TWI509085B - 含氮、低鎳之燒結不銹鋼 - Google Patents

含氮、低鎳之燒結不銹鋼 Download PDF

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Description

含氮、低鎳之燒結不銹鋼
本發明係關於燒結不鏽鋼合金粉末、粉末組成物、由粉末組成物製造燒結組件之方法、及由粉末組成物製造之燒結組件。粉末及粉末組成物經設計以產生最少含有40%奧氏體相(austenitic phase)且含0.1%至1%氮的低鎳、低錳燒結不鏽鋼組件。
關於高氮不鏽鋼之文獻教示需要高錳含量(通常5重量%以上)以增加氮的溶解度。為降低鎳含量，建議使用甚至更高量之Mn。文獻中常提及Mn含量在10%以上之高氮、低鎳鍛造不鏽鋼且已面世。
壓縮性為PM技術中之重要性質且為設計合金時之限制因素。由於大量添加Mn會顯著降低壓縮性，所以在使用PM技術時不會選擇大量添加Mn。同樣重要的是，組件在壓縮後具有良好的生強度，以使部件在生產期間不斷裂。水霧化粉末為較佳的，因為其粒子形狀不規則，從而在上述方面大大優於氣霧化粉末。
目前在PM工業中存在四種類型之代表性不鏽鋼。
馬氏體不鏽鋼(Martensitic stainless steel)：典型等級-410。其為鉻含量低且通常強度及硬度高之Fe-Cr合金。
鐵磁體不鏽鋼(Ferritic stainless steel)：典型等級430、434。其為Cr含量為18重量%之Fe-Cr合金，一些等級由Mo或Nb來穩定。此等鋼通常具有在空氣中在高達650℃ 之溫度下高耐腐蝕性、低耐電化學腐蝕性及中等機械性質。
奧氏體不鏽鋼：典型等級304、316、310。Fe-Cr-Ni合金含有17至25重量% Cr及10至20重量% Ni。一些等級還含有數量多達6wt%之Mo以改良抗點蝕性(例如等級Cold 100)。此等鋼通常具有奧氏體結構、極佳耐腐蝕性，但在純氫中燒結時機械性質低。雖然此等鋼之機械性質可藉由在離解氨氛圍中燒結而獲改良(根據MPIF標準第35號之等級316N1、316N2、304N1、304N2)，但耐腐蝕性在此情況下會降低，原因為在冷卻期間形成Cr2 N。此等鋼之另一缺點為其成本高，因為其需要大量Ni來穩定奧氏體結構且需要大量Mo來改良抗點蝕性。
雙重等級：典型等級17-4。Fe-Cr-Ni合金含有17至20重量% Cr及3至5重量% Ni。此等鋼具有高機械性質及中等耐腐蝕性。
自US 4.240.831及US 4.350.529可知，在含氮氛圍中燒結之300系列奧氏體不鏽鋼之耐腐蝕性可藉由將粉末另外攙雜選自Sn、Al、Pb、Zn、Mg、稀土金屬、As、Bi之群之元素而增強。根據此等專利，所述金屬減少粉末表面上表面氧化矽之量，從而提高耐腐蝕性。文獻中提及錫作為改良標準不鏽鋼等級之耐腐蝕性的添加物。咸信添加錫可減少粒子表面附近之Cr含量，此舉有助於防止在含氮氛圍中冷卻期間形成Cr2 N。US 4.420.336、US 4.331.478及US 4.314.849均關於向標準PM不鏽鋼粉末等級中添加錫以改良腐蝕性質。然而，此等專利或US 4.240.831或US 4.350.529皆未教示鎳含量在11.2wt%以下之不鏽鋼。
文獻中建議，在氮含量高達25體積%之氛圍中使用高冷卻速率來燒結標準300系列不鏽鋼。熟知在1100℃至700℃溫度範圍內高冷卻速率可防止在冷卻期間形成Cr2 N。然而，出於此目的所建議之冷卻速率為每分鐘約195℃，此在大多數市售爐中極難達到。
