CN108994309A - 一种烧结硬化用水雾化合金粉末及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，该方法包括冶炼、雾化、还原、扩散工序，在冶炼的过程中，向钢液内加入Mo，然后通过扩散工艺，将Mn、Ni扩散至含Mo合金铁粉上；在还原和扩散工序之间增加混料工序，具体为：将还原后的铁钼粉经过破碎、筛分、合批，然后加入占铁钼粉质量0.1％～1.0％的油性粘接剂，再加入Ni粉、Mn粉，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制30～90min，制成半成品，再将混合均匀的半成品经还原炉扩散。本发明改善产品强度、韧性及表观硬度等综合性能。

Description

一种烧结硬化用水雾化合金粉末及其制造方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种烧结硬化用水雾化合金粉末及其制造方法。
背景技术
烧结硬化工艺是粉末冶金零件生产的一种新工艺，其目的是在保证粉末冶金制品强度、韧性和表观硬度的同时，降低制品零件烧结后二次处理工艺，缩短生产周期，降低生产成本。采用的是烧结—快冷的生产工艺。选择合适的合金元素，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。该水雾化合金粉可有效地提高粉末冶金制品综合机械性能，并能保证粉末的烧结尺寸稳定性。
目前，为实现烧结硬化效果，常常往钢铁粉末中添加Ni、Mo、Mn粉末，其存在：运输及混粉过程中，合金元素会产生偏析；压制密度偏低及强度、硬度也偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结硬化用水雾化合金粉末及其制造方法，改善产品强度、韧性及表观硬度等综合性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，该方法包括冶炼、雾化、还原、扩散工序，在冶炼的过程中，向钢液内加入Mo，然后通过扩散工艺，将Mn、Ni扩散至含Mo合金铁粉上；在还原和扩散工序之间增加混料工序，具体为：将还原后的铁钼粉经过破碎、筛分、合批，然后加入占铁钼粉质量0.1％～1.0％的油性粘接剂，再加入Ni粉、Mn粉，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制30～90min，制成半成品，再将混合均匀的半成品经还原炉扩散。
所述的冶炼工序具体为：以废钢、生铁为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，钢液中Mo的含量按0.5wt％～4.0wt％调整，出钢温度：1620～1800℃。
所述的雾化工序具体为：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1580～1700℃、雾化结束温度：1550℃～1630℃、钢液流直径14～28mm、流量140～240m3/h、喷射角度30°～50°。
所述的还原工序是将雾化后的粉料经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550℃～800℃、长度4～6m，高温段温度800℃～1000℃、长度6～12m，冷却段温度500℃～800℃、长度4～8m；氨气流量60～190m3/h，运行速度：90～300㎜/min，料层厚度：12～48㎜。
所述的扩散工序是将混合均匀的半成品经还原炉扩散，还原炉扩散预热段温度650℃～750℃、长度2～4m；高温段温度750℃～900℃，长度4～14m；冷却段温度450℃～750℃，长度4～8m。氨气流量60～190m3/h，控制扩散时间30～90min，料层厚度：20～35mm。
所述的油性粘接剂为机油。
一种烧结硬化用水雾化合金粉末，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001％～0.2％；Si≤0.50％；Mn：0.1％～1.0％；P≤0.050％；S≤0.030％；Mo：0.5％～4.0％；Ni：0.1％～8.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)压缩性(600MPa下):≥7.02g/cm3；
2)以扩散的形式将Mn引入合金体系，避免冶炼及雾化过程时，Mn元素的氧化，而且使得合金元素在制品烧结过程中能进一步完全合金化；
3)运输及混料过程不会产生合金元素成分的偏析，烧结尺寸性稳定，显微组织均匀。
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：
一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，该方法包括冶炼、雾化、还原、扩散工序，在冶炼的过程中，向钢液内加入Mo，然后通过扩散工艺，将Mn、Ni扩散至含Mo合金铁粉上；在还原和扩散工序之间增加混料工序，具体为：将还原后的铁钼粉经过破碎、筛分、合批，然后加入占铁钼粉质量0.1％～1.0％的油性粘接剂，再加入Ni粉、Mn粉，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制30～90min，制成半成品，再将混合均匀的半成品经还原炉扩散。
所述的冶炼工序具体为：以废钢、生铁为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，钢液中Mo的含量按0.5wt％～4.0wt％调整，出钢温度：1620～1800℃。
所述的雾化工序具体为：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1580～1700℃、雾化结束温度：1550℃～1630℃、钢液流直径14～28mm、流量140～240m3/h、喷射角度30°～50°。
所述的还原工序是将雾化后的粉料经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550℃～800℃、长度4～6m，高温段温度800℃～1000℃、长度6～12m，冷却段温度500℃～800℃、长度4～8m；氨气流量60～190m3/h，运行速度：90～300㎜/min，料层厚度：12～48㎜。
所述的扩散工序是将混合均匀的半成品经还原炉扩散，还原炉扩散预热段温度650℃～750℃、长度2～4m；高温段温度750℃～900℃，长度4～14m；冷却段温度450℃～750℃，长度4～8m。氨气流量60～190m3/h，控制扩散时间30～90min，料层厚度：20～35mm。
所述的油性粘接剂为机油。
一种烧结硬化用水雾化合金粉末，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001％～0.2％；Si≤0.50％；Mn：0.1％～1.0％；P≤0.050％；S≤0.030％；Mo：0.5％～4.0％；Ni：0.1％～8.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例合金粉末化学成份及各项指标见表1：
表1
对比镍、钼、锰不同添加工艺下粉末冶金制品综合性能见表2
1)钼完全合金化+Ni、Mn添加机油混合后扩散(本发明工艺)
2)钼完全合金化+Ni、Mn扩散(这个是对比文件的工艺)
3)钼完全合金化+Ni、Mn混合(这个是普通工艺)
通过上述比较，本发明在强度、硬度、冲击强度等方面明显优于其他方式生产的合金粉。
表2

