一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，包含如下步骤：(1)铜粉处理：铜粉过网，丙酮洗涤，烘干；真空蒸发沉积钛，获得处理后铜粉；(2)碳化物处理：将碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，加入硅烷偶联剂KH‑560，加热，烘干，获得处理后的碳化物；(3)粉末冶金：将处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，球磨，干燥获得干燥后粉，压制成型，真空高温烧结，空冷，获得钢坯；(4)热处理：油淬，回火，获得所述高强度高硬度粉末冶金高速钢。本发明专利技术在粉末冶金高速钢粉料中加入处理后的铜粉，使得钢材中部分晶界和缺陷处由铜元素填充，提高了缺陷处裂纹形成难度，裂纹不易形成及扩展断裂，从而改善钢材的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法
本专利技术涉及金属材料制造
，尤其涉及一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法。
技术介绍
粉末冶金高速钢(PMHSS)是现代粉末冶金技术发展的综合体现，由于从材质上根本性地解决了普通铸锻高速钢的碳化物偏析，晶粒粗大等问题，具有制造大尺寸、高精度、形状复杂整体刀具不可替代的特点。随着高端装备制造业对大型化、整体性和复杂形状刀具，以及装备自动化对高速切削、高稳定性加工刀具的需求日益迫切，开发高性能粉末冶金高速钢工具材料，完善国内高性能工具材料体系已经成为我国振兴装备制造业的基础和关键技术。
技术实现思路
为进一步拓宽粉末冶金高速钢在装备制造业领域的应用范围，优化粉末冶金高速钢的性能，本专利技术提供了一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，包含如下步骤：(1)铜粉处理：将铜粉过300目筛网，过筛后的粉末用丙酮浸泡2次，烘干；烘干后的铜粉真空蒸发沉积钛，钨丝作为热源，钛丝为蒸发源，铜粉置于沉积盘，钛丝加热温度为750～780℃，炉内压强为5～8Pa；铜粉增重12%以上后，停止沉积，向炉内充入氮气至常压，随炉冷却至常温出炉，获得处理后铜粉；(2)碳化物处理：将分别过300目筛网的碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560，加料完成后加热至70±5℃充分搅拌混合粉末混合均匀，再置于100±5℃烘干30～40min，获得处理后的碳化物；(3)粉末冶金：将所述处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，置于星型球磨机的球磨罐中，向罐中加入乙醇，进行球磨，球磨完成后将混合物取出，滤去乙醇，80～90℃干燥获得干燥后粉，干燥后粉压制成型，真空高温烧结，然后取出空冷至室温，获得钢坯；(4)热处理：将所述钢坯真空加热至1200±10℃，保温30～40min，然后油淬至常温，再置于500～520℃回火60～70min，再降温至200～250℃保温2～3h，取出空冷至常温，获得所述高强度高硬度粉末冶金高速钢。进一步地，所述碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合质量比碳化钨:碳化钒:碳化二钼:碳化铬=3～5份：1～4份：3～5份：2～3份。进一步地，所述步骤(2)中，向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560的质量配比硅烷偶联剂KH-560/混合粉末=4.0%～6.0%。进一步地，所述步骤(3)中，处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合质量比为处理后的铜粉：处理后的碳化物：铁粉=8～12:16～18:100。进一步地，所述湿法球磨工艺为：球磨转速90～100r/min，球料液质量比粉末/磨球/乙醇=2～3:1:8，球磨时间为30～36h。进一步地，所述步骤(3)中，压制成型压力为700～800MPa，烧结真空度为2×10-3Pa，烧结温度1200±5℃，烧结保温时间为40min～50min。进一步地，所述步骤(3)压制成型前，向干燥后粉中加入二碳化铈，混合均匀，再进行压制成型；所述二碳化铈的加入质量为处理后的铜粉质量的0.1～0.2倍。从以上技术方案可以看出，本专利技术的优点是：1.本专利技术在粉末冶金高速钢粉料中加入处理后的铜粉，使得钢材中部分晶界和缺陷处由铜元素填充，提高了缺陷处裂纹形成难度，裂纹不易形成及扩展断裂，从而改善钢材的强度；2.本专利技术实现了钢材中碳化物的弥散强化，碳化物分布更加均匀；且热处理工艺合理，晶粒不易变粗大，宏观上提高了钢材整体的强度。具体实施方式下面结合实施例进行详细的说明：实施例1一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，包含如下步骤：(1)铜粉处理：将铜粉过300目筛网，过筛后的粉末用丙酮浸泡2次，80℃烘干；烘干后的铜粉真空蒸发沉积钛，钨丝作为热源，钛丝为蒸发源，铜粉置于沉积盘，钛丝加热温度为760±10℃，炉内压强为5Pa；铜粉增重12%后，停止沉积，向炉内充入氮气至常压，随炉冷却至常温出炉，获得处理后铜粉；(2)碳化物处理：将分别过300目筛网的碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，混合质量比碳化钨:碳化钒:碳化二钼:碳化铬=3份：1份：3份：2份；向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560，加入硅烷偶联剂KH-560的质量配比硅烷偶联剂KH-560/混合粉末=4.0%；加料完成后加热至70±5℃充分搅拌混合粉末混合均匀，再置于100±5℃烘干30min，获得处理后的碳化物；(3)粉末冶金：将所述处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合质量比为处理后的铜粉：处理后的碳化物：铁粉=8:16:100；混合粉末置于星型球磨机的球磨罐中，向罐中加入乙醇，进行球磨，球磨工艺为：球磨转速90r/min，料球液质量比粉末/磨球/乙醇=2:1:8，球磨时间为30h。