CN101338385A關於近乎全密度之高氮不鏽鋼產品。該等產品藉由使包括0.1-10wt%錳、5-25wt%鎳及0.4-1.5wt%氮之不鏽鋼粉末經受熱均壓加工而獲得。CN101338385A中所有實例皆含有5wt%以上之Mn含量及9wt%及9wt%以上之鎳含量。
諸如US6168755B1之其他專利關於藉由氮氣霧化所產生之攙氮不鏽鋼。然而，氣霧化粉末不太適於壓製及燒結技術。
US5714115關於具有高氮含量之低鎳不鏽鋼合金。然而，此合金中錳含量為2至26wt%。
US6093233關於具有鐵磁體及磁性結構及至少0.4wt%氮之無鎳(小於0.5wt%)不鏽鋼。
發明目的
本發明之一目的為提供粉末、粉末組成物及適於產生具有至少40vol%奧氏體相之相對低鎳及低錳之燒結不鏽鋼組件的方法。
另一目的為提供粉末、粉末組成物及適於產生具有同等優良耐腐蝕性及機械性質之相對低鎳及低錳之不鏽鋼組 件的方法。
本發明之另一目的為提供產生燒結不鏽鋼組件，降低組件製造期間燒結製程成本，同時保持優良腐蝕性質之方法。
至少一個此等目的由以下來實現：
-一種水霧化不鏽鋼粉末，其包含(以重量%計)：10.5-30.0 Cr、0.5-9.0 Ni、0.01-2.0 Mn、0.01-3.0 Sn、0.1-3.0 Si、0.01-0.4 N及最大0.5不可避免之雜質(諸如碳及氧)，其餘為鐵。本發明之水霧化粉末可視需要含有改良腐蝕或燒結性質之典型添加物，諸如Mo(最大7.0wt%)、Cu(最大7.0wt%)，或若認為此等添加物為產生組件所必需，則含有常見的不鏽鋼穩定劑元素，諸如Nb(最大3.0wt%)或V(最大6.0wt%)。此類粉末可用於產生具有至少40%奧氏體相且具有同等優良耐腐蝕性及機械性質的相對低鎳及低錳不鏽鋼組件。
-一種基於不鏽鋼粉末之組成物，其具有以佔此組成物之重量%計0.05-2.0潤滑劑(可使用任何適於不鏽鋼之市售潤滑劑)。其他合金元素(諸如含Cu、Mo、Cr、Ni及/或C之粉末)、硬相材料及機械加工性增強劑可視需要添加至組成物中以改進尺寸變化及材料性質。此類粉末組成物可用於產生具有至少40%奧氏體相且具有同等優良耐腐蝕性及機械性質的相對低鎳及低錳不鏽鋼組件。
-一種產生燒結組件之方法，其包含以下步驟： a)製備上述基於鐵之不鏽鋼粉末組成物，b)使組成物經受400與2000MPa之間的壓縮，c)在較佳5-100% N2 之含氮氛圍中，於1000-1400℃、較佳1100-1350℃且更佳1200-1280℃之間的溫度下燒結所得生坯組件，d)視需要使燒結組件經受快速冷卻，e)視需要，燒結組件可在高於1000℃之溫度下進行溶液退火(soluation annealed)，隨後快速冷卻或驟冷。
此類方法可用於產生具有至少40%奧氏體相且具有同等優良耐腐蝕性及機械性質的相對低鎳及低錳不鏽鋼組件，同時降低組件製造期間燒結製程之成本。
-視需要使組件在燒結步驟c)之前經受氮化步驟，該氮化步驟係在低於燒結溫度20-300℃、較佳低於燒結溫度40-150℃之溫度下進行。氮化步驟期間之氛圍具有5-100%之N2 含量。
-一種燒結不鏽鋼組件，其包含(以重量%計)：10.5-30.0 Cr、0.5-9.0 Ni、0.01-2.0 Mn、0.01-3.0 Sn、0.1-3.0 Si、0.1-1.0 N、視需要之最大3.0 C、視需要之最大7.0 Mo、視需要之最大7.0 Cu、視需要之最大3.0 Nb、視需要之最大6.0 V，其餘為鐵及最大0.5不可避免之雜質，且具有包含至少40%奧氏體相之微結構。
製備不鏽鋼粉末
藉由水霧化鐵水來產生不鏽鋼粉末。霧化粉末可進一 步經受退火製程。霧化粉末合金之粒度可為任何大小，只要其與壓製及燒結或粉末鍛造製程相容即可。
