CN102251085A - 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法 - Google Patents

一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102251085A
CN102251085A CN 201110199826 CN201110199826A CN102251085A CN 102251085 A CN102251085 A CN 102251085A CN 201110199826 CN201110199826 CN 201110199826 CN 201110199826 A CN201110199826 A CN 201110199826A CN 102251085 A CN102251085 A CN 102251085A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed steel
sintering
high speed
blank
processing method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110199826
Other languages
English (en)
Other versions
CN102251085B (zh
Inventor
张文丛
于洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Harbin Institute of Technology Weihai
Original Assignee
Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology Weihai filed Critical Harbin Institute of Technology Weihai
Priority to CN 201110199826 priority Critical patent/CN102251085B/zh
Publication of CN102251085A publication Critical patent/CN102251085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102251085B publication Critical patent/CN102251085B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及粉末冶金高速钢的塑性加工方法，其首先将水雾化高速钢粉末采用800～1000MPa的压力压制成型，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1100℃～1300℃，保温2小时，随炉冷却至室温；将烧结后坯料加热至900℃～1100℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，然后将坯料放入挤压模具中，在挤压比为8～27、挤压模冲头速度为20～30mm·S-1的条件下进行挤压。本发明制的产品不仅可获得细小均匀的显微组织，而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。挤压后材料的硬度、抗弯强度高均较高，未经任何热处理其硬度即可达到66.8HRC以上。

