CN1442257A - 高密度铁基锻件的制造方法 - Google Patents

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藤长政志
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Abstract

一种高密度铁基锻件例如机械零件的制造方法，按照顺序包括以下步骤：(a)制备含铁基金属粉末和石墨粉末的铁基粉末混合物；(b)对该铁基粉末混合物进行预成形压制，以形成预成形坯；(c)对该预成形坯在非氧化气氛下进行烧结，其中氮分压为30kPa或以下，温度为950℃或更高以及1300℃或更低，以形成成型材料；以及(d)通过闭模锻造或封闭模锻造而对该成型材料进行锻造，以制造高密度锻件。

Description

高密度铁基锻件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种适合于作为机械零件的铁基锻件的生产或制造方法的改进，本发明尤其涉及减少模锻载荷、改善锻件的密度和尺寸精度的方法。
本发明的背景技术
粉末冶金技术可以生产或制造具有复杂形状的零件，其形状可以近似网状并具有高的尺寸精度，从而极大地减少了切削的成本。近年来，对于铁基粉末冶金产品(铁基粉末产品或铁基烧结产品)来说，需要具有更高的机械强度，从而能够缩小尺寸并减轻重量。
铁基烧结零件(以下简称为铁基烧结体或烧结体)通常采用以下方法来生产或制造。也就是，将铁基金属粉末与例如石墨粉末、铜粉末和诸如硬脂酸锌、硬脂酸锂的润滑剂的合金粉末进行混合，由此形成铁基粉末混合物。在下一个步骤，将铁基粉末混合物填充到金属模具中，然后压制，由此形成压坯。然后将该压坯进行烧结而形成烧结体。将所获得的烧结体按照需要调整尺寸或进行切削而形成产品。另外，在需要高机械强度的情况下，某些时候，该烧结体还需要进行渗碳热处理或亮化热处理。根据这种方法所获得的成型体的密度最大为6.6-7.1Mg/m3。因此由该成型体所获得的烧结体的密度也是这个水平。
为了制造机械强度更大的铁基粉末产品(铁基烧结零件)，有效的方法是制造高密度的成型体，并由此获得更致密的烧结零件(烧结体)。烧结零件(烧结体)越致密，零件中的孔就越少，从而改善了机械性能，例如拉伸强度、耐冲击性以及疲劳强度。
作为使铁基粉末产品(铁基烧结零件)的密度更大的方法，在JP-A-1-123005中披露了一种烧结冷锻方法，其中例如将粉末冶金方法和冷锻方法结合在一起，其中可以获得密度基本接近于真实值的产品。烧结冷锻方法是一种成型和加工方法，其中将金属粉末烧结而获得的预成形件(初步成型体)进行冷锻，然后再次烧结，由此获得具有更高密度的结构的最终产品。在JP-A-1-123005中披露的方法是一种烧结冷锻方法，其中其表面涂有液体润滑剂的预成形件(用于冷锻)被试验性地在模具中压紧，然后在预成形件上施加负压，以吸除液体润滑剂，然后在模具中进行主压制，然后再次烧结。根据该方法，在试验性压紧之前涂布和渗透到预成形件内部的液体润滑剂在进行主压制之前被吸除，因此其内部的微细的孔在主压制时被压平和消除，从而获得更加致密的最终产品。但是由于根据该方法获得的最后烧结产品密度最大约为7.5Mg/m3，因此其机械强度受到限制。
另一方面，为了进一步改善该烧结产品(烧结体)的机械强度，有效的方法是提高产品中碳(C)的含量。在粉末冶金中，通常将石墨粉末作为碳源与原材料金属粉末混合在一起。关于这一点，可以采用以下方法：将与石墨粉末混合的金属粉末进行预成形压制，然后进行试验性的烧结(初步烧结)，以形成(要形成的)成型材料。然后该成型材料进行再一次的压制，然后再次烧结，从而获得具有更高机械强度的烧结体。但是，当根据传统方法进行试验性烧结(初步烧结)时，碳(C)在试验性烧结(初步烧结)时扩散到成型材料的整体上，导致成型材料的硬度变大。结果，存在这样一个问题，当再次进行压紧时，成型负载变得非常大，变形性受到损坏，导致其不能被加工为理想形状。因此，不能获得具有更高强度和更高密度的产品。
