CN114438408A - 一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密零件的制备方法 - Google Patents

一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密零件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及不锈钢材料生产技术领域，尤其是一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密零件的制备方法。一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，是由以下质量百分比的合金元素构成：0‑0.03%的C、0‑0.30%的O、1.0‑2.0%的Si、0.2‑0.8%的Mn、12‑16%的Cr、5‑10%的Ni、0.5‑2.5%的Cu、0.5‑2.0%的Mo、余量为Fe。本申请材料成本低，适合大批量生产高性能异型结构件。本申请表面硬度高，可达1000HV以上，耐蚀性好，盐雾试验可达24h以上，耐热性能好，在不降低延伸率的前提下比17‑4PH不锈钢屈服强度提高30%以上。

Description

一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密 零件的制备方法
技术领域
本申请涉及粉末冶金高强钢生产技术领域，尤其是涉及一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密零件的制备方法。
背景技术
通常将室温下屈服强度超过1380MPa的结构钢称为超高强度钢，结合此类钢的物理冶金特点，我们通常可以把超高强度钢划分为四大类，包括：低合金系列超高强度钢、沉淀硬化型不锈超高强度钢、二次硬化型超高强度钢、马氏体时效型超高强度钢。
低合金超高强度钢：此类钢是在调质结构钢的基础上发展起来的，C含量一般在0.3％-0.5％，合金元素的总含量小于5％。它们的主要作用是为了保证钢的淬透性，细化钢的显微组织、抑制奥氏体晶粒长大和加强马氏体的抗回火稳定性，常用的元素有Ni、Cr、Si、Mn、Mo、V。但由于其高碳成分通常耐蚀性会严重下降；晶界间的碳化物也会导致合金断裂韧性的下降。
二次硬化型超高强度钢：这类钢钴、键合金含量高，具有极高的强度和良好的强韧性匹配，还具有良好的抗海水腐蚀性能和极好的择接性能等特点。但由于其含有较高比例的Ni及战略金属Co元素，材料成本居高不下。
沉淀硬化不锈超高强度钢：这类钢是在不锈钢的基础上发展起来的具有抗腐烛性能的超高强度钢。它是不锈钢中的重要分支，在能源开发、石油化工以及航空航天等行业的迅速发展带动下，增加了对高强、高韧、耐腐蚀且易于加工成型和焊接且使用性能优良的高强不锈钢的需求而发展起来的。按照其高温固溶并冷却至室温后的显微组织差别，可错密度的板条状马氏体又提高了韧性。
马氏体时效钢以无碳或超低碳铁镍马氏体为基体，400-550℃时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统超高强度钢的强化机制不同的是，马氏体时效钢的主要强化元素不再是C，而主要是以Ni元素为主的合金元素。常见的金属注射成形领域应用高强钢有17-4PH、SUS420及Ni18(300)等。17-4PH不锈钢，综合性能好，在医疗器械和消费电子领域具有广泛应用，但抗拉和屈服强度偏低。SUS420不锈钢的强度高，通常应用在高承载、高耐磨工况条件下，但延伸率低，耐蚀性差。金属注射成形技术制备的17-4PH材质零部件在烧结后需要二次固溶处理，固溶处理后会增加产品变形量导致整形工序技术难度大，不良率高。Ni18(300)强度高，但由于其含有较高比例的Ni和Co元素，成本居高不下，限制其大规模应用。而且17-4PH和SUS420在长期300-400℃的高温使用环境下，蠕变性能差，疲劳强度低，会发生断裂风险。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料及应用其生产的精密零件的制备方法。
第一方面，本申请提供的一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，是通过以下技术方案得以实现的：
一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，是由以下质量百分比的合金元素构成：0-0.03％的C、0-0.30％的O、1.0-2.0％的Si、0.2-0.8％的Mn、12-16％的Cr、5-10％的Ni、0.5-2.5％的Cu、0.5-2.0％的Mo、余量为Fe。
本球形合金粉中增加1.0-2.0％的合金元素Si，可提高合金材料的硬度，弹性极限，屈服强度和耐热性能。本球形合金粉中的合金元素Cu的含量控制在0.5-2.5％，降低沉淀硬化不锈钢中常见时效硬化析出元素Cu的含量，避免Cu元素的偏析导致高温性能下降，避免金属注射成形工艺中高温烧结时铜元素的挥发对烧结炉寿命的影响。此外，本球形合金粉中5-10％的Ni元素可提高合金材料的强度和韧性。综上所述，本申请材料和工艺成本低，适合大批量生产高性能异型结构件。本申请的表面硬度高，可达1000HV以上，耐蚀性好，盐雾试验可达24H以上，耐热性能好，在不降低延伸率的前提下比17-4PH不锈钢屈服强度提高30％以上。
优选的，所述不锈钢精密零件是由以下质量百分比的合金元素构成：0-0.03％的C、1.0-2.0％的Si、0.4-0.6％的Mn、13-15％的Cr、6-8％的Ni、0.5-1.5％的Cu、0.5-1.5％的Mo、余量为Fe。