Description

一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料塑性加工方法，具体地说是一种粉末冶金高速钢挤压变形方法。
背景技术
高速钢是高速工具钢的简称。高速钢自问世以来，由于其独特的冶金成分和后续热处理工艺而使其具有优异的切削性能，从而被广泛应用于机床与工具制造行业，推动了工业的发展和社会的进步。通过热处理，高速钢可以获得极高的硬度（HRC 63～70）和高耐磨性，而且在550 ℃～600 ℃时仍可以保持高硬度（HRC 60以上），因此其主要用途为制造各种机床的切削工具，也部分用于高载荷模具、航空高温轴承及特殊耐热耐磨零部件等。
近年来，随着科学技术的发展，人们对高速钢在合金化、生产工艺、热处理、性能及显微组织等方面有了进一步的认识，高速钢的应用范围和前景也有了大幅的提升。据不完全统计，高速钢已被广泛应用于刀具、模具、耐磨材料及构件基体等领域。其中在刀具方面的应用尤为突出：以切削刀具为例，高速钢刀具占总销售额的71.26%，硬质合金刀具占28.24%，而各类陶瓷刀具仅占0.5%。
合金工具钢，热处理后有大量碳化物相析出（MC、M2C、M6C等），制成刀具在600 ℃左右红热温度下具有较高硬度（HRC>60），保持良好的切削性能。因此，高速钢广泛应用于车刀、钻头、铣刀、拉刀、插齿刀、铰刀、丝锥和锯条。特别由于高效自动机床、高速切削机床、积木式机床的发展以及难切削材料应用扩大，如高温合金、钛合金、超高强度钢材切削加工对高速钢需求日益扩大。
与传统生产工艺相比，粉末高速钢最大的优势是在保持性能基本不变的情况下，由于其生产工艺的简化而使得原料利用率大大提高，成本有所降低。目前国内外得到广泛应用的快速凝固高速钢主要是粉末冶金高速钢。粉末冶金高速钢在较短时间内，能够得到国内外如此重视，主要由于粉末冶金法从根本上解决了高速钢中碳化物分布不均匀和碳化物较粗的问题，从而可得到均匀的、细小的显微组织结构，改善研磨性能，改善切削性能以及改善高速钢的使用性能。
粉末冶金高速钢是高合金化元素，高速钢的理想组织是细小的马氏体基体上分布着弥散的碳化物。碳是一种可以提前形成液相、并溶入基体中降低相变温度的元素。添加这种元素在活化粉末高速钢烧结的同时，也会对组织产生影响。高速钢采用传统铸造方法生产会形成粗大的莱氏体组织和鱼骨状碳化物，这样的组织需要再通过锻造处理破碎碳化物。
但是由于高速钢的合金含量高，化学成分复杂，采用传统的高速钢材生产工艺（熔炼—铸锭—锻轧），同时锻造温度高，在其锻造结束时不可避免地会残留粗大的碳化物偏析组织，这就要严重的影响高速钢的工艺性能及使用性能。碳化物偏析是高速钢中存在的一个严重的问题，严重地影响了高速钢的各种性能，限制了高速钢合金含量的增加，影响了高速钢的发展。为了改善这种情况，人们采取了种种措施（如：孕育处理、低温浇铸等），虽有不同程度的改善，但硬而脆的一次碳化物偏析依然存在，未能得到圆满解决。
而粉末冶金高速钢中碳化物颗粒相对细小且分布均匀，因此在碳化物含量相同的情况下，与普通高速钢相比，其强韧性大大提高。但是，由于粉末冶金高速钢一般情况下是烧结态或是烧结后高温锻造，粗大的碳化物组织依然存在且分布不均匀，这就导致无法有效提高粉末冶金高速钢的硬度及强韧性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有粉末冶金高速钢存在粗大的碳化物组织并且碳化物分布不均不足，提供一种工艺简单、成本低、生产效率高、能耗低，并使粉末冶金高速钢硬度及强韧性大幅提高的粉末冶金高速钢的塑性加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法，其特征在于它按照下述步骤进行加工：首先将水雾化高速钢粉末采用800～1000MPa的压力压制成型，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1100℃～1300℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至900℃～1100℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，挤压模具的表面采取油基石墨或石墨乳润滑;然后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，在挤压比为8～27、挤压模冲头速度为20～30mm·S-1的条件下进行挤压，得到粉末冶金高速钢。
本发明所述高速钢粉末的组成和含量见表1。
表1 高速钢粉末原料化学组分(wt.%)
C W Mo V Cr Si Mn Nb Co 余量
0.8～2 6～12 2～6 2～6 3.5～5.5 0～1.5 0～0.6 0～1 0～5 铁和杂质
本发明挤压技术制备的粉末冶金高速钢，不仅可获得细小均匀的显微组织，解决高合金高速钢的偏析问题，而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布，形成无条带组织。对照现有技术，本发明挤压后材料的硬度及强韧性均有较大提高，硬度可达到68.5HRC以上，红硬性、耐磨性较好，抗弯强度高，成本较低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法，首先将水雾化高速钢粉末采用800～1000MPa的压力压制成型，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1100℃～1300℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至900℃～1100℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，挤压模具的表面采取油基石墨或石墨乳润滑，然后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，在挤压比为8～27、挤压力为400～600MPa、挤压模冲头速度为20～30mm·S-1的条件下进行挤压，得到粉末冶金高速钢。本发明挤压比在8～27范围均可实现。
实施例1：选择水雾化M2高速钢粉末，组分见表2。采用800 MPa的压力压制成型，坯料尺寸 Φ52×60mm，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1100℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至900℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，挤压模具的表面采取油基石墨或石墨乳润滑，然后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，挤压模具内表面涂油基石墨润滑。将坯料放入模具中进行挤压，挤压比为8，挤压冲头运动速度为20mm·S-1，挤压力为400MPa。挤出得到棒材Φ18mm。
表2  实施例1中 M2高速钢粉末化学组分(wt.%)
C W Mo V Cr Si Mn 余量
0.8～0.9 5.50~6.75 4.50~5.50 1.75~2.20 3.80~4.40 0.20~0.45 0.15~0.40 铁和杂质
本实施例挤压后M2高速钢的碳化物呈细小弥散分布，尺寸在1μm以下。挤压的材料性能为：硬度66.8HRC，三点弯曲强度3200MPa。
实施例2：选择水雾化M3高速钢粉末，组分见表3。采用900 MPa的压力压制成型，坯料尺寸 Φ52×60mm，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1200℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至1000℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，然后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，挤压模具内表面涂油基石墨润滑。将坯料放入模具中进行挤压，挤压比为16，挤压冲头运动速度为25mm·S-1，挤压力为500MPa。挤出得到棒材Φ13mm。
表3  实施例2 中M3高速钢粉末化学组分(wt.%)
C W Mo V Cr Si Mn 余量
1.12～1.35 5.50~6.75 4.50~5.50 1.75~2.20 3.80~4.40 0.20~0.45 0.15~0.40 铁和杂质
本实施例挤压后M3高速钢的碳化物呈细小弥散分布，尺寸在1μm以下。挤压的材料性能为：硬度68.5HRC，三点弯曲强度4800MPa。
实施例3：选择水雾化M4高速钢粉末，组分见表4。采用1000 MPa的压力压制成型，坯料尺寸 Φ52×60mm，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1260℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至1100℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，而后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，挤压模具内表面涂油基石墨润滑。将坯料放入模具中进行挤压，挤压比为27，挤压冲头运动速度为30mm·S-1，挤压力为600MPa。挤出得到棒材Φ10mm。
表4  实施例3 中M4高速钢粉末化学组分(wt.%)
C W Mo V Cr Si Nb Co Mn 余量
1.15～1.25 5.00~6.75 4.75~6 2.75~3.25 3.75~4.50 0.20~0.45 0～1 0～5 0.15~0.40 铁和杂质
本实施例挤压后M3高速钢的碳化物呈细小弥散分布，尺寸在1μm以下。挤压的材料性能为：硬度69.5HRC，三点弯曲强度5200MPa。

Claims (3)

1.一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法，其特征在于其按照下述步骤进行加工：首先将水雾化高速钢粉末采用800～1000MPa的压力压制成型，然后将冷压坯置于真空烧结炉中进行真空烧结，真空度为10-3Pa，烧结温度1100℃～1300℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温；将烧结后高速钢坯料加热至900℃～1100℃，保温30分钟，预热挤压模具至400℃，然后将烧结加热后的高速钢坯料放入挤压模具中，在挤压比为8～27、挤压模冲头速度为20～30mm·S-1的条件下进行挤压，得到粉末冶金高速钢。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢的塑性加工方法，其特征在于所述挤压模具的内表面涂有油基石墨或石墨乳润滑。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢的塑性加工方法，其特征在于所述挤压比为8或16或27。
CN 201110199826 2011-07-18 2011-07-18 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法 Expired - Fee Related CN102251085B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110199826 CN102251085B (zh) 2011-07-18 2011-07-18 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110199826 CN102251085B (zh) 2011-07-18 2011-07-18 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102251085A true CN102251085A (zh) 2011-11-23
CN102251085B CN102251085B (zh) 2013-02-13