为了克服这种问题，例如在USP4393563中披露了一种制造方法，其并不在高温下进行成型而制造轴承零件。根据该方法，制造过程包括将铁粉末和铁合金粉末与石墨粉末和润滑剂混合在一起；将粉末混合物成型为初步成型产品，然后进行试验性的烧结；接下来进行提供至少50％塑性加工的冷锻，然后是烧结、退火和轧制；由此获得最终产品(烧结部件)。根据在USP4393563中披露的方法，当在可以抑制石墨扩散的条件下进行试验性的烧结时，在随后的冷锻加工中可以呈现更高的变形性，导致成型负载的下降。尽管USP4393563建议试验性烧结条件为温度1100℃，时间是15-20分钟，但是本发明人所作的试验表明在上述条件下，石墨完全会扩散到初步成型体中，因此用于烧结部件(初步成型产品)的原材料的硬度变得非常高，给随后的冷锻带来困难。
为了克服这个问题，例如JP-A-11-117002中披露了一种金属粉末成型材料。将含有铁作为主要成分、并混合有0.3％或以上重量比的石墨的、密度为7.3Mg/m3或以上的金属粉末压紧，获得初步成型体，优选在700-1000℃对其进行试验性烧结，获得所述金属粉末成型材料。该金属粉末成型材料具有石墨保留在金属粉末颗粒边界中的结构。据披露，根据该方法，用于改善机械性能所需要的碳仅有一部分溶解，可以保留游离的石墨，因此防止铁粉末变得过硬，导致所获得的成型材料在再次压缩成型的时候具有低的成型负载和高的变形性。但是，仍然还有一些问题，尽管根据该方法获得的金属粉末在再次压缩成型时具有高可变形性，但是在随后的主烧结过程中，残余的游离石墨消失，在某些情况下留下长的和纤细的孔。
另外，在JP-A-2000-303106中披露了一种制造烧结体的方法。该方法包括如下步骤：将含有铁作为主要成分、并混合有0.3％或以上重量比的石墨的、密度为7.3Mg/m3或以上的金属粉末压紧，获得初步成型体，在一定温度下对其进行试验性烧结，获得金属粉末成型材料，该金属粉末成型材料具有石墨保留在金属粉末颗粒边界中的结构；再次压缩步骤，其中试验性烧结所获得的金属粉末成型材料被再次压紧；再次烧结步骤，其中通过再次压紧而获得的再次压紧体被再次烧结。
另外，在JP-A-2000-355726中披露了一种合金钢粉末再烧结加工体。该合金钢粉末再烧结体通过如下步骤来制造：将合金钢粉末和0.1％或以上重量比的石墨相混合的、密度为7.3Mg/m3或以上的金属粉末压紧，获得初步成型体，在一定温度下对其进行试验性烧结，获得金属粉末成型材料，该金属粉末成型材料具有石墨保留在金属粉末颗粒边界中的结构；对金属粉末成型材料进行再次压制成型，由此获得合金钢粉末塑性加工体，具有基本不含孔隙的致密化结构；在一定温度下对该合金钢粉末塑性加工体进行再次烧结，由此获得合金钢粉末再烧结加工体，其具有石墨扩散出来的结构和根据再烧结温度而按照一定比例保留石墨的结构。
发明内容
根据JP-A-2000-303106和JP-A-2000-355726所披露的技术，可以获得具有更高密度和更高强度的烧结体。但是根据在JP-A-2000-303106和JP-A-2000-355726所披露的技术，当材料在再次压紧成型之前的密度小于7.3Mg/m3时，根据再次压紧成型方法，仍然存在着难以获得具有高密度和高尺寸精度的零件的问题。
本发明的一个目的是提供一种高密度铁基锻件的改进制造方法，该方法可以有效的克服现有技术中面临的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种高密度铁基锻件的改进制造方法，该方法可以在低的模锻载荷下制造高密度和高精度的铁基锻件。
本发明人为了克服上述问题，对烧结条件和成型条件进行了大量的研究，希望能够获得高密度铁基锻件。结果发现，在预成形或压制粉末混合物之后，在能够使得所加石墨扩散进入基质的温度下和低氮气压力下进行烧结、或者然后在退火之后还进行冷却闭模锻造或封闭模锻造，这种方法是有效的。通过采用这种方法，发现即使当预成形之后密度低的情况下，也可以获得高密度的并且明显改善尺寸精度的锻件。另外，通过采用这种方法，发现在烧结之后的成型(锻造)可以在低的成型(模锻)载荷下进行。