鋼粉末之內含物
鉻(Cr)以10.5至30重量%之範圍存在。若Cr低於10.5wt%，則鋼將不為不鏽鋼。含有10.5wt% Cr之合金中氮溶解度為約0.1wt%，此對應於本發明中氮之下限。
Cr含量在30wt%以上會促進材料藉助於σ相形成而變脆。高Cr量亦降低粉末壓縮性。另一方面，Cr可促進鐵氧體相形成，因此Cr越多，為穩定奧氏體(austenite)而需要添加之Ni越多。因此，Ni含量應為至少0.5wt%、較佳至少1wt%。在一具體實例中，最小Ni含量(以重量%計)限於：最小Ni=0.5+(Cr-10.5)*0.1。關於上限，Ni在合金中之含量限於最大9.0wt%、較佳最大8wt%。超過此數值為不必要的，因為氮亦存在且亦將幫助穩定最終組件中之奧氏體。
錳可提高奧氏體相之穩定性且增加鋼中氮溶解度。因為Mn可顯著地降低粉末壓縮性，所以Mn之較佳量應低於2wt%，較佳低於1wt%，且更佳低於0.5wt%，且甚至更佳低於0.2wt%。憑藉當前霧化技術極難實現錳含量低於0.01wt%，因此設定其為下限。
錫以至多3.0重量%之含量存在於粉末中，以抑制冷卻期間Cr2 N形成以及其他氮化鉻形成，因此降低為避免Cr2 N所需要之冷卻速率。氮化鉻之形成會自基質中提取出鉻，因此降低耐腐蝕性。然而，錫含量在3.0wt%以上將傾向於 在合金中形成金屬間相，使腐蝕性質退化。錫含量較佳為至多2.0重量%。
理論上，可使用無錫合金，但燒結後之冷卻速率需要極快以防止形成過量Cr2 N。在當今市售爐中，此並不可行，因此需要至少0.01wt%、較佳至少0.1wt%、更佳0.3wt%之錫來抑制Cr2 N形成。
氮可在粉末製造期間添加至粉末中及/或在燒結製程期間添加至組件中。在粉末製造期間添加之氮量應為至多0.4重量%，此對應於在大氣壓下熔融溫度下液態金屬中氮之最大溶解度。憑藉當前霧化技術，極難實現氮含量小於0.01wt%，因此粉末中氮下限設定為0.01wt%。在粉末製造期間，氮可藉助於使用攙氮鐵合金(諸如高氮FeCr)、CrN、SiN或其他含氮添加劑作為熔融原料來添加。亦可藉由在含氮氛圍中進行水霧化或熔融製程，將氮添加至粉末中。粉末中氮含量過高將不利地影響壓縮性。然而，粉末視需要可具有至多0.4重量%之氮含量以降低燒結期間需要攙雜之氮量。
鉬可視需要以多達約7.0重量%之量添加，以另外改良根據式PREN(抗點蝕性等效數)=%Cr+3.3*%Mo+16*%N之材料抗點蝕性。然而，Mo在7wt%以上時，耐腐蝕性並無較大改良，因此將其設定為上限。PREN數根據合金化學組成來預測合金抗點蝕性程度。PREN數越高，抗點蝕性越佳。舉例而言，使用標稱合金元素含量計算之標準316L等級之PREN數為24.3。此鋼可耐受海洋大氣之腐蝕。PREN 數小於20之不鏽等級說明在海洋環境中具有可量測之重量損失。在一具體實例中，Mo含量為0.01-1.5wt%。
銅視需要可作為奧氏體相之穩定劑以多達7.0重量%之含量添加至鋼中。銅含量之此上限對應於奧氏體中銅之最大溶解度。
若在製備粉末組成物時不打算添加呈石墨或其他含碳物質形式之碳，則鈮視需要可作為粉末穩定劑以至多1.0重量%之含量添加至鋼中以防止Cr2 N形成，因為其相較於Cr，對氮之親和力更強。更高含量可不利地影響壓縮性。然而，若在製備粉末組成物時打算添加呈石墨形式之碳，則在此情況下鈮視需要可作為碳化物形成元素以多達3.0重量%之含量添加至粉末中以改良機械性質。
