所述耐腐蚀耐磨工具钢合金是通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造的，以重量百分数计，所述氮气雾化预合金粉末颗粒基本组成如下：
C：2.3～3.2；
Si：最多0.9；
Mn：最多0.8；
Cr：13.0～16.5；
Mo：2.5～4.5；
V：7.0～10.5；
Nb：2.8～5.0；
Co：1.5～4.0；
N：0.11～0.25；
以及余量基本为铁和伴随杂质。
3.一种耐腐蚀耐磨工具钢合金，所述耐腐蚀耐磨工具钢合金是通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造的，以重量百分数计，所述氮气雾化预合金粉末颗粒基本组成如下：
C：2.7～3.0；
Si：最多0.70；
Mn：最多0.50；
Cr：13.5～14.5；
Mo：3.0～4.0；
V：8.5～9.5；
Nb：3.0～4.0；
Co：2.0～3.0；
N：0.11～0.20；
以及余量基本为铁和伴随杂质。
4.如权利要求1、2或3所述的合金，其中根据下式用铬、钼、铌、钒和氮对碳进行平衡：
Cmin＝0.4+0.099×(％Cr-11)+0.063×％Mo+0.177×％V+0.13×％Nb-0.85×％N，
Cmax＝0.6+0.099×(％Cr-11)+0.063×％Mo+0.177×％V+0.13×％Nb-0.85×％N。
5.如权利要求1、2或3所述的耐腐蚀耐磨工具钢合金，所述耐腐蚀耐磨工具钢合金是通过氮气雾化预合金粉末颗粒的热等静压成型制造的，其中，微结构含有至少20％的初生碳化物，至少50％的所述初生碳化物是MC型。
6.如权利要求5所述的合金，其中至少5％的MC碳化物是富含Nb的，其余的MC碳化物是富含Nb-V或富含V的。
7.如权利要求1、2或3所述的合金，所述合金在较低的回火温度500～750回火后，在1％NaCl水溶液中测量的点蚀电位至少为250mV，在较高回火温度975～1025回火后，该点蚀电位高于-100mV。
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