CN113649561A - 一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂形状粉末高速钢零件的制备方法，属于粉末冶金材料领域。制备方法为首先制备出高速钢粉体，将高速钢粉末与粘结剂混合制备喂料，采用注射成形工艺将喂料制备出一定形状的生坯，再经脱脂工艺和烧结工艺后制得一种复杂形状新型粉末高速钢微型零件。该方法使用注射成形工艺制备新型复杂形状高速钢微型零件，操作简便、成本低廉，不仅有效解决了传统铸造工艺的偏析问题，还省去了高速钢制品的后续在加工步骤，为制备复杂形状切削工具或零件用高速钢提供一种新的制备思路。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种复杂形状新型粉末高速钢零件的制备方法。
背景技术
高速钢俗称锋钢，属于高碳高合金莱氏体钢，具有高硬度、高耐磨性和优良的红硬性，被广泛的应用于制造各种机床切削工具、航空高温轴承已经耐热耐磨零件等。目前高速钢的制备工艺主要有传统的铸造工艺、粉末冶金工艺等。传统铸造工艺采用熔炼-铸造-锻造的方法，工艺简单，成本较低。但由于其凝固速度缓慢，会产生偏析，从而生成大块的碳化物或网状碳化物，制约了高速钢性能的提高。粉末冶金工艺可以有效地解决传统工艺的偏析问题，粉末高速钢碳化物细小均匀，强度、塑性和耐磨性相比铸造高速钢都有很大提升，且热处理变形量小。
传统的粉末冶金压制成形方法往往难以得到复杂形状的零件，而高速钢高硬、优良的红硬性也导致其后续加工困难，特别是难以实现针对微型机器人等特定应用领域的小微复杂零件的成形。粉末注射成形技术是粉末冶金技术领域的一种新型成型技术，该技术操作简单、成本低廉，极大限度的减少了原材料的使用量，省去材料成型后的再加工步骤。该技术制备出的材料性能优异、尺寸精度高、生产效率高，具有高的发展潜力。
基于以上因素，本发明提供了一种新型粉末高速钢的制备方法，使用注射形成工艺制备复杂形状的微型高速钢零件，有效解决了传统铸造工艺的偏析问题，为制备复杂形状切削工具或零件用高速钢提供一种新的制备思路。
发明内容
本发明旨在提供一种复杂形状新型粉末高速钢微型零件的制备方法，使用注射成形方法具有操作简单易行、成本低廉，可有效改善高速钢成品的成分偏析问题，省去高速钢制备复杂形状金属制品的在加工步骤。
一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
1).按照一定组分比例制备高速钢粉体；
2).称取一定比例的高速钢粉体和粘结剂，将二者混合均匀后，制备喂料；
3).将喂料采用注射成形技术制备出成形坯体；
4).将成形坯体转移至脱脂炉中，以一定升温速度升至脱脂温度，保温一段时间进行脱脂；
5).将脱脂坯以一定速度升温至烧结温度进行烧结，保温一段时间后，制得高速钢零件。
进一步地，步骤1)所述的高速钢粉体原料组分及配比为(重量百分比)：60-70％羟基铁粉、5-15％钴粉、5-15％钨金属碳化物、2-5％铬金属碳化物、0.5-2％钼金属碳化物、0.5-2％钒金属碳化物、0.5-2％铝粉。
进一步地，高速钢粉体的均匀混合是以在球磨机中以球料比(6-10)：1，以20-30转/分钟的速率混合球磨，得到混合高速钢粉体。
进一步地，步骤2)所述粘结剂成分质量百分比为：40-60％石蜡、10-40％聚乙烯、10-30％聚丙烯、3-12％硬脂酸；喂料中粘结剂所占比例约为12-25％；
进一步地，步骤3)所述注射成形注射温度约为140-210℃，注射压力为80-155MPa。
进一步地，步骤4)所述升温速度的范围为1.5-4℃/min，保温温度为550-750℃，保温时间3-7h。
进一步地，步骤5)所述升温速度的范围为2-5℃/min，烧结温度为900-1200℃，保温时间0.5-5h。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种使用注射成形制备高速钢材料的方法。该注射成形方法操作简单易行，节省原材料的使用，省去高速钢制备复杂形状金属制品的再加工步骤，有利于工业化的广泛运用。
其次，所得材料可为一种高精度复杂形状的粉末高速钢制品，该材料以高速钢粉为原料，辅助合适的烧结工艺，有效改善材料成型过程中的成分偏析问题。
具体实施方式
实施例1
将680g羟基铁粉、120g钴粉、120g碳化钨、40g Cr23C6、20g碳化钼、10g碳化钒、10g铝粉在球磨机中以球料比8:1,25转/分钟的转速，均匀混合。再称取820g混合高速钢粉体与180g粘结剂混合制备喂料，粘结剂成分为质量比50％石蜡、20％聚乙烯、20％聚丙烯、10％硬脂酸，将喂料破碎，利用注射机进行成形，注射温度180℃，注射压力110MPa，然后再将成形坯体置于脱脂炉中以2℃/min升至600℃进行脱脂，保温4小时，将脱脂坯放于坩埚中，转移至高温炉中，以4℃/min升至1150℃进行烧结，保温3小时得到高速钢材料。
实施例2
将650g羟基铁粉、130g钴粉、140g碳化钨、40g Cr23C6、20g碳化钼、10g碳化钒、10g铝粉在球磨机中以球料比8:1,25转/分钟的转速，均匀混合。再称取850g混合高速钢粉体与150g粘结剂混合制备喂料，粘结剂成分为质量比55％石蜡、20％聚乙烯、20％聚丙烯、5％硬脂酸，将喂料破碎，利用注射机进行成形，注射温度160℃，注射压力110MPa，然后再将成形坯体置于脱脂炉中以2℃/min升至650℃进行脱脂，保温4小时，将脱脂坯放于坩埚中，转移至高温炉中，以4℃/min升至1050℃进行烧结，保温2小时得到高速钢材料。
实施例3