若在製備粉末組成物時不打算添加呈石墨或其他含碳物質形式之碳，則釩可作為粉末穩定劑以至多0.6重量%之含量添加至鋼中以防止Cr2 N形成，因為其相較於Cr，對氮之親和力更強。更高含量可不利地影響壓縮性。然而，若在製備粉末組成物時打算添加呈石墨或其他含碳物質形式之碳，則在此情況下釩可作為碳化物形成元素以多達6.0重量%之含量添加至鋼中以改良材料耐磨性。釩為極強鐵氧體穩定劑且可增加不鏽鋼之Cr電位。因此，添加6.0wt%以上之釩將在燒結之後在材料中產生過量鐵氧體結構，此在本發明之情形下為不希望出現的。
粉末組成物
水霧化不鏽鋼粉末在壓縮之前可視情況與任何適於製 造不鏽鋼之市售潤滑劑混合。其他合金元素(諸如含Cu、Mo、Cr、Ni、B及/或C之粉末)、硬相材料及機械加工性增強劑可視情況添加至組成物中以改進尺寸變化及材料性質。
潤滑劑添加至組成物中，以便於壓縮組件之壓縮及射出。添加小於組成物之0.05重量%的潤滑劑將具有不顯著之作用，且添加超過組成物之2重量%的潤滑劑將導致壓縮體密度過低。潤滑劑可選自以下之群：金屬硬脂酸鹽、蠟、脂肪酸及其衍生物、寡聚物、聚合物及其他具有潤滑作用之有機物質。
碳可視情況以石墨粉末形式添加，以便其以固溶體形式存在於燒結組件中。呈固溶體形式之碳可穩定奧氏體，增強材料且在一些情況下增加耐腐蝕性，尤其在可應用極高冷卻速率時。然而，若材料中不存在碳化物形成元素(除Cr以外)，則添加量需要足夠小，以便不因過量形成Cr碳化物而不利地影響腐蝕性質。若碳係出於此意圖而添加，則含量應較佳小於0.15wt%。
較高含量之碳通常僅添加至含有除Cr之外之較強碳化物形成元素(諸如Mo、V、Nb)的粉末中。此等碳化物形成元素產生可增強材料耐磨性之碳化物。出於此目的，碳可呈石墨粉末形式以至多3.0重量%之量添加至組成物中。碳量超過3.0wt%可導致過量碳化物形成且甚至使材料在燒結溫度下部分熔融。
銅可視情況混合至粉末中以改進燒結期間之尺寸變 化，增加混合物壓縮性且減少工具磨損。另外，可添加銅以促進液相燒結。欲混合之銅量可視合金中已存在之銅量而變化。然而，組成物中銅總量應最大為7重量%，因為更高量之銅將傾向於在燒結之後形成自由銅相，可導致電流腐蝕。
在一些情況下較佳可添加鎳及/或鉬至粉末組成物中而非在霧化期間攙雜粉末。出於此目的，使用諸如銅粉或鎳粉之純粉末或諸如鐵合金之含有此等元素之粉末。如同銅般，欲混合之鎳及/或鉬之量可視合金中已存在之鎳及/或鉬之量而變化。然而，組成物中鎳及/或鉬之總量應為最大9.0wt%鎳及最大7.0wt%鉬。
諸如NiB或FeB之含硼粉末可視情況添加至組成物中。硼可誘發液相燒結，促進收縮且增加燒結密度。然而，高添加量往往會導致材料中形成脆性硼化物，從而不利地影響機械性質與腐蝕性質。若添加，則組成物之最佳硼含量為0.05-0.50wt%。
可添加其他物質，諸如硬相材料及機械加工性增強劑，諸如MnS、MoS2 、CaF2 等。
燒結
不鏽鋼粉末組成物轉移至模中，且在約400-2000MPa之壓縮壓力下進行冷壓縮或熱壓縮。所得生坯組件的壓坯密度應不小於5.6g/cm3 、較佳介於6.2-7.0g/cm3 之間。使生坯組件在約1000-1400℃之溫度下在含有5-100vol% N2 之氛圍中進一步進行燒結。為獲得較佳耐腐蝕性，燒結溫 度應大於Cr2 N形成溫度。
改變燒結溫度可調節材料中之氮含量。增加溫度往往會降低材料中之氮含量，但增加奧氏體中N之擴散係數且促進材料更好地均質化。相反，低燒結溫度將允許鋼中嵌入較高量之氮。考慮到不同溫度下氮溶解度之間的差異，可在燒結製程期間施加低溫氮化及高溫均質化之額外步驟。舉例而言，可在1200℃下在1小時期間進行氮化步驟，隨後在1250℃下在20分鐘期間進行燒結步驟。此程序可減少氧化物且實現燒結組件中氮更均勻地分佈。較佳燒結溫度為1100-1350℃，且更佳為1200-1280℃。
