CN106467952A - 一种应用于旋梭制造的新合金材料及其应用 - Google Patents

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张怀龙
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Abstract

本发明涉及粉末冶金，具体涉及一种应用于旋梭制造的新型合金材料，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：C:0.08%～0.39%，Si:0.08%～0.52%，Mo:0.1%～0.3%，Mn:0.3%～0.8%，Cr：0.6%～1.3%，余量为铁。本发明通过改进现有旋梭生产配方及热处理方法，通过粉末冶金注射成型法生产具有高碳合金钢，该方法可获得耐磨表面，材料表面硬度可达HRc60～68，且内部碳化物组织均匀，提高了产品耐磨性能。

Description

一种应用于旋梭制造的新合金材料及其应用
技术领域
本发明涉及粉末冶金，具体涉及一种应用于旋梭制造的新合金材料及其应用。
背景技术
旋梭是缝纫机的重要组成部份，目前的缝纫设备中，以锁式线迹缝合的缝纫机最为普遍，这些缝纫机大多数是采用旋梭，以其梭尖勾住线环，同时扩大线环，并引导线环环绕过梭心而构成锁式线迹的。内梭和外梭是旋梭的重要零部件，旋梭零部件体积较小，并且结构复杂，所以对制作精细化程度要求比较高。现有旋梭内梭、外梭一般采用铸造、锻造、冷挤压及车、铣机械加工方法制作，制作加工工序烦琐，工艺复杂（高达300多道工序），无法大规模生产，金属材料利用率低下，且产品性能一般，产品使用寿命低。目前，也有人采用金属注射成形法生产的旋梭零件，其主要是使用Fe2Ni材料，但采用Fe2Ni生产的金属注射成形产品，其热处理方式是淬火热处理，热处理后产品脆性大，容易在使用时断裂；机械加工生产的旋梭零件主要是使用20Cr材料，使用20Cr材料的机加工旋梭，其生产效率低下，一致性差，无法大规模、低成本生产，并且材料成分单一，无法添加Mo等元素提高材料的耐磨性。所以耐磨性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的上述缺点，提供一种应用于旋梭制造的新合金材料及其应用。本发明提供的新型合金材料适合批量加工，并且表面硬度高，耐磨性好。
本发明的方案是，一种应用于旋梭制造的新型合金材料，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：
C:0.08%～0.39%，Si:0.08%～0.52%，Mo:0.1%～0.3%，Mn:0.3%～0.8%，Cr：0.6%～1.3%，余量为铁。
优选地，合金成分及含量百分比如下：C:0.17%～0.24%，Si:0.17%～0.37%，Mo:0.15%～0.25%，Mn:0.4%～0.7%，Cr：0.8%～1.1%，余量为铁。
更优选地，合金成分及含量百分比如下：C:0.19%～0.21%，Si:0.22%～0.26%，Mo:0.19%～0.22%，Mn:0.55%～0.58%，Cr：0.91%～1.02%，余量为铁。
本发明还提供所述新型合金材料的应用，该应用包括以下步骤：
（1）将所述配比的各金属粉末混合、造粒；
（2）对造粒后的金属粉末混合物进行注射成型，注射温度160～220℃，压力60～120MPa，模温100～150℃，注射获得旋梭胚件；
（3）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度100～150℃，时间1～8小时，得脱脂件；
（4）脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃；烧结件进行校正机加工，即得旋梭产品。
优选地，还包括对所得旋梭产品的精加工步骤，其特征是，对步骤（4）所得旋梭产品进行整形、加工后进行热处理，热处理工艺为在850～880℃碳氮共渗1小时后淬火，油淬，180～200℃回火时间1小时得精加工产品。
优选地，步骤（2）注射成型时，注射温度为180～200℃，压力为80～100MPa。
优选地，步骤（2）注射成型时，模温为120℃。
优选地，脱脂温度为110℃。
优选地，脱脂时间为3～4小时。
优选地，步骤（4）脱脂后对产品烧结时，烧结温度1200～1400℃，烧结时间1～3小时。
本发明旋梭制备过程中采用的热处理方法，可以直接直接获得均匀的组织结构。避免了铸造法获得的材料粗大枝晶结构，脆性大的缺点；也避免了锻造法能耗大，成材率低，金属利用率低，且碳化物分布不均，易形成网状等结构，产品脆性大的缺点。
本发明采用渗碳、碳氮共渗等热处理方法进行金属注射成形旋梭产品的热处理，是产品表面硬度高，具有良好的耐磨性，中心硬度低，具有一定的韧性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。各合金材料中，以下杂质的允许质量百分含量为：硫 S ：允许残余含量≤0.035，磷 P ：允许残余含量≤0.035，镍 Ni：允许残余含量≤0.25，铜 Cu：允许残余含量≤0.3。
实施例1
一种应用于旋梭制造的新型合金材料，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分： C:0.19%，Si: 0.26%，Mo:0.19%，Mn:0.55%，Cr： 1.02%，余量为铁。
上述原料制备旋梭，步骤如下：
（1）将所述配比的各金属粉末混合、造粒；
（2）对造粒后的金属粉末混合物进行注射成型，注射温度180～200℃，压力80～100MPa，模温110℃，注射获得旋梭胚件；
（3）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度110℃，时间3小时，得脱脂件；
（4）脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1300℃；烧结件进行校正机加工，即得旋梭产品。
