CN113732287B - 一种用于17-4产品无磁烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于17‑4产品无磁烧结工艺，涉及不锈钢烧结技术领域；包括以下步骤：S1，制备黏结剂；S2，混炼；S3，注射成型，制备试样生胚；S4，烧结还原及除碳；S8，在1200℃时再通入氮气，分压压力75KPA，保温210分钟，使烧结炉各层温度更加均匀及对产品进行渗氮；S9：在最高温分压降温至1150℃后再保温2小时，分压压力80KPa，继续对产品进行渗氮，让其奥氏体化完全；本发明通过具体的烧结过程设置，确定通入氮气的时间、流量和时机，确保氮元素形成并稳定奥氏体，同时实现对渗氮深度的控制，获得满足磁性要求的产品，产品烧结完成后通过固溶热处理，能有效的去除产品表面的氮化铬，继而快速获得17‑4PH奥氏体化的不锈钢产品。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢烧结技术领域，尤其涉及一种用于17-4产品无磁烧结工艺。
背景技术
金属注射成形(MIM)是目前粉末冶金领域中发展很快的金属零部件成形技术。MIM材料的优异性能和近净成形能力十分令人注目。近年来，MIM的发展依赖于粉末原料﹑稳定可靠的粘结剂体系和优化的脱粘技术，以及材料体系及其制品的开发。
其中17-4PH合金是由铜、铌/钶构成的沉淀、淬水、硬化、马氏体不锈钢，通过处理加工后可以满足高硬度和强防腐的要求，现主要用于海上平台、直升机甲板、飞机涡轮机叶片、核废物桶及一些其他机械部件，但是基于目前的MIM工艺，在较大尺寸17-4PH合金零件的制取上仍然具有相当的技术难度，因此提供一种可以快捷对17-4PH 奥氏体化的不锈钢产品烧结工艺是存在较高实用性意义的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有17-4PH奥氏体化的不锈钢产品烧结工艺较为复杂的缺点，而提出的一种用于17-4产品无磁烧结工艺及其操作方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于17-4 产品无磁烧结工艺，具体包括以下步骤：
S1，制备黏结剂；
S2，将黏结剂与预合金粉末进行配比和混炼；
S3，通过注射机对混炼后的注射料进行注射成型，制备试样生胚；
S4，将试样生胚利用烧结炉加热30℃至800℃加热脱脂，脱除试样生胚内的黏结剂；
S5，在800℃至1050℃真空内抽烧结，1050℃保温2小时，对生胚金属氧化物进行还原及除碳；
S6，在达到1050℃时使用氩气进行烧结，让生胚烧结收缩；
S7，在1200℃时使用氮气，分压压力20KPA，保温30分钟，使炉前及炉中的碳含量分布均匀；
S8，在1200℃时再通入氮气，分压压力75KPA，保温210分钟，使烧结炉各层温度更加均匀及对产品进行渗氮；
S9：在最高温分压降温至1150℃后再保温2小时，分压压力 80KPa，继续对产品进行渗氮，让其奥氏体化完全。
作为本发明一种优选的，所述S1步骤中的黏结剂为高密度聚乙稀(HDPE)-石蜡(PW)基粘结剂。
作为本发明一种优选的，所述S2步骤中的预合金粉末为平均粒径7μm的超高压水雾化17-4PH预合金粉末，且混炼时的温度为135℃，混炼时间为2.2小时，获得注射料。
作为本发明一种优选的，所述S4步骤中对试样生胚进行脱脂时，具体温度为600℃，并且保温4小时。
作为本发明一种优选的，所述S7步骤中和S8步骤中通入氮气时，流量分别为50L/min和55L/min。
作为本发明一种优选的，所述S9步骤中的产品烧结完成后进行固溶热处理，去除产品表面的氮化铬，得到17-4PH奥氏体化的不锈钢产品。
本发明的有益效果为：
1)通过具体的烧结过程设置，确定通入氮气的时间、流量和时机，确保氮元素形成并稳定奥氏体，同时实现对渗氮深度的控制，获得满足磁性要求的产品，产品烧结完成后通过固溶热处理，能有效的去除产品表面的氮化铬，继而快速获得17-4PH奥氏体化的不锈钢产品；
2)通过超高压水雾化17-4PH预合金粉末的选用，并确定预合金粉末的粒径、保温时间等参数，确保获得产品的相形态、烧结密度和后烧结热处理时达到预期，满足定向制备17-4PH奥氏体化的目标不锈钢产品需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