燒結及/或氮化之持續時間可視組件尺寸、形狀及化學組成、燒結溫度而最佳化，且亦可用於控制氮在組件中之量及擴散。氮化+燒結較佳在10分鐘至3小時、更佳15分鐘至2小時期間進行。
成品組件之氮含量亦可藉由改變氛圍中之氮含量來調節。因此，組件中之氮可例如藉由以下來調節：1)控制粉末中之氮含量；2)控制燒結溫度及持續時間且視情況在燒結之前進行氮化步驟；及3)在氮化及/或燒結期間控制氛圍中之氮含量。氮在奧氏體中之擴散及材料均質化可藉由改變燒結及/或氮化期間之溫度來控制。
視情況，組件可在燒結之後立即快速冷卻。此對抑制Cr2 N形成而言可為必需的，特別是低Sn含量之合金。根據本發明之合金快速冷卻應在1100至700℃之溫度下以5℃/s以上、較佳10℃/s且更佳100℃/s之速率進行。
燒結後處理
代替快速冷卻，低Sn添加量之燒結組件可視情況在高於1000℃之溫度下進行溶液退火，隨後在含氮氛圍中快速冷卻或驟冷以溶解過量Cr2 N。
本發明之組件可視情況經受適於燒結組件之任何類型的機械處理及其他處理，諸如珠擊、表面塗佈等。
成品組件之性質
本發明提供具有優良耐腐蝕性及高程度機械性質之新穎低成本粉末冶金不鏽鋼。所得燒結部件之耐腐蝕性與標準316L處於同一程度。
舉例而言，相較於由粉末鋼材料316L製造之組件，含有18wt% Cr、7wt% Ni、0.5wt% Mo及0.4wt% N之燒結鋼組件的抗張強度提高約25%且屈服強度提高約70%。
組件包含氮以穩定微結構中之奧氏體相。
錫之存在可降低使用高冷卻速率實現優良耐腐蝕性之重要性，因為錫會抑制Cr2 N形成。較佳地，鋼中氮化鉻總量應為至多2wt%，更佳至多1wt%。
較佳地，燒結不鏽鋼組件包含(以重量%計)：10.5-30.0 Cr、0.5-9.0 Ni、0.01-2.0 Mn、0.01-3.0 Sn、0.1-3.0 Si、0.1-1.0 N、視需要之最大7.0 Mo、視需要之最大7.0 Cu、視需要之最大3.0 Nb、視需要之最大6.0 V、其餘為鐵及最大存在之0.5不可避免之雜質，且具有包含至少40%奧氏體相之微結構。
本發明鋼組件之製造成本低於相應標準奧氏體及雙重 等級。
本發明之燒結鋼可用作現有奧氏體及雙重粉末冶金鋼之低成本替代品且用作高強度耐腐蝕性鋼。
實施例
實施例1
藉由水霧化技術製造兩種粉末：粉末1與粉末2。使用Höganäs AB生產之兩種市售標準粉末作為參考樣品。粉末之化學及工藝性質陳述於表1及表2中。
粉末1及粉末2與作為潤滑劑之1%醯胺蠟PM混合。根據SS-EN ISO 2740之標準TS鋼條用作研究樣品。樣品壓縮至密度6.4g/cm3 。壓縮壓力陳述於表3中。
根據表4中呈現之條件用研究粉末進行兩個燒結試驗。在整個燒結週期期間燒結氛圍皆為50% H2 +50% N2 。參考樣品在1250℃溫度下於純氫中燒結30分鐘，隨後進行習用冷卻。
基於粉末1及粉末2之鋼2及4之微結構呈現於圖1、圖2中。如圖1中可見，由粉末1製造之鋼2在含氮氛圍中燒結且進行習用冷卻之後展示高程度敏化。在圖2中，基於粉末2且含有錫作為抵抗Cr2 N形成之穩定劑的鋼4展示在晶界上具有少數各別氮化鉻之完全奧氏體結構。
根據SS-EN ISO 10002-1測試的鋼之機械性質呈現於表5中。藉由在5% NaCl水溶液中進行浸漬測試來評估耐腐蝕性。部分TS鋼條用作樣品。四片各材料用於腐蝕測試中。測定各材料首次出現腐蝕(等級B)之時間。
SD-燒結密度
Rm-極限抗張強度
R0,2 -屈服強度
A-伸長率。