通过优化原料的配比，可制备得到表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好的低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
优选的，所述球形合金粉是通过气雾化方法制备而成；所述球形合金粉D50为7-13微米；所述球形合金粉D90≤23.0微米；所述球形合金粉的振实密度大于4.50g/cm3。
通过采用上述技术方案，可保证球形合金粉的质量符合金属注射成形工艺的要求，进而保证最终精密零件的质量。
优选的，所述不锈钢精密零件的基体硬度在37-45HRC，屈服强度≥1300MPa，延伸率≥3％，表面硬度1000-1350HV，硬化层深度30-80微米。
通过采用上述技术方案，本申请具有表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好、强度高、生产成本低的优点。
第二方面，本申请提供的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：
一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，采用气雾化方法制备球形合金粉；
步骤二，注射成形，步骤一中的球形合金粉与粘合剂按质量比80-90:10-20，均匀混合制得喂料；将所得喂料通过注塑机注入模具，冷却成形，获得毛坯；
步骤三，脱脂，步骤二中的毛坯置于酸性气氛中，于120℃-140℃的温度下，进行2-8小时脱脂处理，后升温至580-620℃并保温150-180min进行热脱脂；
步骤四，烧结固溶，烧结温度1200-1300℃，保温120-240min，进行烧结致密化，烧结完成后在降温段工艺为1000-1100℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力60-120kPa，经60-240min冷却至100℃以下，得半成品；
步骤五，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤六，对步骤五中完成后处理的半成品同时进行时效热处理和离子渗氮处理，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
通过采用上述技术方案，本申请中才采用的材料成本低，适合大批量生产高性能异型结构件。此外，本申请的制备工艺相对简单，便于进行工业化生产。
优选的，步骤二中所述的粘合剂是由以下重量份的原料制备而成：80-90份的聚甲醛、5-10的骨架剂、3-5份的相容剂EVA、1-3份的润滑剂、1-3份的分散剂硬脂酸；所述骨架剂为聚烯烃、PP、HDPE、PS中的一种；所述润滑剂为PETS、EBS中的一种。
通过采用上述技术方案，可保证最终生产成品的质量。
优选的，所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度400-550℃，保温时间6-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为1-6:50，可得到基体硬度37-45HRC，屈服强度1300-1700MPa，延伸率3-8％，表面硬度1000-1350HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
通过采用上述技术方案，所制备的成品不锈钢精密零件具有表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好、强度高、生产成本低的优点。
优选的，所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度430℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度43-45HRC，屈服强度≥1550MPa，延伸率≥3％，表面硬度1000-1300HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
通过采用上述技术方案，所制备的成品不锈钢精密零件具有表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好、强度高、生产成本低的优点。
优选的，所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度480℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度40-43HRC，屈服强度≥1450MPa，延伸率≥5％，表面硬度1100-1200HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
通过采用上述技术方案，所制备的成品不锈钢精密零件具有表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好、强度高、生产成本低的优点。
优选的，所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度520℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度37-40HRC，屈服强度≥1300MPa，延伸率≥7％，表面硬度1000-1100HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
通过采用上述技术方案，所制备的成品不锈钢精密零件具有表面硬度高、耐蚀性好、耐热性能好、强度高、生产成本低的优点。