Family

ID=44978652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110199826 Expired - Fee Related CN102251085B (zh) 2011-07-18 2011-07-18 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102251085B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102994893A (zh) * 2012-11-22 2013-03-27 宁波市群星粉末冶金有限公司 一种粉末冶金工具钢
CN103131930A (zh) * 2013-03-07 2013-06-05 江苏大学 一种制备粉末高速钢件的方法
CN104889402A (zh) * 2015-06-05 2015-09-09 东睦新材料集团股份有限公司 一种铝基粉末冶金零件的制备方法
CN111136276A (zh) * 2019-12-12 2020-05-12 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种高速钢刀具的制备方法
CN113118235A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 江苏天工工具有限公司 一种粉末冶金高速钢的成型方法
CN114653958A (zh) * 2022-04-01 2022-06-24 中国科学院过程工程研究所 超细碳化物增强的高速工具钢粉末原料及烧结方法
CN114951663A (zh) * 2022-06-02 2022-08-30 江苏应用元素科技有限公司 高速钢丝材的制备方法
CN115110011A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 江苏润晨新材料科技有限公司 一种低碳高韧性高速钢的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609256A (zh) * 2003-10-17 2005-04-27 鞍山科技大学 粉末冶金轧钢导卫辊及其制造方法
CN102052459A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 江苏双峰粉末冶金制品有限公司 粉末冶金分离叉及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609256A (zh) * 2003-10-17 2005-04-27 鞍山科技大学 粉末冶金轧钢导卫辊及其制造方法
CN102052459A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 江苏双峰粉末冶金制品有限公司 粉末冶金分离叉及其制造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102994893A (zh) * 2012-11-22 2013-03-27 宁波市群星粉末冶金有限公司 一种粉末冶金工具钢
CN103131930A (zh) * 2013-03-07 2013-06-05 江苏大学 一种制备粉末高速钢件的方法
CN104889402A (zh) * 2015-06-05 2015-09-09 东睦新材料集团股份有限公司 一种铝基粉末冶金零件的制备方法
CN111136276A (zh) * 2019-12-12 2020-05-12 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种高速钢刀具的制备方法
CN115110011A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 江苏润晨新材料科技有限公司 一种低碳高韧性高速钢的制备方法
CN113118235A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 江苏天工工具有限公司 一种粉末冶金高速钢的成型方法
CN114653958A (zh) * 2022-04-01 2022-06-24 中国科学院过程工程研究所 超细碳化物增强的高速工具钢粉末原料及烧结方法
CN114951663A (zh) * 2022-06-02 2022-08-30 江苏应用元素科技有限公司 高速钢丝材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102251085B (zh) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102251085B (zh) 一种粉末冶金高速钢的塑性加工方法
CN104278200B (zh) 一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法
CN100482842C (zh) 高韧高耐磨冷作模具钢
CN102019335B (zh) 调质结构钢的冷锻加工方法
CN102000825A (zh) 一种摩托车离合器主动齿轮的制造方法
CN105014077A (zh) 粉末冶金齿轮、链轮的制备方法
CN103451551B (zh) 一种耐高温磨蚀铸钢穿孔机顶头的制备方法
CN102230131B (zh) 一种38CrMoAl钢及其制备方法
CN105018824B (zh) 一种粉末冶金凸轮的制备方法
CN102296167A (zh) 铁路货车用9SiCr模具钢深冷处理工艺
CN104017965A (zh) 一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺
CN105945537A (zh) 一种汽车发动机用惰齿轮锻压工艺
CN104889403A (zh) 一种铁基粉末冶金零件的制备方法
CN101880836B (zh) 一种含硼模具钢及其热处理方法
CN101116935B (zh) 一种气门锁夹生产工艺
CN104372234B (zh) 高耐磨型钛铜镍硅合金复合材料及其制备方法
CN103774058B (zh) 用于高精度kocks导卫总成的导轮制备方法
CN102909372A (zh) 一种压缩机阀片的制造方法
CN106399818A (zh) 一种汽车发动机用凸轮轴齿轮液态模锻工艺
CN104325259A (zh) 一种无缝钢管穿孔顶头的制造方法
CN105568152A (zh) 合金粉末和合金原料组合物以及合金件及其成型方法与叶片和滚子压缩机
CN106141589A (zh) 一种重型卡车超大轮毂锻造工艺
CN105945289A (zh) 一种汽车手动变速箱用主减速齿轮的粉末锻压工艺
CN104404534A (zh) 轴承套圈冷挤压模具热处理工艺
CN111570606B (zh) 兼具整体强度和冲裁面加工硬化的精冲模具及精冲方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130213

Termination date: 20140718

EXPY Termination of patent right or utility model