一种用于17-4产品无磁烧结工艺，具体包括以下步骤：
S1，制备黏结剂，其中黏结剂为高密度聚乙稀(HDPE)-石蜡(PW) 基粘结剂，选用(HDPE)-(PW)体系的粘结剂流动性好，温度对黏度影响小，冷却时黏度能够迅速变化，冷却后坚固稳定，并且生产成本低，对环境无污染，具有很好的润滑性能；
S2，将黏结剂与预合金粉末进行配比和混炼，其中预合金粉末为平均粒径7μm的超高压水雾化17-4PH预合金粉末，且混炼时的温度为135℃，混炼时间为2.2小时，获得注射料，采用混合气体雾化和水雾化粉末用于降低成本并改善颗粒间摩擦以防止脱脂过程中的坍塌有明显的效果；
S3，通过注射机对混炼后的注射料进行注射成型，制备试样生胚；
S4，将试样生胚利用烧结炉加热30℃至800℃加热脱脂，脱除试样生胚内的黏结剂，具体的，在进行脱脂时，首先为120℃，保温1h，然后以4℃/min进行升温，当温度到达600℃，停止升温，并且保温 4小时，确保对生胚高效脱脂；
S5，在800℃至1050℃真空内抽烧结，1050℃保温2小时，对生胚金属氧化物进行还原及除碳，；
S6，在达到1050℃时使用氩气进行烧结，让生胚烧结收缩；
S7，在1200℃时使用氮气，分压压力20KPA，保温30分钟，使炉前及炉中的碳含量分布均匀；
S8，在1200℃时再通入氮气，分压压力75KPA，保温210分钟，使烧结炉各层温度更加均匀及对产品进行渗氮；
S9：在最高温分压降温至1150℃后再保温2小时，分压压力 80KPa，继续对产品进行渗氮，让其奥氏体化完全，产品烧结完成后进行固溶热处理，去除产品表面的氮化铬，得到17-4PH奥氏体化的不锈钢产品。
其中，S7步骤中和S8步骤中通入氮气时，流量分别为50L/min 和55L/min，确保烧结过程中炉内碳含量分布均匀和产品的渗氮均匀，在烧结的过程中采取三段式通入氮气，并在每次氮气的注入进行性持续加压，实现高压渗氮，既可以保证产品尺寸，也可以得到弱磁的产品。
具体的，在最终制备17-4PH奥氏体化的不锈钢产品，其尺寸精度高,产品强度高、产品无磁性、耐蚀性好，满足了适用领域无磁、耐蚀、强度高、价格偏移的需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于17-4产品无磁烧结工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，制备黏结剂，
所述S1步骤中的黏结剂为高密度聚乙稀(HDPE)-石蜡(PW)基粘结剂；
S2，将黏结剂与预合金粉末进行配比和混炼，
所述S2步骤中的预合金粉末为平均粒径7μm的超高压水雾化17-4PH预合金粉末，且混炼时的温度为135℃，混炼时间为2.2小时，获得注射料；
S3，通过注射机对混炼后的注射料进行注射成型，制备试样生胚；
S4，将试样生胚利用烧结炉加热30℃至800℃加热脱脂，脱除试样生胚内的黏结剂；
S5，在800℃至1050℃真空内烧结，1050℃保温2小时，对生胚金属氧化物进行还原及除碳；
S6，在达到1050℃时使用氩气进行烧结，让生胚烧结收缩；
S7，在1200℃时使用氮气，分压压力20KPA，保温30分钟，使炉前及炉中的碳含量分布均匀；
S8，在1200℃时再通入氮气，分压压力75KPA，保温210分钟，使烧结炉各层温度更加均匀及对产品进行渗氮，
所述S7步骤中和S8步骤中通入氮气时，流量分别为50L/min和55L/min；
S9：在最高温分压降温至1150℃后再保温2小时，分压压力80KPa，继续对产品进行渗氮，让其奥氏体化完全。
2.根据权利要求1所述的一种用于17-4产品无磁烧结工艺，其特征在于，所述S4步骤中对试样生胚进行脱脂时，具体温度为600℃，并且保温4小时。
3.根据权利要求1所述的一种用于17-4产品无磁烧结工艺，其特征在于，所述S9步骤中的产品烧结完成后进行固溶热处理，去除产品表面的氮化铬，得到17-4PH奥氏体化的不锈钢产品。
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