一种粉末冶金复压复烧工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种粉末冶金复压复烧工艺。所述工艺首先将铁基粉末按配比均匀混合；把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，初压成形；将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，烧结成半成品件；将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却；将冷却后的半成品件在压机中进行复压，并再次进行烧结后，进行冷却；将制品进行后处理得到粉末冶金制品。本发明复压复烧工艺制备的烧结坯密度可达到7.5g/cm3以上。本发明工艺可以减少烧结坯中的孔隙，并使孔隙圆滑平直化和球化，从而改善合金的力学性能。
【专利说明】—种粉末冶金复压复烧工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金工艺【技术领域】，尤其涉及一种粉末冶金复压复烧工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，粉末冶金零件的生产和应用得到了广泛的关注，这与新的合金钢粉末的开发是分不开的。用雾化法生产的预合金粉末中的合金元素分布均匀，且用其生产的烧结材料具有均匀的显微结构，因此，预合金化粉末冶金低合金钢粉得到了广泛的应用。Ni,Mn,Cr和Mo等合金元素是常用的低合金钢粉的预合金化元素，这些合金元素的加入可以增加钢的力学性能和淬透性。但大量合金元素的加入会降低铁粉的压缩性，从而使烧结后的合金难以达到高密度水平，因此，需要在尽可能少地加入合金化元素的前提下，使粉末冶金钢具有较高的力学性能。通常，粉末冶金铁基零件的力学性能主要受密度、合金元素含量及组织特征等3个方面的影响，在其他条件不变的情况下，密度是一个关键因素。可以提高粉末冶金零件密度的方法有:复压复烧、温压成形、粉末锻造、高速压制以及渗铜等。
[0003]复压复烧不需要增添新的设备，技术难度不大，工艺过程比较容易控制，且质量比较稳定，适合于大批量生产。这种方法的主要缺点是工序增加导致成本增加。但是，可以在预烧结后进行机械加工，略降低加工成本。
[0004]现有的复压复烧工艺在提高粉末冶金制品的密度和力学性能上存在局限性，并且后处理过程不够优化。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出了一种工艺过程简单，制品质量稳定，适于批量生产的粉末冶金复压复烧工艺。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种粉末冶金复压复烧工艺，所述工艺包括以下步骤:
[0008]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0009]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，初压成形；
[0010]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，烧结成半成品件；
[0011]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却；
[0012]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中进行复压，并再次进行烧结后，进行冷却；
[0013]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0014]本发明步骤2)所述的初压压力为400~1000MPa，例如400.2~998MPa，467~935MPa，500~910MPa，580~800MPa，650MPa 等，进一步优选 600~800MPa，最优选 750MPa。
[0015]步骤3)所述的烧结温度为620~1200 V，例如622~1189 °C,680^1100 V，725~1030°C，800^990°C，865°C等，进一步优选 75(Tl000°C，最优选 800°C。[0016]步骤3)所述的烧结时间为15~60min，例如15.2~58min，18~50min，23~43min，30~37min, 34.5min 等,进一步优选 20~45min,最优选 30min。
[0017]步骤5)所述的复压压力为600~980MPa，例如602~978MPa，645~940MPa，730~900MPa，800~860MPa，834MPa 等，进一步优选 800MPa。
[0018]步骤5)所述的烧结温度为800~1400 V，例如802~1390 °C,900^1278 V，935~1180°C，980^1 IOO0C，1023~1068°C等，进一步优选 980~1320。。，最优选 IlOO0C。
[0019]步骤5)所述的烧结时间为15~60min，例如15.1~58min，18~52min，25~46min，30~42min, 37min等，进一步优选20~45min,最优选30min。
[0020]步骤4)和步骤5)所述的冷却时间为12~30min，例如12.2~28min，14~23min，17~20min, 19min 等,进一步优选 20min。
[0021]步骤5)所述的烧结在保护性气体中进行；优选地，所述的保护性气体选自氮气、二氧化碳、氦气或氩气中的一种或至少两种的混合物，
[0022]本发明所述的保护性气体选自氮气、二氧化碳、氦气或氩气中的一种或至少两种的混合物，典型但非限制性的例子包括氮气，氦气，二氧化碳，氮气和二氧化碳的组合，二氧化碳和氩气的组合，氮气和氦气的组合，氮气、二氧化碳和氦气的组合，氮气、氦气和氩气的组合等，进一步优选氮气和/或氩气。通入的保护性气体的流量、时间可以根据具体的工艺要求相应设定。所述的保护性气体是防止工件原料粉末成分在工艺过程中被氧化的气体。
[0023]一种粉末冶金复压复烧工艺，所述工艺包括以下步骤:
[0024]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
·[0025]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在40(Tl000MPa下初压成形；
[0026]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在62(Tl200°C下烧结15~60min制成半成品件；
[0027]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却；
[0028]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在60(T980MPa下进行复压，并在80(Tl400°C下烧结15~60min后，进行冷却；
[0029]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0030]本发明步骤5)所述的后处理包括精整、浸油、蒸汽处理、切削加工步骤。
[0031]用非金属物质(如油、石蜡和树脂等)填充烧结体孔隙的方法。常用的浸溃方法有浸油、浸塑料、浸熔融金属等。浸油即在烧结体内浸入润滑油，改善其自润滑性能并防锈，常用于铁、铜基含油轴承。蒸汽处理是工件在50(T56(TC的热蒸汽中加热并保持一定时间，使其表面及孔隙形成一层致密氧化膜的表面工艺，用于要求防锈、耐磨或防高压渗透的铁基制件。
[0032]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0033]普通压制-烧结工艺中虽然可以通过提高压制压力来提高密度，但是制备的烧结坯的密度最高只有7.22g/cm3，而通过本发明复压复烧工艺制备的烧结坯密度可达到7.5g/cm3以上。
[0034]本发明工艺可以减少烧结坯中的孔隙，并使孔隙圆滑平直化和球化，从而改善合金的力学性能。[0035]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0036]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0037]实施例1
[0038]一种粉末冶金复压复烧工艺，包括以下步骤:
[0039]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0040]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在400MPa下初压成形；
