CN112517911B - 一种高氮无镍不锈钢烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，包括有以下步骤：步骤一，制备高氮无镍不锈钢喂料：将高氮无镍不锈钢粉末与粘结剂按8:1的比例混合，混炼均匀，再将所得混合物放入喂料破碎机，制得大小均匀的颗粒状喂料；步骤二，注射成型；步骤三，脱脂；步骤四，烧结渗氮；步骤五，氩气烧结；步骤六，二次烧结渗氮；步骤七，对产品固溶处理，去除产品中氮化铬析出物。本发明通过对烧结不良品进行Ar还原后，再二次烧结渗氮，将其烧结合格，这大大降低了报废率，从而降低成本，且可大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢技术领域，尤其涉及一种高氮无镍不锈钢烧结工艺。
背景技术
奥氏体不锈钢由于具有较强的耐腐蚀性、高延展性、无磁性等优势，是最重要是工程材料之一，如316L，AISI等，广泛应用于工业中。镍元素是能稳定奥氏体组织的元素之一，因此，传统不锈钢中含有大量镍。由于镍元素存在生物兼容性差、成本高等问题，其在消费电子和生物医疗领域的应用受到限制。近年来，氮被引入到奥氏体不锈钢中来替代镍，高氮无镍不锈钢由此诞生。氮在奥氏体中的固溶度要远高于在液态铁中的溶解度，因此，粉末冶金生产高氮无镍不锈钢具有不可替代的优势。
粉末注射成型-烧结渗氮工艺是生产高氮无镍不锈钢新兴工艺，已经开始应用于工业中。虽然高氮无镍不锈钢较传统奥氏体不锈钢存在诸多优势，如生物兼容性良好、耐腐蚀性好、可获得更高的强度和硬度、能更好的稳定奥氏体组织等。但现有高氮不锈钢烧结工艺存在行业难点，其主要原因是烧结不稳定，且烧结尺寸波动大，不具量产性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，该高氮无镍不锈钢烧结工艺通过对烧结不良品进行Ar还原后，再二次烧结渗氮，将其烧结合格，这大大降低了报废率，从而降低成本，且可大规模生产。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，包括有以下步骤：
步骤一，制备高氮无镍不锈钢喂料：将高氮无镍不锈钢粉末与粘结剂按8:1的比例混合，混炼均匀，再将所得混合物放入喂料破碎机，制得大小均匀的颗粒状喂料；
步骤二，注射成型：将步骤一所得喂料在注射成型机中成型，制得预期结构的注射坯；
步骤三，脱脂：将步骤二所得注射坯放于专用陶瓷治具上，用专用脱脂炉脱脂，得到脱脂件；
步骤四，烧结渗氮：将步骤三所制脱脂件放入烧结炉中进行渗氮烧结，制得高氮无镍不锈钢烧结件，具体步骤如下：
a.负压脱脂：通入氮气，将炉温加热到850℃；
b.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持850℃，保温60min；
c.分压烧结一：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1050℃，保温60min；
d.分压烧结二：通入氮气，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到900℃；
e.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤五，氩气烧结：将步骤四中烧结件尺寸不良品放入步骤四所述烧结炉中进行氩气烧结，制得致密烧结件，具体步骤如下：
f.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
g.分压烧结：通入氩气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到1050℃；
h.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤六，二次烧结渗氮：将步骤五中所制致密烧结件放入步骤四所述烧结炉进行二次渗氮烧结，制得尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品，具体步骤如下：
i.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
j.分压烧结：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1200℃，保温60min；再将炉温下降到1050℃；
k.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤七，对产品固溶处理，去除产品中氮化铬析出物。
其中，所述步骤一高氮无镍不锈钢喂料的氮含量小于0.3％。
其中，所述步骤五所得致密烧结件氮含量小于0.5％。
其中，所述步骤六尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品的氮含量大于0.65％。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，包括有以下步骤：步骤一，制备高氮无镍不锈钢喂料：将高氮无镍不锈钢粉末与粘结剂按8:1的比例混合，混炼均匀，再将所得混合物放入喂料破碎机，制得大小均匀的颗粒状喂料；步骤二，注射成型：将步骤一所得喂料在注射成型机中成型，制得预期结构的注射坯；步骤三，脱脂：将步骤二所得注射坯放于专用陶瓷治具上，用专用脱脂炉脱脂，得到脱脂件；步骤四，烧结渗氮：将步骤三所制脱脂件放入烧结炉中进行渗氮烧结，制得高氮无镍不锈钢烧结件，具体步骤如下：a.负压脱脂：通入氮气，将炉温加热到850℃；b.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持850℃，保温60min；c.分压烧结一：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1050℃，保温60min；d.分压烧结二：通入氮气，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到900℃；e.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；步骤五，氩气烧结：将步骤四中烧结件尺寸不良品放入步骤四所述烧结炉中进行氩气烧结，制得致密烧结件，具体步骤如下：f.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；g.分压烧结：通入氩气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到1050℃；h.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；步骤六，二次烧结渗氮：将步骤五中所制致密烧结件放入步骤四所述烧结炉进行二次渗氮烧结，制得尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品，具体步骤如下：i.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；j.分压烧结：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1200℃，保温60min；再将炉温下降到1050℃；k.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；步骤七，对产品固溶处理，去除产品中氮化铬析出物。本发明通过对烧结不良品进行Ar还原后，再二次烧结渗氮，将其烧结合格，这大大降低了报废率，从而降低成本，且可大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，包括有以下步骤：