如自表5可見，由粉末1-2製造之鋼1-4相較於分別由標準等級316L及Cold 100製造之鋼5及鋼6，屈服強度及抗張強度高得多。
由粉末2製造之鋼2及鋼3之耐腐蝕性優於由粉末等級316L製造之鋼5，且與由高合金等級Cold 100製造之鋼6相當。
然而，基於粉末1之鋼1-2展示敏化及不良耐腐蝕性，即使敏化程度對於在快速冷卻下燒結之鋼而言要低得多。
實施例2
藉由水霧化技術製造粉末3。使用Höganäs AB生產之標準粉末作為參考樣品。粉末之化學及工藝性質陳述於表6及表7中。
粉末粒度小於150μm。
粉末與作為潤滑劑之1%醯胺蠟PM混合。標準TS鋼條用作研究樣品。樣品壓縮至密度6.4g/cm3 。所研發材料之壓縮壓力陳述於表7中。
根據表8中呈現之條件用研究粉末進行兩個燒結試驗。兩個試驗在燒結氛圍之組成方面不同。
參考樣品在1250℃之溫度下於純氫中燒結30分鐘，隨後進行習用冷卻。
根據第一燒結試驗(表8之燒結1)由粉末3製造之材料的微結構展示於圖3中。此樣品展示在晶界上具有一些氮化物的完全奧氏體微結構，但未觀測到層狀氮化物。
另一方面，當在含有10vol% N2 及90vol%氫之氛圍中燒結(表8之「燒結3」)時，材料展示雙相奧氏體鐵氧體微結構。微結構以不同放大程度展示於圖4a及圖4b中。鐵氧體之量為約8%至10%，晶界不含氮化物。
根據SS-EN ISO 10002-1測試的樣品之機械性質呈現於表9中。
藉由在5% NaCl水溶液中進行浸漬測試來評估耐腐蝕性。部分TS鋼條用作樣品。三片各材料用於腐蝕測試中。測定各材料首次出現腐蝕(等級B)之時間。浸漬測試之結果呈現於圖5及表9中。不同樣品為樣品I，其為在如表8中之「燒結3」所述之條件下燒結的粉末3。此外，樣品II為在如表8中之「燒結4」所述之條件下燒結的粉末3。分別為標準等級316L及Cold 100之兩個參考樣品III及IV在1250℃之溫度下於純氫中燒結30分鐘，隨後進行習用冷卻。
SD-燒結密度
Rm-極限抗張強度
R0,2 -屈服強度
A-伸長率。
如自表9可見，所研發之鋼(粉末3)相較於標準等級316L及Cold 100，強度高得多。自圖5及表9可見，所研發材料(樣品I及樣品II)之耐腐蝕性視燒結氛圍而定，類似於或高於316L氫燒結不鏽鋼(樣品III)之耐腐蝕性。在含有10vol% N2 之氛圍中燒結之樣品II展示其耐腐蝕性優於在含有25vol% N2 之氛圍中燒結之樣品I，兩種樣品均由粉末3製造。樣品II展示較佳耐腐蝕性係因為在燒結之後在微結構中顯示少得多之氮化物。
圖1展示由粉末1在50% vol氫+50vol%氮之混合物中燒結，隨後進行習用冷卻，由Glyceregia蝕刻之後所製得之鋼組件的微結構，圖2展示由粉末2在50vol%氫+50vol%氮之混合物中燒結，隨後進行習用冷卻，由Glyceregia蝕刻之後所製得之鋼組件的微結構，圖3展示由粉末3在75vol%氫+25vol%氮之混合物中燒結，隨後進行習用冷卻，由Glyceregia蝕刻之後所製得之鋼組件的微結構，圖4a及圖4b展示在不同放大率下由粉末3在90%氫 +10%氮之混合物中燒結，隨後進行習用冷卻，由Glyceregia蝕刻之後所製得之鋼組件的微結構，且圖5展示在5% NaCl水溶液中進行浸漬測試75小時之後的不同樣品。

Claims (13)

  1. 一種水霧化不鏽鋼粉末，其包含(以重量%計)：10.5-30.0 Cr，0.5-9.0 Ni，0.01-2.0 Mn，0.01-3.0 Sn，0.1-3.0 Si，0.01-0.4 N，0.01-1.5 Mo，視需要之最大7.0 Cu，視需要之最大3.0 Nb，視需要之最大6.0 V，其餘為鐵及最大0.5不可避免之雜質。