[0041]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在1200°C下烧结15min制成半成品件；
[0042]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却12min ；
[0043]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在980MPa下进行复压，并在1400°C下烧结15min后,进行冷却30min ；
[0044]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0045]实施例2
[0046]一种粉末冶金复压复烧工艺，包括以下步骤:
[0047]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0048]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在IOOOMPa下初压成形；
[0049]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在620°C下烧结60min制成半成品件;
[0050]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却30min ；
[0051]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在600MPa下进行复压，并在800°C下烧结60min后,进行冷却12min ；
[0052]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0053]实施例3
[0054]一种粉末冶金复压复烧工艺，包括以下步骤:
[0055]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0056]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在750MPa下初压成形；
[0057]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在800°C下烧结30min制成半成品件;
[0058]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却15min ；
[0059]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在800MPa下进行复压，并在1100°C下烧结30min后，进行冷却20min ；
[0060]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。[0061]实施例4
[0062]一种粉末冶金复压复烧工艺，包括以下步骤:
[0063]I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0064]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在600MPa下初压成形；
[0065]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在750°C下烧结20min制成半成品件; [0066]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却23min ；
[0067]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在700MPa下进行复压，并在980°C下烧结20min后,进行冷却17min ；
[0068]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0069]实施例5
[0070]一种粉末冶金复压复烧工艺，包括以下步骤:
[0071 ] I)混合:将铁基粉末按配比均匀混合；
[0072]2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在800MPa下初压成形；
[0073]3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在1000°C下烧结45min制成半成品件；
[0074]4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却25min ；
[0075]5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在920MPa下进行复压，并在1320°C下烧结45min后,进行冷却30min ；
[0076]6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
[0077]将本发明工艺与普通压制-烧结工艺进行对比:
[0078]普通压制-烧结工艺如下:将混合粉末在一定压力下经模压成形后，在钥丝炉中氢气气氛下烧结，压制压力为600MPa，烧结温度为1100°C，保温30min后推入水冷区冷却25min后出炉。
[0079]表1本发明实施例和普通压制-烧结工艺烧结坯的性能对比
[0080]
【权利要求】
1.一种粉末冶金复压复烧工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤: 1)混合:将铁基粉末按配比均匀混合； 2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，初压成形； 3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，烧结成半成品件； 4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却； 5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中进行复压，并再次进行烧结后，进行冷却； 6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤2)所述的初压压力为40(Tl000MPa，进一步优选60(T800MPa，最优选750MPa。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，步骤3)所述的烧结温度为62(Tl200°C，进一步优选 75(Tl000°C，最优选 800°C。
4.根据权利要求1-3之一所述的工艺，其特征在于，步骤3)所述的烧结时间为15?60min,进一步优选20?45min,最优选30min。
5.根据权利要求1-4之一所述的工艺，其特征在于，步骤5)所述的复压压力为600?980MPa，进一步优选 800MPa。
6.根据权利要求1-5之一所述的工艺，其特征在于，步骤5)所述的烧结温度为80(Tl40(TC，进一步优选 98(Tl320°C，最优选 1100°C。
7.根据权利要求1-6之一所述的工艺，其特征在于，步骤5)所述的烧结时间为15?60min,进一步优选20?45min,最优选30min。
8.根据权利要求1-7之一所述的工艺，其特征在于，步骤4)和步骤5)所述的冷却时间为12?30min,进一步优选20min。
9.如权利要求1-8之一所述的工艺，其特征在于，步骤5)所述的烧结在保护性气体中进行；优选地，所述的保护性气体选自氮气、二氧化碳、氦气或氩气中的一种或至少两种的混合物，进一步优选氮气和/或氩气。
10.如权利要求1-9之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤: O混合:将铁基粉末按配比均匀混合； 2)初压:把混合好的铁基粉末送入压机，由压机将所述的铁基粉末送入预设的产品模具，在40(Tl000MPa下初压成形； 3)预烧结:将初压成形的产品毛坯件送入烧结炉，在62(Tl200°C下烧结15飞Omin制成半成品件； 4)冷却:将预烧结后的半成品件推入水冷区进行冷却； 5)复压复烧:将冷却后的半成品件在压机中在60(T980MPa下进行复压，并在80(Tl400°C下烧结15?60min后，进行冷却； 6)将制品进行后处理得到粉末冶金制品。
【文档编号】B22F3/16GK103785837SQ201210424130
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】钱关林 申请人:无锡荡口通和纺织机械厂