无镍奥氏体不锈钢粉末组合物和由所述粉末烧结生产的零件制造技术

本发明专利技术涉及一种奥氏体不锈钢粉末，其镍含量小于或等于0.5重量％且具体碳含量大于或等于0.05重量％且小于或等于0.11重量％。本发明专利技术还涉及通过粉末冶金制造所述粉末的方法以及由该制造方法生产的零件(3)，其特征在于在零件(3)的表面上具有延伸厚度e的脱氧层(1)，e大于或等于200μm。于或等于200μm。于或等于200μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无镍奥氏体不锈钢粉末组合物和由所述粉末烧结生产的零件
专利

[0001]本专利技术涉及一种无镍奥氏体不锈钢粉末组合物。本专利技术还涉及由这种粉末烧结制成的零件，特别是钟表外部零件，以及烧结制造方法。
[0002]专利技术背景
[0003]烧结不锈钢粉末目前非常普遍。它尤其可以在通过注射(金属注射成型)、挤出、压制或其他增材制造获得的坯料上进行。以最传统的方式，烧结奥氏体不锈钢包括在高温炉(1200
‑
1400℃)、在真空或气体保护气氛下将这种钢的粉末压固和致密化。对于给定的粉末组成，烧结后零件的性能(密度、机械和磁性能、耐腐蚀性等)很大程度上取决于所使用的烧结循环。以下参数尤为重要：加热速率、烧结温度和时间、烧结气氛(气体、气流、压力)和冷却速率。
[0004]对于钟表等美学特别重要的领域，烧结后微观结构的两个特征尤为重要，即密度和夹杂物的存在。孔隙或非金属夹杂物(尤其是氧化物)的存在，实际上对抛光后的再现非常有害。因此，要获得具有与焊接不锈钢相似的亮度和颜色的抛光零件，就必须以接近100％的密度和最少的非金属夹杂物为目标。
[0005]关于密度，已知的解决方案是消除由粉末冶金形成的无镍奥氏体不锈钢制成的零件中至少在表面上的任何孔隙。这些解决方案包括在孔隙封闭的烧结零件上实施热等静压(HIP)。
[0006]关于氧化物，主要是无镍奥氏体不锈钢中锰的高浓度，其对于粉末冶金成型是有问题的。这是因为这种元素与氧的亲和力很大，再加上粉末的高比表面积，需要对高温下进行的工艺有很好的掌握：
[0007]‑
首先需要使用颗粒表面尽可能少氧化的粉末；
[0008]‑
还需要在将零件加热到烧结温度期间通过使用高度还原性气氛使粉末的氧化最小化。然而，对于奥氏体不锈钢，其组成中引入了氮以省去镍的使用，烧结气氛必须包括氮，结果是不可能在仅包含还原剂的气氛下工作；
[0009]‑
最后，需要还原在高温下最稳定的氧化物，并在孔隙关闭之前消除还原产物。这是最关键的一点，因为在烧结操作过程中，在通常高于1200℃的温度下，锰氧化物在孔隙关闭的同时被还原。因此，获得的零件通常具有表面脱氧良好的层和芯处的大量夹杂物(氧化物)。这是因为，在零件表面，炉的气氛更容易更新，还原产物可以在烧结开始时孔隙仍然开放的时候在整个炉腔内传输。另一方面，在芯处，气氛不更新，条件不允许在孔隙关闭之前氧化物全部还原。对于无镍奥氏体不锈钢，因此很难有厚度大于200μm的脱氧层。由于烧结后零件的精加工(机加工、抛光)需要去除可能大于200μm的材料，因此成品零件的表面可能存在氧化物，这从美学和从抛光表面的耐腐蚀性角度来看是有害的。
[0010]因此，对于通过烧结无镍奥氏体不锈钢粉末而形成的零件，需要增加该脱氧层的厚度。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提出一种无镍奥氏体不锈钢粉末组合物，其能够在烧结后获得特别深的脱氧层，即大于或等于200μm。
[0012]脱氧层是指具有细分散的小尺寸氧化物的层。优选地，氧化物的直径小于2μm并且这些氧化物在该层中的表面比例小于0.1％。这些细分散的氧化物在抛光后对美观没有任何影响。在该脱氧层之外，氧化物的直径通常可高达5μm，并且氧化物的表面比例可高达1％。
[0013]为了获得这种更厚的脱氧层，需要选择碳质量浓度大于等于0.05％且小于等于0.11％的无镍奥氏体不锈钢粉末。事实上，碳可以在低于或等于1200℃的温度下还原最稳定的氧化物，特别是氧化锰和混合的锰和硅氧化物。鉴于在1200℃以下，致密化小且孔隙保持开放，碳的存在使得可以更深地脱氧，有利于消除还原产物和产品内部气氛的更新。碳在高温下对氧化物的这种还原通常称为碳热还原，例如，对于氧化锰，遵循以下反应：
[0014]MnO+C
→
Mn+CO。
[0015]已经表明，在对无镍奥氏体不锈钢粉末进行的几次烧结试验中，碳浓度必须选择在0.05
‑
0.11重量％的特定范围内。这种最佳浓度使得可以获得尽可能厚的脱氧层，同时避免零件脱碳问题。这是因为，当碳的质量浓度在于0.05重量％以下时，碳热还原不完全并且脱氧层被还原。另一方面，过高的碳浓度是有问题的，因为无法控制与烧结气氛中存在的氢反应导致的脱碳，并且观察到零件之间的碳浓度变化很大。无镍奥氏体不锈钢粉末中碳的质量浓度在0.05％和0.11％之间时，碳浓度的任何变化都足够小，不会影响烧结后零件的微观结构以及机械和物理性能。
[0016]附图简述
[0017]本专利技术的其他特征和优点将通过参考以下附图阅读以下详细描述而显现。
[0018]‑
图1示意性地说明了本专利技术零件的脱氧层和其余部分之间的过渡，
[0019]‑
图2A和2B分别示出了根据现有技术的零件和根据本专利技术的零件的金相截面。
[0020]专利技术描述
[0021]本专利技术涉及一种奥氏体不锈钢粉末，更具体地涉及一种包含氮以减少或甚至免除镍的奥氏体不锈钢粉末，镍以其致敏特性而闻名。根据本专利技术，奥氏体不锈钢粉末包含特定的碳含量，选择该碳含量以优化零件在其烧结过程中表面上的碳热反应。本专利技术还涉及一种通过粉末冶金制造具有技术和/或美学功能的机械零件，更具体地说是装饰制品的方法。更具体地，机械零件可以是选自包括中间、底部、表圈、按钮、表链链节、表链、舌扣、表盘、指针、表冠和指针索引(dial index)的非详尽列表的钟表外部零件。它也可以是宝石制品或珠宝制品。
[0022]根据本专利技术的无镍奥氏体不锈钢粉末按重量计包含：
[0023]‑
10<Cr<25％，
[0024]‑
5<Mn<20％，
[0025]‑
1<Mo<5％，
[0026]‑
0.05≤C≤0.11％，
[0027]‑
0≤Si<2％，
[0028]‑
0≤Cu<4％，