将680g羟基铁粉、120g钴粉、120g碳化钨、40g Cr23C6、20g碳化钼、10g碳化钒、10g铝粉在球磨机中以球料比8:1,30转/分钟的转速，均匀混合。再称取850g混合高速钢粉体与150g粘结剂混合制备喂料，粘结剂成分为质量比55％石蜡、20％聚乙烯、20％聚丙烯、5％硬脂酸，将喂料破碎，利用注射机进行成形，注射温度180℃，注射压力100MPa，然后再将成形坯体置于脱脂炉中以2℃/min升至600℃进行脱脂，保温5小时，将脱脂坯放于坩埚中，转移至高温炉中，以5℃/min升至1150℃进行烧结，保温3小时得到高速钢材料。
Claims (7)
1.一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
1).按照一定组分比例制备高速钢粉体；
2).称取一定比例的高速钢粉体和粘结剂，二者混合均匀后，制备喂料；
3).将喂料采用注射成形技术制备出成形坯体；
4).将成形坯体转移至脱脂炉中，以一定升温速度升至脱脂温度，保温一段时间进行脱脂；
5).将脱脂坯以一定速度升温至烧结温度进行烧结，保温一段时间后，制得高速钢零件。
2.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤1)所述的高速钢粉体原料组分及重量百分比为：60-70％羟基铁粉、5-15％钴粉、5-15％钨金属碳化物、2-5％铬金属碳化物、0.5-2％钼金属碳化物、0.5-2％钒金属碳化物、0.5-2％铝粉。
3.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤1)所述的高速钢粉体的均匀混合是以在球磨机中以球料比(6-10)：1，以20-30转/分钟的速率混合球磨，得到混合高速钢粉体。
4.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤2)所述粘结剂成分质量百分比为：40-60％石蜡、10-40％聚乙烯、10-30％聚丙烯、3-12％硬脂酸；喂料中粘结剂所占比例为12-25％。
5.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤3)所述注射成形注射温度为140-210℃，注射压力为80-155MPa。
6.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤4)所述升温速度的范围为1.5-4℃/min；保温温度为550-750℃，保温时间为3-7h。
7.如权利要求1所述一种复杂形状粉末高速钢微型零件的制备方法，其特征在于步骤5)所述升温速度的范围为2-5℃/min；烧结温度为900-1200℃；保温时间为0.5-5h。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1669704A (zh) * | 2005-04-22 | 2005-09-21 | 北京科技大学 | 一种制备复杂形状和高尺寸精度钨零部件的方法 |
| CN103240412A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 北京科技大学 | 一种近终形制备粉末超合金的方法 |
| CN108642402A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-12 | 湘潭大学 | 新型氮化铝弥散强化粉末冶金铝高速钢及其制备方法 |
| CN111172470A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-19 | 中南大学 | 一种高性能粉末冶金压制烧结型半高速钢及其制备方法 |
| CN112028636A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 北京科技大学 | 一种高导热氮化铝/石墨烯复合陶瓷器件的制备方法 |
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2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1669704A (zh) * | 2005-04-22 | 2005-09-21 | 北京科技大学 | 一种制备复杂形状和高尺寸精度钨零部件的方法 |
| CN103240412A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 北京科技大学 | 一种近终形制备粉末超合金的方法 |
| CN108642402A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-12 | 湘潭大学 | 新型氮化铝弥散强化粉末冶金铝高速钢及其制备方法 |
| CN111172470A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-19 | 中南大学 | 一种高性能粉末冶金压制烧结型半高速钢及其制备方法 |
| CN112028636A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 北京科技大学 | 一种高导热氮化铝/石墨烯复合陶瓷器件的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 康胜哲等: "注射成形M4高速钢的研究", 《粉末冶金工业》 * |
| 郑双七等: "铝对高速钢(HSS)红硬性的影响", 《热处理》 * |
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| Publication number | Publication date |
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