  2. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其中Mn含量介於0.01-0.50重量%之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其中Sn含量為0.10-2.0重量%。
  4. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其中N含量為0.01-0.10重量%。
  5. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其中Si含量為0.3-0.9重量%。
  6. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其中Ni含量為1.0-8重量%。
  7. 如申請專利範圍第1項之水霧化不鏽鋼粉末，其包含 (以重量%計)：1.0-8 Ni，0.01-0.5 Mn，0.1-2.0 Sn，0.01-0.1 N，及0.3-0.9 Si。
  8. 一種基於如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之水霧化不鏽鋼粉末的粉末組成物，其包含(以重量%計)：0.05-2.0潤滑劑，視需要至多為石墨粉末形式之3 C，視需要為FeB或NiB粉末形式之0.05-0.5B，視需要之Cu粉末，使組成物中Cu總量最大7.0，視需要之Ni粉末，使組成物中Ni總量為0.5-8.5，視需要之Mo粉末，使組成物中Mo總量為0.01-1.5，視需要之硬相材料及機械加工性增強劑，諸如MnS、MoS2 、CaF2 ，其餘為如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之水霧化不鏽鋼粉末。
  9. 一種產生燒結組件之方法，其包含以下步驟：a)製備如申請專利範圍第7項之不鏽鋼粉末組成物，b)使該組成物經受400與2000MPa之間的壓縮，c)在5-100vol% N2 之含氮氛圍中，於1000-1400℃之間的溫度下燒結所得生坯組件，d)視需要使燒結組件快速冷卻， e)視需要，該燒結組件可在高於1000℃之溫度下進行溶液退火(solution annealed)，隨後快速冷卻或驟冷。
  10. 如申請專利範圍第9項之產生燒結組件之方法，其中該組件在該燒結步驟c)之前經受氮化步驟，該氮化步驟在低於燒結溫度20-300℃之溫度下進行，該氮化步驟期間之氛圍具有5-100%vol N2 之氮含量。
  11. 一種燒結不鏽鋼組件，其包含(以重量%計)：10.5-30.0 Cr，0.5-8.5 Ni，0.01-2.0 Mn，0.01-3.0 Sn，0.1-3.0 Si，0.1-1.0 N，視需要之最大3.0 C，0.01-1.5 Mo，視需要之最大7.0 Cu，視需要之最大3.0 Nb，視需要之最大6.0 V，其餘為鐵及最大0.5不可避免之雜質，且具有包含至少40vol%奧氏體相之微結構。
  12. 如申請專利範圍第11項之燒結不鏽鋼組件，其係藉由使用如申請專利範圍第9項或第10項之方法來產生。
  13. 如申請專利範圍第11項之燒結不鏽鋼組件，其包含(以重量%計)： 1.0-8 Ni，0.01-0.5 Mn，0.1-2.0 Sn，0.01-0.1 N，及0.3-0.9 Si。
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