CN103537674A - 一种粉末冶金弹簧钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金弹簧钢材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：Cr11.3-12.0、Mo0.9-1.2、V2.1-2.3、碳化铌0.5-0.7、SeO31.2-1.4、TeO30.2-0.3、碳黑1.2-1.4、硬酯酸锌3.4-3.6、铁粉92-94、助剂1-2；本发明利用球磨技术，将合金粉末均匀的分散弹簧钢机体之中，在保证材料力学性能的同时使得材料的耐磨性大大提高；本发明的粉末冶金弹簧钢复合材料具有良好的成形性，配合粉末冶金近净成型的特点，可以制备出接近最终形状的弹性元件，减少了传统制备方法的后续加工。

Description

一种粉末冶金弹簧钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种粉末冶金弹簧钢材料及其制备方法。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。
弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能（特别是弹性极限、强度极限、屈强比）、抗弹减性能（即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能）、疲劳性能、淬透性、物理化学性能（耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等）。为了满足上述性能要求，弹簧钢具有优良的冶金质量（高的纯洁度和均匀性）、良好的表面质量（严格控制表面缺陷和脱碳）、精确的外形和尺寸。根据GB/T 13304《钢分类》标准，按照基本性能及使用特性一，弹簧钢属于机械结构用钢；按照质量等级，属于特殊质量钢，即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。按照中国习惯，弹簧钢属于特殊钢，制作弹簧钢的时候技术要求比较高，过硬的技术直接决定品质的高低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度、耐磨损的粉末冶金弹簧钢材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种粉末冶金弹簧钢材料，由下列重量份的原料制成：Cr11.3-12.0、Mo0.9-1.2、V2.1-2.3、碳化铌0.5-0.7、SeO31.2-1.4、TeO30.2-0.3、碳黑1.2-1.4、硬酯酸锌3.4-3.6、铁粉92-94、助剂1-2；
所述助剂由下列重量份的原料制成：铁粉3-4、氧化锌1-2、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、高岭土2-3、聚乙烯醇2-3、碳纤维1-2、硫酸亚铁2-3、三聚磷酸钠1-2、云母粉3-4、交联剂 TAIC1-2、硬脂酸锌1-2。制备方法是将铁粉、氧化锌、硫酸亚铁、三聚磷酸钠、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
本发明所述粉末冶金弹簧钢材料，由以下具体步骤制成：
（1）将Cr、Mo、V、碳化铌、SeO、TeO、铁粉混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-11Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下600-650℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-65℃下混合搅拌均匀65-95分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以9-12℃/分钟速率升温至350-450℃条件下烧结1-2小时；然后以5-7℃/分钟速率升温至1075-1160℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
本发明利用球磨技术，将合金粉末均匀的分散弹簧钢机体之中，在保证材料力学性能的同时使得材料的耐磨性大大提高；本发明的粉末冶金弹簧钢复合材料具有良好的成形性，配合粉末冶金近净成型的特点，可以制备出接近最终形状的弹性元件，减少了传统制备方法的后续加工。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种粉末冶金弹簧钢材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：Cr11.3、Mo0.9、V2.1、碳化铌0.5、SeO31.2、TeO30.2、碳黑1.2、硬酯酸锌3.4、铁粉92、助剂1；
所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：铁粉4、氧化锌2、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1、高岭土3、聚乙烯醇3、碳纤维1、硫酸亚铁3、三聚磷酸钠1、云母粉3、交联剂 TAIC2、硬脂酸锌1。制备方法是将铁粉、氧化锌、硫酸亚铁、三聚磷酸钠、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
本发明所述粉末冶金弹簧钢材料，由以下具体步骤制成：
（1）将Cr、Mo、V、碳化铌、SeO、TeO、铁粉混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-11Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下600-650℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-65℃下混合搅拌均匀65-95分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以9-12℃/分钟速率升温至350-450℃条件下烧结1-2小时；然后以5-7℃/分钟速率升温至1075-1160℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
经过检测，本发明弹簧钢的硬度：HRC40；抗拉强度：1235MPa 。

Claims (2)

1.一种粉末冶金弹簧钢材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：Cr11.3-12.0、Mo0.9-1.2、V2.1-2.3、碳化铌0.5-0.7、SeO31.2-1.4、TeO30.2-0.3、碳黑1.2-1.4、硬酯酸锌3.4-3.6、铁粉92-94、助剂1-2；
所述助剂由下列重量份的原料制成：铁粉3-4、氧化锌1-2、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、高岭土2-3、聚乙烯醇2-3、碳纤维1-2、硫酸亚铁2-3、三聚磷酸钠1-2、云母粉3-4、交联剂 TAIC1-2、硬脂酸锌1-2；制备方法是将铁粉、氧化锌、硫酸亚铁、三聚磷酸钠、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
2.根据权利要求1所述粉末冶金弹簧钢材料，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将Cr、Mo、V、碳化铌、SeO、TeO、铁粉混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-11Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下600-650℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-65℃下混合搅拌均匀65-95分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以9-12℃/分钟速率升温至350-450℃条件下烧结1-2小时；然后以5-7℃/分钟速率升温至1075-1160℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
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