CN102101174B - 水雾化扩散合金粉及其制造方法 - Google Patents

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张文峰
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Abstract

本发明属于粉末冶金领域，尤其涉及一种水雾化扩散合金粉的制造方法，其特征在于，先在冶炼的过程中加入钼铁，制成水雾化预合金粉，再掺入镍粉、铜粉经扩散处理，操作如下：1)冶炼后加入钼铁合金；2)水雾化；3)还原；4)加入镍粉、铜粉经还原炉扩散。所制水雾化扩散合金粉，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001～0.2％，Si：0～0.5％，Mn：0～0.5％，P：0～0.05％，S：0～0.050％，Ni：0.1～5.0％，Mo：0.1～3％，Cu：0.1～5.0％，其余为Fe。本发明的有益效果是：合金元素在扩散过程中能进一步完全合金化；在运输和混合处理过程中不会产生合金元素成分偏析。

Description

水雾化扩散合金粉及其制造方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，尤其涉及一种预合金+扩散合金化的水雾化扩散合金粉及其制造方法。
背景技术
为了提高粉末冶金制品强度、韧性和表观硬度，一般采用的是烧结——淬火——回火生产工艺。选择适当的合金元素，能有效地提高材料的淬硬性，使制品在经过一系列热处理过程中发生马氏体相变，同时又具有一定的韧性，水雾化合金粉可有效地提高粉末冶金制品综合机械性能，尤其是电动工具、制冷机曲轴等耐冲击产品上具有良好的综合性能，并能保证粉末冶金制品的尺寸公差。
目前为提高粉末冶金制品淬透性、强度、韧性等综合性能，在水雾化铁粉内经常加入Mo、Ni、Cu粉末，其缺点是在运输和混合处理过程中，合金元素成分会发生偏析，降低烧结产品成品率，强度和硬度参数也偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种水雾化扩散合金粉及其制造方法，改善产品压缩性，避免合金元素成分的偏析现象，提高烧结产品成品率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
水雾化扩散合金粉的制造方法，包括冶炼、水雾化、还原，其特征在于，先在冶炼的过程中加入钼铁，经水雾化、还原处理后制成水雾化预合金粉，再掺入镍粉、铜粉经扩散处理，制成产品，其操作步骤如下：
1)冶炼，将废钢用电炉冶炼，得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，向钢液中加入Mo含量50～60％的钼铁合金，搅拌均匀为止；
2)水雾化工艺参数，出钢温度1600～1800℃、雾化开始温度1580-1700℃、雾化终止温度1550-1650℃、钢液液流直径30～35mm、钢液雾化速度2.8-4.5kg/s、雾化压力60～160Mpa、高压水压70-125MPa、流量140-240m3/小时、喷射角度15-50°；
3)还原，还原炉预热段温度范围550～800℃，长度4～6米，还原高温段温度范围800～1000℃，长度6～12米，还原冷却段温度范围800～500℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm；
4)扩散，上述水雾化预合金粉经粉碎加入镍粉、铜粉经还原炉扩散，还原炉预热段温度范围500～750℃，长度4～6米，高温段温度范围750～980℃，长度6～12米，冷却段温度范围750～450℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm。
上述的方法制造的水雾化扩散合金粉，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001～0.2％，Si：0～0.5％，Mn：0～0.5％，P：0～0.05％，S：0～0.050％，Ni：0.1～5.0％，Mo：0.1～3％，Cu：0.1～5.0％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、具有较高的压缩性；2、合金元素在扩散过程中能进一步完全合金化；3、在运输和混合处理过程中不会产生合金元素成分偏析，在制品烧结过程中能保持尺寸公差稳定，便于获得显微结构均匀的铁基合金产品；4、细的合金元素粉颗粒粘结到铁粉颗粒表面上能减少隆起或团聚，更有效的改善烧结件的机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明：
水雾化扩散合金粉的制造方法，先在冶炼的过程中加入钼铁，制成水雾化预合金粉，再掺入镍粉、铜粉经扩散处理，制成产品，其操作步骤如下：
1)冶炼，将废钢用电炉冶炼，得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，向钢液中加入Mo含量50～60％的钼铁合金，搅拌均匀为止；
2)水雾化工艺参数，出钢温度1600～1800℃、雾化开始温度1580-1700℃、雾化终止温度1550-1650℃、钢液液流直径30～35mm、钢液雾化速度2.8-4.5kg/s、雾化压力60～160Mpa、高压水压70-125MPa、流量140-240m3/小时、喷射角度15-50°；
3)还原，还原炉预热段温度范围550～800℃，长度4～6米，还原高温段温度范围800～1000℃，长度6～12米，还原冷却段温度范围800～500℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm；
上述还原粉经过还原炉头的破碎、筛分、混料、合批得到粒度为-80目的水雾化预合金粉。在此还原过程中，既进行脱碳、脱氧、降低粉末颗粒硬度、提高粉末塑性的过程，又要进行粉末颗粒团聚过程，使细的粉末颗粒之间或细的粉末粘结于粗的粉末颗粒表面进行粉末颗粒团聚，使粉末颗粒表面复杂，类似海绵状。
其粒度组成如下表1：
表1水雾化预合金粉粒度分布
 μm  ＞180   180-150   150-100   100-71   71-63   63-45   -45
 ％  0.05   0.70   5.0   40.70   6.74   27.96   18.56
4)扩散，上述水雾化预合金粉经粉碎加入镍粉、铜粉经还原炉扩散，还原炉预热段温度范围500～750℃，长度4～6米，高温段温度范围750～980℃，长度6～12米，冷却段温度范围750～450℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm。
上述的方法制造的水雾化扩散合金粉，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001～0.2％，Si：0～0.5％，Mn：0～0.5％，P：0～0.05％，S：0～0.050％，Ni：0.1～5.0％，Mo：0.1～3％，Cu：0.1～5.0％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
本发明成分与性能参数对比如下：
表2实施例水雾化扩散合金粉成分参数
  编号   C％   Si％   Mn％   P％   S％   Ni％   Mo％   Cu％   氢损％   酸不溶％
  1   0.016   0.031   0.06   0.007   0.011   1.67   0.53   1.45   0.09   0.058
  2   0.015   0.031   0.09   0.010   0.015   1.98   1.58   1.85   0.15   0.066
  3   0.018   0.032   0.12   0.011   0.014   0.65   0.45   2.45   0.12   0.089
4 0.009 0.028 0.11 0.009 0.018 3.96 1.23 0.56 0.09 0.054
5 0.020 0.031 0.01 0.013 0.015 1.85 2.65 4.39 0.10 0.078
  6   0.016   0.029   0.10   0.010   0.019   4.56   0.55   1.88   0.15   0.091
对比镍、钼、铜不同添加工艺下粉末冶金制品综合性能见表3：
1)镍钼完全合金化+Cu
2)钼完全合金化+Cu、Ni扩散(本发明工艺)
3)铁粉+Mo+Cu+Ni
通过上述比较本发明在强度、硬度和尺寸变化率等方面明显优于其它方式生产的合金粉。
表3镍、钼、铜不同添加工艺下粉末冶金制品综合性能对比
Figure G2009102484037D00041