因此，本发明提供一种制造高密度铁基锻件的方法，包括如下步骤：(a)制备含铁基金属粉末和石墨粉末的铁基粉末混合物；(b)对该铁基粉末混合物进行预成形压制，以形成预成形坯；(c)对该预成形坯在非氧化气氛下进行烧结，其中氮分压为30kPa或以下，温度为950℃至1300℃，以形成成型材料；以及(d)通过闭模锻造或封闭模锻造而对该成型材料进行锻造，以制造高密度锻件。
本发明的其他目的和特征可以从以下参考附图的详细描述中了解的更加清楚。
附图的简要说明
图1是方框图，表示本发明制造高密度铁基锻件方法的一个典型示例。
优选实施方案的详细说明
根据本发明，提供一种制造高密度铁基(铁)锻件的方法，按照顺序包括如下步骤：(a)制备含铁基金属粉末和石墨粉末的铁基粉末混合物；(b)对该铁基粉末混合物进行预成形压制，以形成预成形坯；(c)对该预成形坯在非氧化气氛下进行烧结，其中氮分压为30kPa或以下，温度为950℃至1300℃，以形成成型材料；以及(d)通过闭模锻造或封闭模锻造而对该成型材料进行锻造，以制造高密度锻件。
以下参考图1详细的描述本发明的高密度铁基锻件的制造工艺。
作为制造高密度铁基锻件的原材料粉末，使用铁基金属粉末和石墨粉末、任选用于合金的粉末。可以根据用途而适当地选择要使用的铁基金属粉末，不限于特定的一种。从可压缩性而言，在本发明中，铁基金属粉末的成分按照质量百分比是：0.05％或以下的碳，0.3％或以下的氧，0.010％或以下的氮，以及余量的铁和不可避免的杂质，该粉末优选作为铁基金属粉末。另外，从可压紧性而言，在铁基金属粉末中氧的含量优选尽可能的低。但是由于氧是一种不可避免的杂质，因此优选将能够廉价和能够用于工业实践的0.02％质量百分比作为下限。从工业经济的角度而言，优选的氧含量是0.03-0.2％质量百分比。另外，就减少模锻载荷而言，铁基金属粉末中的氮含量优选尽可能的低。但是从工业经济的角度而言，氮含量优选设定为0.010％质量百分比或以下。
另外，用于本发明的铁基金属粉末的颗粒直径尽管没有特别的限制，但是优选就平均颗粒直径而言为工业上可以按照最低成本来制造的30-120μm。平均颗粒直径是所谓的重量累积颗粒尺寸分布的中点值(d50)。
另外，在本发明中，除了上述成分之外，按照需要，可以加入一种或两种或多种选自Mn、Mo、Cr、Ni、Cu和V的成分，在铁基金属粉末中优选含有按照质量百分比选自以下的一种或两种或多种成分：1.2％或以下的Mn；2.3％或以下的Mo；3.0％或以下的Cr；5.0％或以下的Ni；2.0％或以下的Cu；1.4％或以下的V。更优选的Mn、Mo、Cr、Ni、Cu和V的含量是：1.0％或以下的Mn；2.0％或以下的Mo；3.0％或以下的Cr；5.0％或以下的Ni；2.0％或以下的Cu；1.0％或以下的V。所有自Mn、Mo、Cr、Ni、Cu和V可以提高烧结体的机械强度或淬透性，因此它们可以按照需要而选择和使用。这些合金元素可以提前与铁基金属粉末合金，或可以部分扩散和附着在铁基金属粉末上(或与其部分合金)，由此形成部分合金，或与用于合金的金属粉末(合金粉末)混合。在这些粉末之中，在同样合金量的条件下进行比较，部分合金的粉末的压紧性是最优异的，因此是优选的。但是在所有的情况下，当Mn、Mo、Cr、Ni、Cu和V的含量按照质量百分比而言分别超过1.2％；2.3％；3.0％；5.0％；2.0％；1.4％时，成型材料(或要成型的材料)的硬度变高，导致锻造时模锻载荷增加。
石墨粉末作为原材料粉末，用于确保锻件的一定的机械强度或用于在热处理时提高淬透性，它在铁基粉末混合物(包括铁基金属粉末和石墨粉末)中的含量相对于铁基金属粉末和石墨粉末的总量来说优选是0.03-0.5％质量百分比。当石墨粉末的含量少于0.03％质量百分比时，烧结体的强度改善效果是不够的，当石墨粉末的含量超过0.5％质量百分比时，在锻造时的压缩载荷过大。因此，石墨粉末在铁基粉末混合物中的含量相对于铁基金属粉末和石墨粉末的总量来说优选是0.03-0.5％质量百分比。
另外，为了改善石墨粉末对铁基金属粉末表面的附着程度，可以向铁基粉末混合物中加入蜡、锭子油等。另外，通过采用例如JP-A-1-165701、JP-A-5-148505中披露的防分离处理，可以改善石墨粉末对铁基金属粉末表面的附着程度。