（5）对步骤（4）所得旋梭产品进行整形、加工后进行热处理，热处理工艺为在850～880℃碳氮共渗1小时后淬火，油淬，180～200℃回火时间1小时得精加工产品。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 66，并且表面硬度高，中心硬度低，具有较好的韧性，与常规20Cr、20CrMo材料同等进行对比，性能提高82%。
与常用的旋梭FeCr材料比较，耐磨性提高2.5倍。
实施例2
一种应用于旋梭制造的新型合金材料，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：C: 0.21%，Si:0.22%，Mo:0.19%，Mn: 0.58%，Cr：0.91%，余量为铁。
制备旋梭，步骤如下：
（1）将所述配比的各金属粉末混合、造粒；
（2）对造粒后的金属粉末混合物进行注射成型，注射温度200～220℃，压力90～100MPa，模温120℃，注射获得旋梭胚件；
（3）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度120℃，时间2小时，得脱脂件；
（4）脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1200℃；烧结件进行校正机加工，即得旋梭产品。
（5）对步骤（4）所得旋梭产品进行整形加工后进行热处理，热处理工艺为在850～880℃碳氮共渗1小时后淬火，油淬，180～200℃回火时间1小时得精加工产品。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 63，耐磨性与常规材料Fe2Ni比较，提高约2.2倍。
实施例3
一种应用于旋梭制造的新型合金材料，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：C: 0.24%，Si:0.17%，Mo: 0.25%，Mn:0.4%，Cr： 1.1%，余量为铁。
制备方法同实施例2。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 64，与常规FeCrMo材料比较，耐磨性提高2.1倍。
实施例4
一种应用于旋梭制造的新型合金材料，其特征是，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：C:0.17%，Si: 0.37%，Mo:0.15%，Mn:0.4%，Cr：0.8%，余量为铁。
制备方法同实施例1。
为了达到更好效果，各实施例在进行本发明的制备方法之前，也可加入辅助粘接剂，粘接剂用量为金属粉末总质量的3%～15%，将各金属粉末更好地粘接起来，在脱脂和烧结时这些粘接剂在高温下会全部脱出去，粘接剂组分按重量百分比：石蜡20%～50%，高密度聚乙烯25%～45%，EVA树脂10%～35%，然后将金属粉末与粘接剂送入开炼机在165～200℃下混炼2～3小时；预处理后进行本发明的制备方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于旋梭制造的新型合金材料，其特征是，所述合金材料中包含如下重量份配比的成分：C:0.08%～0.39%，Si:0.08%～0.52%，Mo:0.1%～0.3%，Mn:0.3%～0.8%，Cr：0.6%～1.3%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述应用于旋梭制造的新型合金材料，其特征是，合金成分及含量百分比如下：C:0.17%～0.24%，Si:0.17%～0.37%，Mo:0.15%～0.25%，Mn:0.4%～0.7%，Cr：0.8%～1.1%，余量为铁。
3.根据权利要求2所述应用于旋梭制造的新型合金材料，其特征是，合金成分及含量百分比如下：C:0.19%～0.21%，Si:0.22%～0.26%，Mo:0.19%～0.22%，Mn:0.55%～0.58%，Cr：0.91%～1.02%，余量为铁。
4.权利要求1、2或者3所述应用于旋梭制造的新型合金材料的应用，其特征是，将该合金材料用于制备旋梭，包括以下步骤：
（1）将所述配比的各金属粉末混合、造粒；
（2）对造粒后的金属粉末混合物进行注射成型，注射温度160～220℃，压力60～120MPa，模温100～150℃，注射获得旋梭胚件；
（3）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度100～150℃，时间1～8小时，得脱脂件；
（4）脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃；烧结件进行校正机加工，即得旋梭产品。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征是，还包括对所得旋梭产品的精加工步骤，其特征是，对步骤（4）所得旋梭产品进行整形、加工后进行热处理，热处理工艺为在850～880℃碳氮共渗1小时后淬火，油淬，180～200℃回火时间1小时得精加工产品。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征是，步骤（2）注射成型时，注射温度为180～200℃，压力为80～100MPa。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征是，步骤（2）注射成型时，模温为120℃。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征是，步骤（3）对胚件进行脱脂时，脱脂温度为110℃。
9.根据权利要求4所述的应用，其特征是，步骤（3）对胚件进行脱脂时，脱脂时间为3～4小时。
10.根据权利要求4所述的应用，其特征是，步骤（4）脱脂后对产品烧结时，烧结温度1200～1400℃，烧结时间1～3小时。
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