综上所述，本申请具有以下优点：
1、本申请表面硬度高，可达1000HV以上，耐蚀性好，盐雾试验可达24h以上，耐热性能好，在不降低延伸率的前提下比17-4PH不锈钢屈服强度提高30％以上。
2、本申请材料成本低，适合大批量生产高性能异型结构件。
3、本申请的制备工艺相对简单，便于进行工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
Figure BDA0003453755680000041
Figure BDA0003453755680000051
制备例
制备例1
球形合金粉的配料表，参见表1：
表1是球形合金粉的配料表
名称 质量/g
二硅化铁 191.35
合金元素Mn粉 48.0
合金元素Cr粉 1421
合金元素Ni粉 649
合金元素Cu粉 113
合金元素Mo粉 122
合金元素Fe粉，Fe大于71.5％ 13049.2
球形合金粉的制备方法：按配比称量Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Fe，混合得预合金粉，通过气雾化方法制备得到D50＝7.8微米，D90为20.4微米，氧含量在1350ppm，振实密度4.54g/cm3的不锈钢气雾化粉末。
测得不锈钢气雾化粉末中各合金元素的质量百分比为：0.017％的C、0.97％的Si、0.48％的Mn、14.21％的Cr、6.49％的Ni、1.13％的Cu、1.22％的Mo、0.29％的0、余量为Fe。
制备例2
球形合金粉的配料表，参见表2：
表2是球形合金粉的配料表
名称 质量/g
二硅化铁 323.5
合金元素Mn粉 55.0
合金元素Cr粉 1398.0
合金元素Ni粉 695.0
合金元素Cu粉 113.0
合金元素Mo粉 157.0
合金元素Fe粉，Fe大于71.5％ 10061.6
球形合金粉的制备方法：按配比称量Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Fe，混合得预合金粉，通过气雾化方法制备得到D50＝11.7微米，D90为23.2微米，氧含量在1400ppm，振实密度4.72g/cm3的球形合金粉。
测得不锈钢水雾化粉末中各合金元素的质量百分比为：0.012％的C、1.64％的Si、0.55％的Mn、13.98％的Cr、6.95％的Ni、1.13％的Cu、1.57％的Mo、0.13％的0、余量为Fe。
制备例3
粘合剂的配料表，参见表3：
表3是粘合剂的配料表
名称 质量/g
聚甲醛POM，泰国三菱工程F20-03，通用级 850
HDPE，加拿大NOVA高密度聚乙烯HDPE，注塑级 65
相容剂EVA，美国杜邦30E783马来酸酐接枝EVA，模塑级 40
PETS塑料润滑剂，型号BRD-PETS，品牌：博瑞达 20
分散剂硬脂酸，CAS：57-11-4，品牌：绿宝 15
粘合剂的制备，按配比称量聚甲醛、HDPE、相容剂EVA、润滑剂PETS、分散剂硬脂酸，以500rpm转速混合10min得粘合剂。
实施例
实施例1
一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，采用气雾化方法制备合金粉末，本实施例在采用的是制备例1中的是气雾化粉末；
步骤二，金属注射成形：制备例1中的球形合金粉与制备例3中的粘合剂按质量比90:10，投入于捏合机中，以175℃的条件混炼30min，挤出，制成注射成型喂料，将所得喂料置于注射成型机中，以185℃条件下注射到设计好的模具中，注射压力为60MPa,模具温度85℃，冷却成形获得毛坯；
步骤三，在硝酸浓度为0.008mol/L的氮气气氛中，120℃下进行8小时的脱脂，转移置石墨真空炉中，以8.0℃/min升温速率，升温至600℃保温180min，并同时通入流量30.0L/min的氮气进行热脱脂：
步骤四，转入石墨真空脱脂烧结炉中以8.0℃/min升温速率，升温至1250℃，保温180min进行烧结致密化；烧结完成后在降温段工艺为1020℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力80kPa，经240min冷却至100℃以下，得烧结密度为7.5g/cm3的半成品；
步骤五，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度480℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于470～490℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件的基体硬度40.5HRC，屈服强度1460MPa，延伸率5.0％，表面硬度1083HV，硬化层深度52微米。
实施例2
一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，采用气雾化方法制备合金粉末，本实施例在采用的是制备例1中的是气雾化粉末；
步骤二，金属注射成形：制备例1中的球形合金粉与制备例3中的粘合剂按质量比90:10，投入于捏合机中，以175℃的条件混炼30min，挤出，制成注射成型喂料，将所得喂料置于注射成型机中，以185℃条件下注射到设计好的模具中，注射压力为60MPa,模具温度85℃，冷却成形获得毛坯；
步骤三，在硝酸浓度为0.008mol/L的氮气气氛中，120℃下进行8小时的脱脂，转移置石墨真空炉中，以8.0℃/min升温速率，升温至600℃保温180min，并同时通入流量30.0L/min的氮气进行热脱脂：
