CN109266952A - 一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺 - Google Patents

一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高钛合金钢，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.3～4wt％、钛Ti 5～6wt％、铬Cr 3～4wt％、钼Mo 2.3～4wt％、铌Nb 1～2wt％，余量为铁Fe。本发明还公开了高钛合金钢的粉末烧结工艺，包括选用碳化钛TiC、碳化铬Cr3C2、碳化钼Mo2C、碳化铌NbC、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，进行球磨混合，插筛造粒，烘干，压制高钛钢坯型，烧结后冷却出炉，得到高钛合金钢成品。本发明采用粉末压制成型和真空烧结工艺，提高了高钛合金钢的组织结构均匀性，克服了碳化物成分偏析和氧化物杂质掺入，具有优异的综合性能。

Description

一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺
技术领域
本发明涉及无机金属材料技术领域，特别涉及一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺。
背景技术
目前，在工业上通常应用离心铸造含钛Ti的高合金钢材，一般还含有大量Cr、Mo、V等元素，由于元素比重差别大以及钛元素极易氧化，造成合金材料中成分偏析和氧化物夹杂的出现，使用中导致铸造合金钢整体性能大大降低。
为此，确有必要开发出一种新型的高钛合金钢材及其粉末烧结工艺，以克服合金成分偏析和避免氧化物杂质，提高高钛合金钢的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺，采用粉末压制成型和真空烧结工艺，提高了高钛合金钢的组织结构均匀性，克服了碳化物成分偏析和氧化物杂质掺入，具有优异的综合性能。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种高钛合金钢，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.3～4wt％、钛Ti 5～6wt％、铬Cr 3～4wt％、钼Mo 2.3～4wt％、铌Nb 1～2wt％，余量为铁Fe。
一种高钛合金钢，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.473wt％、钛Ti 6wt％、铬Cr3wt％、钼Mo 2wt％、铌Nb 2wt％，余量为铁Fe。
一种高钛合金钢，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.703％wt％、钛Ti 5.8wt％、铬Cr 3.2wt％、钼Mo 2.1wt％、铌Nb 1.8wt％，余量为铁Fe。
一种高钛合金钢，该高钛合金钢是由碳化钛TiC、碳化铬Cr3C2、碳化钼Mo2C、碳化铌NbC、纯铁粉末和纯碳粉为基料制备而成。
一种高钛合金钢的粉末烧结工艺，包括下列步骤：
S1：选用碳化钛TiC、碳化铬Cr3C2、碳化钼Mo2C、碳化铌NbC、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，粉末粒径为10～20μm；
S2：将步骤S1所选用原料放入行星球磨机进行球磨混合，得到球磨混合料，球磨后粉料粒径为4～8μm；
S3：将石蜡加热熔化后与无水乙醇一起加入球磨混合料中，经过搅拌调成泥状，进行插筛造粒，之后将混合料球粒烘干，得到粉末高钛钢原料球粒；
S4:将粉末高钛钢原料球粒装入模具后，在电子液压式压力机上压制高钛钢坯型，之后将压制好的高钛钢坯料放入真空碳管炉中烧结，冷却出炉，得到高钛合金钢成品。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述的步骤S2中选用原料的重量百分比为：碳化钛TiC用量为7.536wt％其中碳含量为1.536wt％、碳化铬Cr3C2用量为3.154wt％其中碳含量为0.154wt％、碳化钼Mo2C用量为2.125wt％其中碳含量为0.125wt％、碳化铌NbC用量为2.258wt％其中碳含量为0.258wt％、纯铁粉末84.527wt％和纯碳粉末0.4wt％。