对于铁基粉末混合物来说，除了上述原材料粉末之外，为了改善在压紧时的压坯密度或为了减少模具对压坯的推顶力，可以加入润滑剂，例如金属皂化物，如硬脂酸锌、硬脂酸锂和硬脂酸钙；高级脂肪酸酰胺例如硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙烯基双硬脂酰胺；高级脂肪酸，例如硬脂酸、油酸、锭子油、透平油和蜡。润滑剂的含量相对于100重量份的铁基金属粉末和石墨粉末的混合物来说优选是0.1-0.6重量份。
当铁基粉末混合物混合时，通常可以采用已知的混合方法，例如使用Henshel混合机或圆锥形混合机。
按照上述比例混合的铁基粉末混合物优选进行预(压紧)成型或压制。在预成形压制中，可以采用已知的压紧技术，例如模具润滑方法、使用分开的模具的多级成型方法、CNC加压方法、液压方法，在JP-A-11-117002中披露的压力成型方法、热成型方法或它们的结合。例如根据在JP-A-11-117002中披露的压力成型方法，不用加热原材料粉末和模具，可以容易的制造具有更高密度的压紧体。
初步成型或压紧体的密度优选小于7.3Mg/m3。当预成形坯的密度小于7.3Mg/m3时，可以极大的减少对所使用的例如铁基粉末的原材料粉末的条件限制等以及对初步成型或压紧的条件限制。根据本发明，即使当预成形坯的密度小于7.3Mg/m3时，也可以获得具有较高密度的锻件。根据本发明，不依赖于预成形坯的密度，而是依赖于烧结和锻造过程，可以获得具有较高密度的锻件。另外，根据本发明，预成形坯的密度越低，可以越大地提高预成形坯的密度。可以理解，预成形坯的密度可以是7.3Mg/m3或以上。
然后，将该预成形坯进行烧结，并作为成型材料。
在非氧化性气氛下进行烧结，其中氮分压为30kPa或以下，温度为950℃或更高以及1300℃或更低。当烧结温度小于950℃时，石墨不能充分的扩散到基质中。因此残余的石墨在重结晶过程中扩散到基质中，由此消失而留下孔隙，导致强度降低。当烧结温度超过1300℃时，成型性的改进效果变得饱和，而制造成本明显上升，经济性下降。因此，烧结温度应当限制在950℃或更高和1300℃或更低。
在本发明中，在真空中、Ar气中、或非氧化性气氛中(例如氢气以及其氮气分压为30kPa或以下)进行烧结。氮气分压越低，在成型材料中氮含量减少得越多，从而在随后的冷锻中降低成型载荷。优选的气体是氢-氮混合物，其中氢含量例如为占体积的70％或以上。当氮气分压超过30kPa时，成型材料中的氮含量超过0.010％质量百分比，从而不能获得上述效果。尽管烧结时间应当根据目标和条件来适当的确定，但是通常优选为600-7200秒。
另外，在本发明中，在烧结之后，预成形坯可以在优选低于烧结温度的温度进行退火，以制造成型材料。结果，该成型材料明显改善了压制性能(可冷锻造性)。尽管其原因迄今为止尚不必阐明，但是本发明人认为原因如下。
根据本发明人的研究观察到，当预成形坯进行烧结而形成烧结体之后进行退火时，要成为成型材料的烧结体中的氮含量降低。这是因为在退火的过程中在烧结体中进行向α相的转变，氮向铁合金基质中的溶液度变低，从而烧结体中氮含量变低。退火导致的脱氮现象被认为是改善成型材料的可压缩性的一个因素。
另外，烧结之后的退火优选在400-800℃进行。当退火温度低于400℃或高于800℃时，氮含量减少的效果变小。与烧结过程中的气氛类似，退火中的气氛优选是非氧化性的。为了改善脱氮效率，退火气氛中的氮气分压优选是95kPa或以下。退火过程中的气氛中的氮气分压以及在烧结过程中气氛中的氮气分压不必一致。
另外，退火时间优选是600-7200秒。当退火时间少于600秒时，氮含量减少的效果较小，当退火时间高于7200秒时，除了效果饱和之外，产率也降低。更优选的时间是1200-3600秒。