步骤四，转入石墨真空脱脂烧结炉中以8.0℃/min升温速率，升温至1280℃，保温180min进行烧结致密化；烧结完成后在降温段工艺为1050℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力80kPa，经240min冷却至100℃以下，得烧结密度为7.65g/cm3的半成品；
步骤五，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度430℃，保温时间6小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于470～490℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件的基体硬度43.5HRC，屈服强度1580MPa，延伸率3.70％，表面硬度1000HV，硬化层深度45微米。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于：
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度430℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于470～490℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件的基体硬度45.5HRC，屈服强度1550MPa，延伸率3.10％，表面硬度1019HV，硬化层深度67微米。
实施例4
实施例4与实施例2的区别在于：
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度480℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于470～490℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件的基体硬度43.5HRC，屈服强度1460MPa，延伸率5.20％，表面硬度1183HV，硬化层深度65微米。
实施例5
实施例5与实施例2的区别在于：
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度520℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于470～490℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件的基体硬度43.5HRC，屈服强度1320MPa，延伸率7.60％，表面硬度1047HV，硬化层深度72微米。
对比例
对比例1为17-4PH沉淀硬化不锈钢，基体硬度38-42HRC，屈服强度1050-1150MPa，延伸率5-10％，表面硬度390-410HV。
本对比例采用17-4PH沉淀硬化不锈钢粉末制备精密零件，包括以下步骤：
步骤一，金属注射成形：17-4PH沉淀硬化不锈钢粉末与制备例3中的粘合剂按质量比90:10，投入于捏合机中，以175℃的条件混炼30min，挤出，制成注射成型喂料，将所得喂料置于注射成型机中，以185℃条件下注射到设计好的模具中，注射压力为60MPa,模具温度85℃，冷却成形获得毛坯；
步骤二，在硝酸浓度为0.008mol/L的氮气气氛中，120℃下进行8小时的脱脂，转移置石墨真空炉中，以8.0℃/min升温速率，升温至600℃保温180min，并同时通入流量30.0L/min的氮气进行热脱脂：
步骤三，转入石墨真空脱脂烧结炉中以8.0℃/min升温速率，升温至1280℃，保温180min进行烧结致密化；烧结完成后在降温段工艺为1050℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力80kPa，经240min冷却至100℃以下，得烧结密度为7.65g/cm3的半成品；
步骤四，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤五，对步骤四中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度480℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，于496℃空冷随炉冷却降温，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件基体硬度38.0HRC，屈服强度1080MPa，延伸率7.8％，表面硬度400HV。
对比例2
一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，采用水雾化方法制备合金粉末，本实施例在采用的是制备例2中的是气雾化粉末；
步骤二，金属注射成形：制备例2中的球形合金粉与制备例3中的粘合剂按质量比90:10，均匀混合制得喂料；将所得喂料通过注塑机注入设计好的模具中进行成形，获得毛坯；
步骤三，在硝酸浓度为0.008mol/L的氩气气氛中，120℃下进行4小时的脱脂，转移置石墨真空炉中，以8.0℃/min升温速率，升温至600℃保温180min，并同时通入流量24.0L/min的氩气进行热脱脂：
步骤四，转入高真空金属烧结炉中以8.0℃/min升温速率，升温至1280℃，保温180min进行烧结致密化；烧结完成后在降温段工艺为1050℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力80kPa，经240min冷却至100℃以下，得烧结密度为7.8g/cm3的半成品；