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述的步骤S3中石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为3-8:20-40:100；所述的烘干温度为80℃。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述的步骤S4中压制高钛钢坯型保压3～5分钟；高钛钢烧结时真空碳管炉真空度控制在10-3Pa；冷却出炉温度为80～100℃。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述的粉末高钛钢原料球粒的粒径为75～100μm。
与现有技术相比，本发明的高钛合金钢精选合适配比组分，采用粉末压制成型和真空烧结将Ti、Cr、Mo、V的碳化物和铁基粉体混合烧结，可获得组织结构均匀的高钛合金钢材料，有效防止碳化物成分偏析和氧化物夹杂的发生。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本实施例的烧结温度与时间的关系曲线示意图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本实施例的一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺，采用真空烧结碳管炉进行烧结，以重量百分比7.536％TiC、3.154％Cr3C2、2.125％Mo2C、2.258％NbC、84.527％纯Fe和0.4％纯C粉末为原料，具体详见下表1，通过球磨混料，插筛造粒以及压制烧结完成制备过程。
粉末烧结高钛钢的原料各组分的含量(wt％)
具体制备方法包括下列步骤：
1)球磨混料：按上述比例称取原料，装入氧化锆球磨罐中，球磨用的氧化锆球的直径分别为5mm、8mm、12mm和15mm，球料比为4:1，采用湿磨，介质为无水乙醇，之后在行星球磨机上进行混料，速率为300r/min，时间为4h。球磨完成后，取出高钛钢粉体原料放入恒温水浴锅的容器中，将石蜡与无水乙醇加热熔化形成液体，再加入同样为60℃的混料好的浆体中，然后搅拌10min，使其混合均匀，其中，石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为3:20:100。
2)插筛造粒：将混好的粉料放置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃，待无水乙醇挥发，在80℃环境中干燥6h。选用140目的筛子进行擦筛，过200目的筛子，造出来的粒径尺寸为75-100μm之间。
3)压制烧结：将造粒好的高钛钢球粒装入模具，采用单向压制成型，保压3-5min。为防止发生粘模现象，在模具腔体内可使用一定的脱模剂。之后进行烧结：①抽真空：将真空度抽到10-3Pa；②低温预烧阶段：以10℃/min的升温速率将温度升至450℃，保温30min以消除成型剂；③中温升温烧结阶段：以10℃/min的速率升温到1000℃保温30min；④高温保温烧结：以10℃/min的升温速率升温到设定的烧结温度1250℃，保温60min，使材料达到一定的致密度完成烧结过程；⑤冷却：随炉冷却，冷却至100℃以下后取出。整个烧结过程中温度值波动在0.5℃之内，真空度为10-1～10-2Pa。
本实施例按上述工艺获得的粉末烧结的高钛合金钢的化学成分及重量百分比(wt％)为C：2.473％，Ti：6％，Cr：3％，Mo：2％，Nb：2％，余量为Fe。经测试，所得的高钛合金钢的硬度值为HRC 63，抗弯强度1200MPa，相对密度大于98％，高钛合金钢的组织结构均匀性好，未发现明显的碳化物成分偏析以及氧化物夹杂，不可避免的杂质为微量的，微量组分0.01wt％左右。
实施例2：本实施例的一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺，其化学成分及重量百分比(wt％)为：C：2.703％，Ti：5.8％，Cr：3.2％，Mo：2.1％，Nb：1.8％，余量为Fe。具体制备方法如下：1)选用TiC(碳化钛)、Cr3C2(碳化铬)、Mo2C(碳化钼)、NbC(碳化铌)、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，粉末粒径为10～20μm(微米)。
2)将所选用原料按下列表2中的比例放入行星球磨机进行球磨混合，球磨后粉料粒径为4～8μm。