Claims (1)

1.水雾化扩散合金粉的制造方法，包括冶炼、水雾化、还原，其特征在于，先在冶炼的过程中加入钼铁，经水雾化、还原处理后制成水雾化预合金粉，再掺入镍粉、铜粉经扩散处理，制成产品，其操作步骤如下：
1)冶炼，将废钢用电炉冶炼，得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，向钢液中加入Mo含量50～60％的钼铁合金，搅拌均匀为止；
2)水雾化工艺参数，出钢温度1600～1800℃、雾化开始温度1580-1700℃、雾化终止温度1550-1650℃、钢液液流直径30～35mm、钢液雾化速度2.8-4.5kg/s、雾化压力60～160Mpa、高压水压70-125MPa、流量140-240m3/小时、喷射角度15-50°；
3)还原，还原炉预热段温度范围550～800℃，长度4～6米，还原高温段温度范围800～1000℃，长度6～12米，还原冷却段温度范围800～500℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm；
4)扩散，上述水雾化预合金粉经粉碎加入镍粉、铜粉经还原炉扩散，还原炉预热段温度范围500～750℃，长度4～6米，高温段温度范围750～980℃，长度6～12米，冷却段温度范围750～450℃，长度4～8米，分解氨气流量：60～190m3/h，带速度：90～300mm/min，布料厚度：12～48mm。
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