球磨完成后将混合物取出，滤去乙醇，85±5℃干燥获得干燥后粉，干燥后粉压制成型，真空高温烧结，压制成型压力为700MPa，烧结真空度为2×10-3Pa，烧结温度1200±5℃，烧结保温时间为40min。烧结完成后取出空冷至室温，获得钢坯；(4)热处理：将所述钢坯真空(真空度3×10-2Pa)加热至1200±10℃，保温30min，然后油淬至常温，再置于510±10℃回火60min，再降温至220±10℃保温2h，取出空冷至常温，获得所述高强度高硬度粉末冶金高速钢。实施例2一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，包含如下步骤：(1)铜粉处理：将铜粉过300目筛网，过筛后的粉末用丙酮浸泡2次，80℃烘干；烘干后的铜粉真空蒸发沉积钛，钨丝作为热源，钛丝为蒸发源，铜粉置于沉积盘，钛丝加热温度为760±10℃，炉内压强为6Pa；铜粉增重12%后，停止沉积，向炉内充入氮气至常压，随炉冷却至常温出炉，获得处理后铜粉；(2)碳化物处理：将分别过300目筛网的碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，混合质量比碳化钨:碳化钒:碳化二钼:碳化铬=4份：2份：4份：2份；向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560，加入硅烷偶联剂KH-560的质量配比硅烷偶联剂KH-560/混合粉末=5.0%；加料完成后加热至70±5℃充分搅拌混合粉末混合均匀，再置于100±5℃烘干30min，获得处理后的碳化物；(3)粉末冶金：将所述处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合质量比为处理后的铜粉：处理后的碳化物：铁粉=10:17:100；混合粉末置于星型球磨机的球磨罐中，向罐中加入乙醇，进行球磨，球磨工艺为：球磨转速90r/min，料球液质量比粉末/磨球/乙醇=2:1:8，球磨时间为32h。球磨完成后将混合物取出，滤去乙醇，85±5℃干燥获得干燥后粉，干燥后粉压制成型，真空高温烧结，压制成型压力为700MPa，烧结真空度为2×10-3Pa，烧结温度1200±5℃，烧结保温时间为40min。烧结完成后取出空冷至室温，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：/n(1) 铜粉处理：将铜粉过300目筛网，过筛后的粉末用丙酮浸泡2次，烘干；烘干后的铜粉真空蒸发沉积钛，钨丝作为热源，钛丝为蒸发源，铜粉置于沉积盘，钛丝加热温度为750～780℃，炉内压强为5～8Pa；铜粉增重12%以上后，停止沉积，向炉内充入氮气至常压，随炉冷却至常温出炉，获得处理后铜粉；/n(2) 碳化物处理：将分别过300目筛网的碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560，加料完成后加热至70±5℃充分搅拌混合粉末混合均匀，再置于100±5℃烘干30～40min，获得处理后的碳化物；/n(3) 粉末冶金：将所述处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，置于星型球磨机的球磨罐中，向罐中加入乙醇，进行球磨，球磨完成后将混合物取出，滤去乙醇，80～90℃干燥获得干燥后粉，干燥后粉压制成型，真空高温烧结，然后取出空冷至室温，获得钢坯；/n(4) 热处理：将所述钢坯真空加热至1200±10℃，保温30～40min，然后油淬至常温，再置于500～520℃回火60～70min，再降温至200～250℃保温2～3h，取出空冷至常温，获得所述高强度高硬度粉末冶金高速钢。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)铜粉处理：将铜粉过300目筛网，过筛后的粉末用丙酮浸泡2次，烘干；烘干后的铜粉真空蒸发沉积钛，钨丝作为热源，钛丝为蒸发源，铜粉置于沉积盘，钛丝加热温度为750～780℃，炉内压强为5～8Pa；铜粉增重12%以上后，停止沉积，向炉内充入氮气至常压，随炉冷却至常温出炉，获得处理后铜粉；
(2)碳化物处理：将分别过300目筛网的碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬粉末混合，向混合粉末中加入硅烷偶联剂KH-560，加料完成后加热至70±5℃充分搅拌混合粉末混合均匀，再置于100±5℃烘干30～40min，获得处理后的碳化物；
(3)粉末冶金：将所述处理后的铜粉、处理后的碳化物和铁粉混合，置于星型球磨机的球磨罐中，向罐中加入乙醇，进行球磨，球磨完成后将混合物取出，滤去乙醇，80～90℃干燥获得干燥后粉，干燥后粉压制成型，真空高温烧结，然后取出空冷至室温，获得钢坯；
(4)热处理：将所述钢坯真空加热至1200±10℃，保温30～40min，然后油淬至常温，再置于500～520℃回火60～70min，再降温至200～250℃保温2～3h，取出空冷至常温，获得所述高强度高硬度粉末冶金高速钢。


2.根据权利要求1所述的一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法，其特征在于，所述碳化钨粉末、碳化钒粉末、碳化二钼粉末、碳化铬...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡兵，
申请(专利权)人：江西轩达电子商务有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36