表2：
粉末烧结高钛钢的原料各组分的含量(wt％)
3)将石蜡加热熔化后与无水乙醇一道加入球磨混合料中，经过搅拌调成泥状，然后进行插筛造粒，混合料插筛造粒粒径为75～100μm，混合料球粒放入烘干箱于60℃烘干。其中，石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为8:21:100。
4)将粉末高钛钢原料球粒装入模具在电子液压式压力机上压制高钛钢坯型，保压3～5分钟，然后将压制好的高钛钢坯料放入真空碳管炉中烧结高钛钢成品。高钛钢烧结时真空碳管炉真空度控制在10-3Pa，烧结温度曲线附图1所示，烧结完成后随炉冷却至80℃出炉。
本实施例按上述工艺获得的粉末烧结的高钛合金钢的化学成分及重量百分比(wt％)为C：2.703％，Ti：5.8％，Cr：3.2％，Mo：2.1％，Nb：1.8％，余量为Fe。经测试，所得的高钛合金钢的硬度值为HRC 64，抗弯强度1250MPa，相对密度大于98％，高钛合金钢的组织结构均匀性好，未发现明显的碳化物成分偏析以及氧化物夹杂，不可避免的杂质为微量的，微量组分0.01wt％左右。
实施例3：本实施例的一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺，其化学成分及重量百分比(wt％)为：C：2.693％，Ti：5％，Cr：4％，Mo：3％，Nb：2％，余量为Fe。具体制备方法如下：1)选用TiC(碳化钛)、Cr3C2(碳化铬)、Mo2C(碳化钼)、NbC(碳化铌)、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，粉末粒径为10～20μm(微米)。2)将所选用原料按下列表2中的比例放入行星球磨机进行球磨混合，球磨后粉料粒径为4～8μm。表2：
粉末烧结高钛钢的原料各组分的含量(wt％)
5)将石蜡加热熔化后与无水乙醇一道加入球磨混合料中，经过搅拌调成泥状，然后进行插筛造粒，混合料插筛造粒粒径为75～100μm，混合料球粒放入烘干箱于70℃烘干。其中，石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为5:33:100。
4)将粉末高钛钢原料球粒装入模具在电子液压式压力机上压制高钛钢坯型，保压3～5分钟，然后将压制好的高钛钢坯料放入真空碳管炉中烧结高钛钢成品。高钛钢烧结时真空碳管炉真空度控制在10-3Pa，烧结温度曲线附图1所示，烧结完成后随炉冷却至90℃出炉。
本实施例按上述工艺获得的粉末烧结的高钛合金钢的化学成分及重量百分比(wt％)为C：2.693％，Ti：5％，Cr：4％，Mo：3％，Nb：2％，余量为Fe。经测试，所得的高钛合金钢的硬度值为HRC 62，抗弯强度1300MPa，相对密度大于99％，高钛合金钢的组织结构均匀性好，未发现明显的碳化物成分偏析以及氧化物夹杂，不可避免的杂质为微量的，微量组分0.01wt％左右。
实施例4：
本实施例的一种高钛合金钢及高钛合金钢粉末烧结工艺，其化学成分及重量百分比(wt％)为：C：4％，Ti：5.2％，Cr：3.5％，Mo：2.4％，Nb：1％，余量为Fe。具体制备方法如下：1)选用TiC(碳化钛)、Cr3C2(碳化铬)、Mo2C(碳化钼)、NbC(碳化铌)、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，粉末粒径为10～20μm(微米)。2)将所选用原料按下列表2中的比例放入行星球磨机进行球磨混合，球磨后粉料粒径为4～8μm。
表2：
粉末烧结高钛钢的原料各组分的含量(wt％)
6)将石蜡加热熔化后与无水乙醇一道加入球磨混合料中，经过搅拌调成泥状，然后进行插筛造粒，混合料插筛造粒粒径为75～100μm，混合料球粒放入烘干箱于80℃烘干。其中，石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为7:40:100。
4)将粉末高钛钢原料球粒装入模具在电子液压式压力机上压制高钛钢坯型，保压3～5分钟，然后将压制好的高钛钢坯料放入真空碳管炉中烧结高钛钢成品。高钛钢烧结时真空碳管炉真空度控制在10-3Pa，烧结温度曲线附图1所示，烧结完成后随炉冷却至100℃出炉。