当烧结和随后的退火不用将材料从进行烧结的烧结炉中取出而连续进行时，不存在问题。当烧结之后冷却至400-800℃，然后再进行退火时，也没有问题。当烧结之后冷却至400℃以下，然后在400-800℃进行退火时也没有问题。在退火过程中，温度不必平稳的保持在一个限定的温度上，可以逐渐下降，例如从800℃降到400℃。当逐渐冷却时，冷却速度应当是低的，从而要花去600-7200秒，优选是3600-7200秒，最好要大于按照正常的冷却速度下降该温度范围所需的时间(约2400秒)。
然后将成型材料进行冷锻，由此制备锻件。
在本发明中，锻造是闭模锻造或封闭模锻造。“闭模锻造”在本发明中表示这样一种锻造，其中成型材料的基本所有空间被模具的表面所限制，从而该材料不会穿过模具的间隙，而进行锻造。另外“封闭模锻造”在本发明中表示这样一种锻造，其中材料限制在模具中，利用冲头等对该材料施压，由此使得该材料填充在模具中。
当根据上述方法获得的成型材料进行冷却闭模锻造或冷却封闭模锻造时，可以在相对较低的模锻载荷下形成具有高密度和优异的尺寸精度的锻件。在本发明的闭模锻造或封闭模锻造中，为了改善成型性或为了获得更高的密度，可以优选施加模具润滑剂。该模具润滑剂可以优选根据普通的方法来施加，其中可以在锻造之前涂布润滑剂，或者在锻造时使用固体润滑剂。
另外，在本发明的闭模锻造或封闭模锻造中，模具具有闭合结构或封闭结构，优选使用其中相对于成型材料设定一定量的间隙的模具。当设定间隙时，由于在锻造时可以在成型材料中引发一定量的塑性流动，因此可以进一步改善密度。
所获得的锻件进行最后的加工，以形成产品，或按照需要再次烧结和/或热加工，以形成产品。
根据目标所进行的热加工可以选自渗碳加工、淬火加工、回火加工等。例如，在气体渗碳淬火中，在碳电位为0.6-1％的气氛中，经过约800-900℃加热的锻件优选进行油淬火。另外，在光亮淬火中，为了抑制烧结体的表面在高温下氧化和脱碳，优选在保护性气氛中例如Ar气或含氢氮气的惰性气氛中进行，将锻件在800-950℃温度下加热，然后进行油淬火。在真空渗碳淬火和在高频淬火中，在上述温度下加热的锻件可以优选进行淬火。这些热处理可以改善产品的机械性能。在进行了淬火之后，按照需要，可以进行回火处理。回火温度优选是130-250℃这样一个公知的回火温度。在热处理之前或之后，为了调整尺寸和形状，可以对锻件进行机械加工。
实施例
参考以下的实施例和比较实施例，可以更容易理解本发明。但是这些实施例仅是用来描述本发明的，本发明的范围不限于此。
一定量的MoO3粉末与雾化纯铁粉(Kawasaki Steel公司制造的“KIP301A”)复合，然后利用V型混合机混合15分钟，从而形成粉末混合物。当该粉末混合物在900℃在氢气流中处理1小时后，MoO3粉末被还原，Mo可以扩散并附着在铁颗粒的表面上，制成了相应的部分合金铁基金属粉末A。根据化学分析，发现Mo含量是1.0％质量百分比，其中1.0％质量百分比的Mo被部分合金。铁基金属粉末A含有0.15％质量百分比的已经提前合金的Mn作为合金成分。
另外，根据水雾化过程，制造铁基金属粉末B，它含有1.0％质量百分比的Mo和已经提前合金的0.13％质量百分比的Mn，其中1.0％质量百分比的Mo被提前合金。
铁基金属粉末A和B都含有0.01％质量百分比的C、0.15％质量百分比或以下的0、以及0.01％质量百分比或以下的N。铁基金属粉末A和B的平均颗粒直径(d50)是70-80μm。
这两种铁基金属粉末A和B中的每一种利用V型混合机与石墨粉末和润滑剂混合，从而制备铁基粉末混合物。作为润滑剂，使用硬脂酸锌。铁基金属粉末的种类和石墨的含量如表1所示。
将铁基金属粉末填充在模具中，利用液压压紧机调整成型压力，进行初步成型或压紧，从而形成直径为30mm和高度为13mm的片状预成形坯。该预成形坯的密度是6.88-7.12Mg/m3，如表1所示。
所获得的预成形坯在表1所示的烧结条件下进行烧结，从而制备成型材料。表1中的烧结条件包括进行烧结的气氛的种类，气氛中的氮气分压，进行烧结的温度，以及进行烧结的时间。对于某些样品(样品5-9和样品11-16)，烧结之后连续按照表1所示的退火条件进行退火。表1中的退火条件包括进行退火的气氛的种类，气氛中的氮气分压，进行退火的温度，以及进行退火的时间。