Claims (7)

1.一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，该方法包括冶炼、雾化、还原、扩散工序，在冶炼的过程中，向钢液内加入Mo，然后通过扩散工艺，将Mn、Ni扩散至含Mo合金铁粉上；其特征在于，在还原和扩散工序之间增加混料工序，具体为：将还原后的铁钼粉经过破碎、筛分、合批，然后加入占铁钼粉质量0.1％～1.0％的油性粘接剂，再加入Ni粉、Mn粉，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制30～90min，制成半成品，再将混合均匀的半成品经还原炉扩散。
2.根据权利要求1所述的一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的冶炼工序具体为：以废钢、生铁为主要原料，通过电炉的冶炼得到钢液，钢液中Mo的含量按0.5wt％～4.0wt％调整，出钢温度：1620～1800℃。
3.根据权利要求1所述的一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的雾化工序具体为：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1580～1700℃、雾化结束温度：1550℃～1630℃、钢液流直径14～28mm、流量140～240m3/h、喷射角度30°～50°。
4.根据权利要求1所述的一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的还原工序是将雾化后的粉料经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550℃～800℃、长度4～6m，高温段温度800℃～1000℃、长度6～12m，冷却段温度500℃～800℃、长度4～8m；氨气流量60～190m3/h，运行速度：90～300㎜/min，料层厚度：12～48㎜。
5.根据权利要求1所述的一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的扩散工序是将混合均匀的半成品经还原炉扩散，还原炉扩散预热段温度650℃～750℃、长度2～4m；高温段温度750℃～900℃，长度4～14m；冷却段温度450℃～750℃，长度4～8m。氨气流量60～190m3/h，控制扩散时间30～90min，料层厚度：20～35mm。
6.根据权利要求1所述的一种烧结硬化用水雾化合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的油性粘接剂为机油。
7.一种如权利要求1所述的方法制造的烧结硬化用水雾化合金粉末，其特征在于，其化学成分按重量百分比组成如下：C：0.001％～0.2％；Si≤0.50％；Mn：0.1％～1.0％；P≤0.050％；S≤0.030％；Mo：0.5％～4.0％；Ni：0.1％～8.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
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