步骤五，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度480℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
所得精密零件的基体硬度39.5HRC，屈服强度1380MPa，延伸率2.30％，表面硬度1083HV，硬化层深度37微米。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于：
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度400℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
所得精密零件的基体硬度40.3HRC，屈服强度1220MPa，延伸率4.6％，表面硬度813HV，硬化层深度25微米。
对比例4
对比例4与实施例2的区别在于：
步骤六，对步骤五中的半成品采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，时效温度560℃，保温时间8小时，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4:46，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
所得精密零件的基体硬度35.5HRC，屈服强度1240MPa，延伸率7.9％，表面硬度1250HV，硬化层深度65微米。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1、屈服强度的测试方法：按照GB/T 1591-2008《低合金高强度结构钢》进行测试。
2、表面硬度的测试方法：按照GB/T 7997-2014《硬质合金维氏硬度试验方法》进行测试。
3、基体硬度的测试方法：按照GB/T230.1—2004《金属洛氏硬度试验第1部分：试验方法》进行测试。
4、硬化层深度的测试方法：按照GB/T 9451-2005《钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定》进行测试。
5、延伸率的测试方法：按照《GB/T 228-2010金属拉伸试验方法》进行测试。
6、盐雾试验：按照GB5938—86《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法》进行测试人工模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。
7、合金化学成分分析：按照GB/T 223.10-1991钢铁及合金化学分析方法进行测试。
数据分析
表4是实施例1-5和对比例1-4的测试参数
Figure BDA0003453755680000101
表5是实施例1-5和对比例1-4的测试参数
盐雾试验/h
实施例1 24h无变化
实施例2 24h无变化
实施例3 24h无变化
实施例4 24h无变化
实施例5 24h无变化
对比例1 24h表面出现轻微腐蚀
对比例2 24h无变化
对比例3 24h无变化
对比例4 24h无变化
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表4可以看出，离子渗氮结合时效处理，时效温度400-550℃，保温时间6-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理可得到基体硬度37-45HRC，屈服强度1300-1700MPa，延伸率3-8％，表面硬度1000-1350HV，硬化层深度30-80微米的成品。
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表4可以看出，离子渗氮结合时效处理，时效温度430℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理可得到基体硬度43-45HRC，屈服强度≥1550MPa，延伸率≥3％，表面硬度1000-1300HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表4可以看出，离子渗氮结合时效处理，时效温度480℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，可得到基体硬度40-43HRC，屈服强度≥1450MPa，延伸率≥5％，表面硬度1100-1200HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表4可以看出，离子渗氮结合时效处理，时效温度520℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，可得到基体硬度37-40HRC，屈服强度≥1300MPa，延伸率≥7％，表面硬度1000-1100HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
综上所述，本申请制备的精密零件具有良好的屈服强度，屈服强度≥1300MPa，基体硬度在37-45HRC，延伸率3-8％，表面硬度1000-1300HV，硬化层深度30-80微米。
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表4可以看出，实施例4的屈服强度是对比例1的屈服强度的1.35，即在不降低延伸率的前提下比17-4PH不锈钢屈服强度提高30％以上。