[0029]‑
0≤N<1％，
[0030]‑
0≤O<0.3％，
[0031]余量由铁和任何杂质组成。任何杂质是指其目的不是改变合金的一个或多个特性但其存在是不可避免的元素，因为它们是由粉末制造方法产生的。任何杂质，如B、Mg、Al、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Co、Ni、Zn、Se、Zr、Nb、Sn、Sb、Te、Hf、Ta、W、Pb和Bi可特别地各自以小于或等于0.5％的质量浓度存在。因此，在本专利技术的含义内，无镍奥氏体不锈钢是指镍的质量百分比不超过0.5％的合金。有利地，根据本专利技术的无镍奥氏体不锈钢粉末还具有小于或等于150μm的直径D90。
[0032]优选地，根据本专利技术的无镍奥氏体不锈钢粉末按重量计包含：
[0033]‑
15<Cr<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.奥氏体不锈钢粉末，包含按重量计：
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10<Cr<25％，
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5<Mn<20％，
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1<Mo<5％，
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0.05≤C≤0.11％，
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0≤Si<2％，
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0≤Cu<4％，
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0.5<N<1％，
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0≤O<0.3％，
‑
0≤Ni≤0.5％，余量由铁和可能的杂质形成，所述杂质各自具有0
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0.5％的含量。2.根据权利要求1的粉末，包含按重量计：
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15<Cr<20％，
‑
8<Mn<14％，
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2<Mo<4％，
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0.05≤C≤0.11％，
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0≤Si<1％，
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0≤Cu<0.5％，
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0.5<N<1％，
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0≤O<0.2％，
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0≤Ni≤0.5％，余量由铁和可能的杂质形成，所述杂质各自具有0
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0.5％的含量。3.根据权利要求1或2的粉末，包含按重量计：
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16.5≤Cr≤17.5％，
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10.5≤Mn≤11.5％，
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3≤Mo≤3.5％，
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0.05≤C≤0.11％，
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0≤Si≤0.6％，
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0≤Cu≤0.5％，
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0,5<N<1％，
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0≤O<0.2％，
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0≤Ni≤0.5％，余量由铁和可能的杂质形成，所述杂质各自具有0
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0.5％的含量。4.根据前述权利要求中任一项的粉末，其特征在于形成粉末的颗粒具有小于或等于150μm的直径D90。5.镍含量小于或等于0.5重量％的奥氏体不锈钢零件，其特征在于其包含比例大于或等于0.05重量％且小于或等于0.11重量％的碳，且在于它在表面上具有所谓的脱氧层(1)，所述脱氧层(1)以小于零件(3)的其余部分(2)的表面分数包含氧化物(4)，这些氧化物(4)的直径与零件(3)的其余部分(2)相比较小，所述脱氧层(1)具有大于或等于200μm的厚度。
6.根据权利要求5的零件，其特征在于脱氧层(1)的厚度大于或等于250μm。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：