本实施例按上述工艺获得的粉末烧结的高钛合金钢的化学成分及重量百分比(wt％)为C：2.473％，Ti：6％，Cr：3％，Mo：2％，Nb：2％，余量为Fe。经测试，所得的高钛合金钢的硬度值为HRC 63.5，抗弯强度1280MPa，相对密度大于98％，高钛合金钢的组织结构均匀性好，未发现明显的碳化物成分偏析以及氧化物夹杂，不可避免的杂质为微量的，微量组分0.01wt％左右。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高钛合金钢，其特征在于，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.3～4wt％、钛Ti5～6wt％、铬Cr 3～4wt％、钼Mo 2.3～4wt％、铌Nb 1～2wt％，余量为铁Fe。
2.一种高钛合金钢，其特征在于，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.473wt％、钛Ti6wt％、铬Cr 3wt％、钼Mo 2wt％、铌Nb 2wt％，余量为铁Fe。
3.一种高钛合金钢，其特征在于，包括如下重量百分数的组分：碳C 2.703％wt％、钛Ti5.8wt％、铬Cr 3.2wt％、钼Mo 2.1wt％、铌Nb 1.8wt％，余量为铁Fe。
4.如权利要求1-3任一所述的高钛合金钢，其特征在于，该高钛合金钢是由碳化钛TiC、碳化铬Cr3C2、碳化钼Mo2C、碳化铌NbC、纯铁粉末和纯碳粉为基料制备而成。
5.一种高钛合金钢的粉末烧结工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1：选用碳化钛TiC、碳化铬Cr3C2、碳化钼Mo2C、碳化铌NbC、纯铁粉末和纯碳粉末作为粉末烧结高钛钢的原料，粉末粒径为10～20μm；
S2：将步骤S1所选用原料放入行星球磨机进行球磨混合，得到球磨混合料，球磨后粉料粒径为4～8μm；
S3：将石蜡加热熔化后与无水乙醇一起加入球磨混合料中，经过搅拌调成泥状，进行插筛造粒，之后将混合料球粒烘干，得到粉末高钛钢原料球粒；
S4:将粉末高钛钢原料球粒装入模具后，在电子液压式压力机上压制高钛钢坯型，之后将压制好的高钛钢坯料放入真空碳管炉中烧结，冷却出炉，得到高钛合金钢成品。
6.如权利要求5所述的高钛合金钢的粉末烧结工艺，其特征在于，所述的步骤S2中选用原料的重量百分比为：碳化钛TiC用量为7.536wt％其中碳含量为1.536wt％、碳化铬Cr3C2用量为3.154wt％其中碳含量为0.154wt％、碳化钼Mo2C用量为2.125wt％其中碳含量为0.125wt％、碳化铌NbC用量为2.258wt％其中碳含量为0.258wt％、纯铁粉末84.527wt％和纯碳粉末0.4wt％。
7.如权利要求5所述的高钛合金钢的粉末烧结工艺，其特征在于，所述的步骤S3中石蜡、无水乙醇、球磨混合料的重量比为3-8:20-40:100；所述的烘干温度为80℃。
8.如权利要求5所述的高钛合金钢的粉末烧结工艺，其特征在于，所述的步骤S4中压制高钛钢坯型保压3～5分钟；高钛钢烧结时真空碳管炉真空度控制在10-3Pa；冷却出炉温度为80～100℃。
9.如权利要求5所述的高钛合金钢的粉末烧结工艺，其特征在于，所述的粉末高钛钢原料球粒的粒径为75～100μm。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103741042A (zh) * 2013-12-19 2014-04-23 马鞍山市方圆材料工程有限公司 一种高耐磨冷轧辊用合金材料及其制备方法
CN105525219A (zh) * 2015-11-30 2016-04-27 王浩 一种钼基合金钢
CN107904476A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 史浩田 一种铬钼基钢结硬质合金及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103741042A (zh) * 2013-12-19 2014-04-23 马鞍山市方圆材料工程有限公司 一种高耐磨冷轧辊用合金材料及其制备方法
CN105525219A (zh) * 2015-11-30 2016-04-27 王浩 一种钼基合金钢
CN107904476A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 史浩田 一种铬钼基钢结硬质合金及其制备方法

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