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表5可以看出，本申请具有良好的耐热性能和耐腐蚀性能。本申请的耐腐蚀性能可达24h无变化。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，其特征在于：不锈钢精密零件是由以下质量百分比的合金元素构成：0-0.03%的C、0-0.30%的O、1.0-2.0%的Si、0.2-0.8%的Mn、12-16%的Cr、5-10%的Ni、0.5-2.5%的Cu、0.5-2.0%的Mo、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，其特征在于：所述不锈钢精密零件是由以下质量百分比的合金元素构成：0-0.03%的C、1.0-2.0%的Si、0.4-0.6%的Mn、13-15%的Cr、6-8%的Ni、0.5-1.5%的Cu、0.5-1.5%的Mo、余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，其特征在于：所述不锈钢精密零件是由球形合金粉制备而成；所述球形合金粉是通过气雾化方法制备而成；所述球形合金粉D50为7-13微米；所述球形合金粉D90≤23.0微米；所述球形合金粉的振实密度大于4.50g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料，其特征在于：所述不锈钢精密零件的基体硬度在37-45HRC，屈服强度≥1300MPa，延伸率≥3%，表面硬度1000-1350HV，硬化层深度30-80微米。
5.一种应用权利要求1-4中任一项所述的低成本高强度耐热耐蚀不锈钢生产的精密零件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，采用气雾化方法制备球形合金粉；
步骤二，注射成形，步骤一中的球形合金粉与粘合剂按质量比80-90：10-20，均匀混合制得喂料；将所得喂料通过注塑机注入模具，冷却成形，获得毛坯；
步骤三，脱脂，步骤二中的毛坯置于酸性气氛中，于120℃-140℃的温度下，进行2-8小时脱脂处理，后升温至580-620℃并保温150-180min进行热脱脂；
步骤四，烧结固溶，烧结温度1200-1300℃，保温120-240min，进行烧结致密化，烧结完成后在降温段工艺为1000-1100℃开始强制冷却，冷却气氛采用氮气，炉内气体压力60-120kPa，经60-240min冷却至100℃以下，得半成品；
步骤五，后处理，对烧结后半成品进行整形精校或机加工，满足尺寸要求；
步骤六，对步骤五中完成后处理的半成品同时进行时效热处理和离子渗氮处理，得到低成本高强度耐热耐蚀不锈钢精密零件。
6.根据权利要求5所述的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的粘合剂是由以下重量份的原料制备而成：80-90份的聚甲醛、5-10的骨架剂、3-5份的相容剂EVA、1-3份的润滑剂、1-3份的分散剂硬脂酸；所述骨架剂为聚烯烃、PP、HDPE、 PS中的一种；所述润滑剂为PETS、EBS中的一种。
7.根据权利要求5所述的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，其特征在于：所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度400-550℃，保温时间6-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为1-6:50，可得到基体硬度37-45HRC，屈服强度1300-1700MPa，延伸率3-8%，表面硬度1000-1350HV，硬化层深度30-80微米的成品。
8.根据权利要求5所述的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，其特征在于：所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度430℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度43-45HRC，屈服强度≥1550MPa，延伸率≥3%，表面硬度1000-1300HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
9.根据权利要求5所述的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，其特征在于：所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度480℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度40-43HRC，屈服强度≥1450MPa，延伸率≥5%，表面硬度1100-1200HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
10.根据权利要求5所述的一种应用低成本高强度耐热耐蚀不锈钢材料生产的精密零件的制备方法，其特征在于：所述步骤六的具体操作为，对步骤五中的半成品进行离子渗氮结合时效处理，时效温度520℃，保温时间8-12h，采用氮氢混合气体进行时效热处理结合离子渗氮处理，氮氢混合气体中氢气和氮气的体积比为4-5:45-46，可得到基体硬度37-40HRC，屈服强度≥1300MPa，延伸率≥7%，表面硬度1000-1100HV，硬化层深度30-80微米的成品不锈钢精密零件。
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