步骤一，制备高氮无镍不锈钢喂料：将高氮无镍不锈钢粉末与粘结剂按8:1的比例混合，混炼均匀，再将所得混合物放入喂料破碎机，制得大小均匀的颗粒状喂料；
步骤二，注射成型：将步骤一所得喂料在注射成型机中成型，制得预期结构的注射坯；
步骤三，脱脂：将步骤二所得注射坯放于专用陶瓷治具上，用专用脱脂炉脱脂，得到脱脂件；
步骤四，烧结渗氮：将步骤三所制脱脂件放入烧结炉中进行渗氮烧结，制得高氮无镍不锈钢烧结件，具体步骤如下：
a.负压脱脂：通入氮气，将炉温加热到850℃，该步骤为了去除步骤三中未脱干净的粘结剂；b.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持850℃，保温60min；
c.分压烧结一：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1050℃，保温60min，该步骤是为了防止产品中铁素体遗留，导致产品磁导率超差；
d.分压烧结二：通入氮气，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到900℃，该步骤将产品烧结致密；
e.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤五，氩气烧结：将步骤四中烧结件尺寸不良品放入步骤四所述烧结炉中进行氩气烧结，制得致密烧结件，具体步骤如下：
f.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
g.分压烧结：通入氩气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到1050℃；
h.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤六，二次烧结渗氮：将步骤五中所制致密烧结件放入步骤四所述烧结炉进行二次渗氮烧结，制得尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品，具体步骤如下：
i.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
j.分压烧结：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1200℃，保温60min；再将炉温下降到1050℃；
k.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤七，对产品固溶处理，去除产品中氮化铬析出物，该步骤所述氮化铬析出物的存在会降低产品防锈性能，铬元素以氮化铬形式存在时，其防锈能力会消失，因此对不锈钢烧结渗氮后，大都需要增加步骤七所述固溶退火处理，去除氮化铬沉淀物。
进一步的，所述步骤一高氮无镍不锈钢喂料的氮含量小于0.3％。
进一步的，所述步骤五所得致密烧结件氮含量小于0.5％。
进一步的，所述步骤六尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品的氮含量大于0.65％。
需更进一步的解释，本发明在不影响材料性能的情况下，制得尺寸稳定的高氮无镍不锈钢，提高制程良率；对一次烧结不良品烧结，再通过二次渗氮，得到预期尺寸的高氮无镍不锈钢，这大大降低了制程报废率，有效降低成本。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，其特征在于，包括有以下步骤：
步骤一，制备高氮无镍不锈钢喂料：将高氮无镍不锈钢粉末与粘结剂按8:1的比例混合，混炼均匀，再将所得混合物放入喂料破碎机，制得大小均匀的颗粒状喂料；
步骤二，注射成型：将步骤一所得喂料在注射成型机中成型，制得预期结构的注射坯；
步骤三，脱脂：将步骤二所得注射坯放于专用陶瓷治具上，用专用脱脂炉脱脂，得到脱脂件；
步骤四，烧结渗氮：将步骤三所制脱脂件放入烧结炉中进行渗氮烧结，制得高氮无镍不锈钢烧结件，具体步骤如下：
a.负压脱脂：通入氮气，将炉温加热到850℃；
b.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持850℃，保温60min；
c.分压烧结一：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1050℃，保温60min；
d.分压烧结二：通入氮气，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到900℃；
e.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤五，氩气烧结：将步骤四中烧结件尺寸不良品放入步骤四所述烧结炉中进行氩气烧结，制得致密烧结件，具体步骤如下：
f.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
g.分压烧结：通入氩气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1240℃，保温210min；再将炉温下降到1050℃；
h.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤六，二次烧结渗氮：将步骤五中所制致密烧结件放入步骤四所述烧结炉进行二次渗氮烧结，制得尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品，具体步骤如下：
i.真空内烧：将烧结炉抽真空，炉温保持1050℃，保温210min；
j.分压烧结：通入氮气，增加分压烧结压力，将炉温上升到1200℃，保温60min；再将炉温下降到1050℃；
k.强制冷却：通入氮气，增加压力，将炉温迅速冷却到60℃；
步骤七，对产品固溶处理，去除产品中氮化铬析出物。
2.根据权利要求1所述的一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，其特征在于：所述步骤一高氮无镍不锈钢喂料的氮含量小于0.3％。
3.根据权利要求1所述的一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，其特征在于：所述步骤五所得致密烧结件氮含量小于0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种高氮无镍不锈钢烧结工艺，其特征在于：所述步骤六尺寸稳定的高氮无镍不锈钢产品的氮含量大于0.65％。
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