不锈钢、通过使钢雾化而获得的预合金化粉末以及预合金化粉末的用途制造技术

本发明专利技术涉及不锈钢。所述不锈钢按重量％(wt.％)计由以下组成：C 0.32至0.50，Si 0.1至1.0，Mn 0.1至0.8，Cr 11至14，Mo 1.8至2.6，V 0.35至0.70，N 0.05至0.19，任选的元素，余量的Fe和杂质。

Stainless steel, prealloyed powder obtained by atomizing the steel, and use of prealloyed powder

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不锈钢、通过使钢雾化而获得的预合金化粉末以及预合金化粉末的用途
本专利技术涉及不锈钢。特别地，本专利技术涉及适用于需要高硬度和高韧性以及良好的耐腐蚀性的塑性成形模具的不锈钢。本专利技术还涉及由本专利技术的钢制成的塑性成形模具。
技术介绍
已知使用不锈钢，特别是400系列不锈钢如AISI420和AISI440作为塑性成形模具的材料。然而，这些钢易于发生碳化物偏析并且易于形成δ铁素体。在这些钢中在硬化和回火状态下还可能存在大量残余奥氏体。因此，机械特性对于塑性模具应用不是最佳的。具有约0.35重量％至0.40重量％的中等碳含量的不锈钢如AISI420、DIN1.2316和DIN1.2085类型的钢及其变型具有相对良好的耐腐蚀性，但是遭受相对低的硬度，导致有限的耐磨性。AISI440类型的不锈钢例如AISI440C具有约1重量％的碳含量和良好的耐磨性。这种类型的钢在回火之后可以获得58HRC至60HRC范围内的硬度。然而，这些钢遭受降低的耐腐蚀性，特别是在470℃至500℃的温度范围内退火之后。为了获得58HRC至60HRC的硬度和足够的耐腐蚀性，可以使用200℃的低温退火。然而，低温退火的严重缺陷是钢易于开裂。特别地，在放电加工(ElectroDischargeMachining，EDM)期间或甚至在研磨之后会出现开裂。因此，钢AISI440C在用于塑性模具时需要进行高温退火以防止开裂，但由此耐腐蚀性受到损害。此外，对于上述缺陷，钢AISI440C由于残余奥氏体的量太高而在热处理时尺寸稳定性低。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是提供适合作为塑性成形模具的材料的不锈钢。特别地，不锈钢在硬化之后应当为马氏体的，并且即使在高温退火之后也具有高硬度、高韧性和良好的耐腐蚀性。通过提供如权利要求中所限定的不锈钢，很大程度地实现了前述目的以及其他优点。钢的特性分布满足塑性模具制造商对材料特性提出的提高的要求。在权利要求书中限定了本专利技术。具体实施方式在下文中，简要地说明了单独的元素及其彼此的相互作用的重要性以及要求保护的合金的化学成分的限制。可用和优选的范围在权利要求书中限定。贯穿说明书，钢的化学组成的所有百分比均以重量％(wt.％)给出。硬质相的量以体积％(vol.％)给出。各个元素的上限和下限可以在权利要求书所列出的限值中自由组合。数值限值的算术精度可以提高一位。因此，如果元素的量以0.1％给出，则还可以通过将小数点右边的有效位数增加至0.10％来以更高的精度表示所述值。碳(0.32％至0.50％)碳有利于淬透性，并且将以0.32％，优选至少0.34％、0.35％、0.36％、0.37％或0.38％的最小含量存在。在高碳含量下，可能在钢中以过高的量形成M23C6、M7C3和M2C(其中M表示Cr、Fe、Mo、V或其他碳化物形成元素)类型的碳化物，导致韧性和耐腐蚀性降低。此外，高碳含量还可能导致增加的残余奥氏体的量。因此，碳含量不应当超过0.50％。碳的上限可以设定为0.48％、0.46％、0.44％、0.43％或0.42％。硅(0.1％至1.0％)硅用于脱氧。Si还使钢的机械加工性改善。为了获得期望的效果，Si的含量应为至少0.1％。然而，Si是强的铁素体形成剂，并使钢中碳的活性增大，因此应限制到1.0％，优选限制到0.6％、0.5％、0.4％、0.35％或0.3％。锰(0.2％至0.8％)锰有助于改善钢的淬透性，并且与硫锰一起，其可以通过形成硫化锰来有助于改善机械加工性。另外，Mn使氮在钢中的溶解度增大。因此，锰应当以0.2％，优选地至少0.3％、0.35％或0.40％的最小含量存在。锰是奥氏体稳定元素，并应限制到0.8％、0.7％、0.6％、0.5％或0.4％，以避免过多的残余奥氏体。铬(11％至14％)铬是不锈钢中的最重要的元素。当以至少11％的固溶量存在时，铬导致在钢表面形成钝化膜。为了赋予钢良好的淬透性和耐腐蚀性，铬应当以11％至14％的量存在于钢中。优选地，Cr以大于11.5％的量存在以保证良好的耐点蚀性。然而，Cr是强的铁素体形成剂，为了避免硬化之后的铁素体，量需要受到控制。出于实践原因，上限可以降低为13.5％、13.0％或12.5％。钼(1.8％至2.6％)已知Mo对淬透性有非常有利的影响。还已知其改善耐点蚀性。钼对于获得良好的二次硬化响应也必不可少。最小含量可以为1.9％、2.0％或2.1％。钼是强的碳化物形成元素，并且也是强的铁素体形成剂。因此，钼的最大含量为2.6％。优选地，将Mo限制到2.5％、2.4％或甚至2.35％。钒(0.35％至0.70％)钒在钢的基体中形成M(C,N)型均匀分布的初生析出碳氮化物。在该钢中，M主要是钒，但是也可以存在Cr和一些Mo。因此，钒应当以0.35％至0.70％的量存在。上限可以设置为0.65％、0.60％或0.55％。下限可以设置为0.40％或0.45％。氮(0.05％至0.19％)将氮限制为0.05％至0.19％以获得期望类型和量的硬质相，特别是V(C,N)。当氮含量与钒含量适当平衡时，将形成富钒碳氮化物V(C,N)。这些将在奥氏体化步骤期间部分地溶解，然后在回火步骤期间作为纳米尺寸的颗粒析出。认为钒的碳氮化物的热稳定性比钒的碳化物的热稳定性更好，使得可以使用高的硬化温度而不损害晶粒生长。此外，改善了不锈钢的耐回火性。此外，通过回火至少两次，回火曲线将具有高的第二峰。然而，过量添加可能导致孔的形成。下限可以为0.06％、0.07％或0.08％。上限可以为0.15％、0.14％、0.13％、0.12％或0.11％。任选元素铝(0.001％至0.05％)铝可以用于脱氧。在大多数情况下，铝含量限制到0.03％。镍(≤1％)镍赋予钢良好的淬透性和韧性。由于费用，应限制钢的镍含量。优选的含量为≤0.5％或≤0.35％。最优选地，不有意添加Ni。铜(≤4％)Cu是任选元素，其可以通过析出硬化提高钢的硬度。另外，其有助于钢的耐腐蚀性以及机械加工性。如果使用，优选范围为0.5％至2％。然而，铜一旦添加就不可能从钢中提取。这极大地使废料处理更加困难。因此，通常不有意添加铜。钴(≤3％)Co是任选元素。其提高Ms温度，并且有助于提高马氏体的硬度。最大量为3％。然而，出于实践原因例如废料处理，不存在有意添加Co。优选的最大含量可以设定为0.15％。钨(≤0.8％)钨可以以高至0.8％的含量存在，而不过度损害钢的特性。然而，钨在固化期间倾向于偏析，并可能产生不期望的δ铁素体。另外，钨昂贵，并且还使废料的处理复杂化。因此，最大量限制为0.8％，优选0.5％，优选不进行有意添加。铌(≤0.1％)铌与钒类似，因为其形成M(C,N)型碳氮化物。Nb的最大添加为0.1％。优选地，不有意添加铌。允许的杂质含量可以设定至0.01％、0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢，按重量％(wt.％)计由以下组成：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171005 SE 1751230-21.一种不锈钢，按重量％(wt.％)计由以下组成：