然后，将所获得的成型材料放在具有闭合结构的模具中，进行冷却闭模锻造，从而制造盘状锻件，其尺寸为直径30mm，厚度13mm，作为产品。该模具间隙(＝模具内直径-成型材料的外直径)为0.4mm，如表2所示。另外，测量在闭模锻造中的模锻载荷。对于表2所示的每个样品(每个成型材料)在748MPa和1177MPa的模锻载荷下进行锻造。根据Archimedes方法并利用Rockwell硬度计量器(B-scale)分别测量所获得的锻件的密度和硬度，如表2所示。
另外，在进行锻造之后，观察锻件(产品)，由此获得产品的外周表面与模具相接触的面积与模具外周表面面积之间的比例，从而评估转移性能，如表2所示。当该比例是95％或以上时，转移性能为A；90％以上至95％以下为B；80％以上至90％以下为C；小于80％为D。该值越大，尺寸精度越好。根据产品外周表面的光泽判断产品外周表面与模具之间是否接触。当产品与模具接触时，可以在产品的外周表面上观察到光泽。
所获得的评估结果列在表2中。如表2所示，样品1、2、5、6和10-16对应于本发明的实施例。而样品3、4、7-9对应于不属于本发明范围的比较实施例。
表1
样品编号 铁基粉末混合物 预成形坯 烧结条件 退火条件
铁基金属粉末 石墨粉末 气氛 温度(℃) 时间(秒) 气氛 温度(℃)  时间(秒)
种类** 种类 含量(质量百分数) 密度(Mg/m3) 种类 氮气分压(kPa) 种类 氮气分压(kPa)
 1  A 天然石墨  0.3  7.10 氨分解气体 25  1100  1800 -   -   -   -
 2  A  0.3  6.92 氨分解气体 25  1100  1800 -   -   -   -
 3  A  0.3  7.11 氮气 101  1100  1800 -   -   -   -
 4  A  0.3  6.91 氮气 101  1100  1800 -   -   -   -
 5  A  0.3  7.09 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   700   3600
 6  A  0.3  6.88 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   700   3600
 7  A  0.3  7.10 氮气 101  1100  1800 氮气   101   700   3600
 8  A  0.3  6.92 氮气 101  1100  1800 氮气   101   700   3600
 9  A  0.3  6.91 氨分解气体 25  900  1800 氨分解气体   25   700   3600
 10  B  0.3  7.11 氨分解气体 25  1100  1800 -   -   -   -
 11  B  0.3  7.09 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   700   3600
 12  A  0.3  7.11 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   300   3600
 13  A  0.3  7.10 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   400   3600
 14  A  0.3  7.11 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   600   3600
 15  A  0.3  7.12 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   800   3600
 16  A  0.3  7.09 氨分解气体 25  1100  1800 氨分解气体   25   900   3600
**)粉末A：1.0％质量百分比的部分合金的Mo；
   粉末B：1.0％质量百分比的提前合金的Mo；
表2
  样品编号 冷锻       锻件(模锻载荷为748MPa) 锻件(模锻载荷为1177MPa) 标记
模具间隙(mm) 密度(Mg/m3)  硬度(HRC) 转移性能 密度(Mg/m3)  硬度(HRC)  转移性能
  1  0.4  7.45  66.5   A  7.62   79.1   A   实施例
  2  0.4  7.39  67.0   B  7.57   78.8   A   实施例
  3  0.4  7.39  71.0   B  7.56   81.5   A   比较实施例
  4  0.4  7.34  70.0   C  7.52   82.0   B   比较实施例
  5  0.4  7.46  64.4   A  7.63   75.9   A   实施例
  6  0.4  7.40  64.3   A  7.59   75.8   A   实施例
  7  0.4  7.44  72.5   B  7.62   75.5   A   比较实施例
  8  0.4  7.39  69.5   B  7.58   80.5   A   比较实施例
  9  0.4  7.30  80.0   D  7.51   90.2   C   比较实施例
  10  0.4  7.35  69.7   C  7.52   82.9   B   实施例
  11  0.4  7.40  67.5   B  7.59   79.6   A   实施例
  12  0.4  7.42  66.5   A  7.62   78.5   A   实施例
  13  0.4  7.45  65.3   A  7.63   77.2   A   实施例
  14  0.4  7.46  64.5   A  7.62   76.0   A   实施例
  15  0.4  7.47  63.5   A  7.65   69.5   A   实施例
  16  0.4  7.43  66.0   A  7.61   78.0   A   实施例
当在相同的模锻载荷下成型时，与在更高的氮气分压下烧结的比较实施例(样品3、4、7、8)相比，实施例(样品1、2、5、6)密度更高(也就是可以在更低的载荷下锻造)，并且转移性能优异(尺寸精度优异)。另外，在烧结之后进行退火的实施例(样品5和6)与没有进行退火的实施例(样品1和2)相比，密度更高，转移性能更优异。当在相同的模锻载荷下成型时，在400-800℃进行退火的实施例(样品13、14和15)与在300℃进行退火的实施例(样品12)和在900℃进行退火的实施例(样品16)相比，密度更高，转移性能更优异。
另外，与使用提前合金的铁基金属粉末B相比，当在相同的模锻载荷下成型时，使用部分合金化的铁基金属粉末A的实施例(样品1和5)密度更高，转移性能更优异。
从上面的描述中可以理解，根据本发明，可以在低模锻载荷下制造或生产具有高密度的铁基锻件，并且具有高的尺寸精度。因此，采用本发明的制造方法可以获得明显的工业利益。
在2002年2月28日提交的日本专利申请P2002-054244其全文在此引入作为参考。

Claims (5)

1.一种制造高密度铁基锻件的方法，按照顺序包括如下步骤：
制备含铁基金属粉末和石墨粉末的铁基粉末混合物；
对该铁基粉末混合物进行预成形压制，以形成预成形坯；
对该预成形坯在非氧化气氛下进行烧结，其中氮分压为30kPa或或更小，温度为950℃或更高以及1300℃或更低，以形成成型材料；以及
通过闭模锻造或封闭模锻造而对该成型材料进行锻造，以制造高密度锻件。
2.如权利要求1的方法，其中制备铁基粉末混合物的步骤包括将选自Mn、Mo、Cr、Ni、Cu和V的至少一种金属部分分散而附着在铁基金属粉末上。
3.如权利要求1的方法，其中还包括在预成形坯烧结步骤之后，对成型材料进行退火。
4.如权利要求3的方法，其中在400-800℃范围内进行退火。
5.如权利要求1的方法，其中预成形坯密度为7.3Mg/m3或以下。
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