任选地



除杂质之外余量为Fe。


2.根据权利要求1所述的不锈钢，满足以下要求中的至少一者(按重量％计)：



和/或其中显微组织中至少80％的碳化物、氮化物和/或碳氮化物的等效圆直径(ECD)小于5μm，其中ECD＝2√A/π，其中A为所研究部分中的碳化物颗粒的表面。


3.根据权利要求1或2所述的不锈钢，满足以下要求中的至少一者(按重量％计)：



和/或其中显微组织中至少80％的碳化物、氮化物和/或碳氮化物的等效圆直径(ECD)小于2.5μm，其中ECD＝2√A/π，其中A为所研究部分中的碳化物颗粒的表面。


4.根据前述权利要求中任一项所述的不锈钢，满足以下要求(按重量％计)：





5.根据前述权利要求中任一项所述的不锈钢，其中所述钢处于软退火状态并且满足以下要求中的至少一者：
平均布氏硬度为150HBW10/3000至300HBW10/3000，
和/或其中所述钢的宽度和/或厚度为至少100mm，以及根据ASTME10-01测量的宽度和/或厚度方向上的相对平均布氏硬度值的最大偏差小于10％，以及其中压痕的中心距试样的边缘或另一压痕的边缘的最小距离应当为所述压痕的直径的至少2.5倍，以及最大距离应当不大于所述压痕的直径的4倍，
和/或根据ASTME45-97方法A的关于微渣的以下最高要求：














A
A
B
B
C
C
D
D


T
H
T
H
T
H
T
H


1.0
0
1.5
1.0
1.5
1.0
1.5
1.0






。

【专利技术属性】
技术研发人员：芒努斯·蒂德斯滕，伊娃·舍奎斯特佩尔松，芒努斯·布伦巴卡，
申请(专利权)人：尤迪霍尔姆斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE