一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺制造技术

本申请涉及粉末冶金技术领域，具体公开了一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺，所述注射成形可量产型超高强度不锈钢，包括以下原料：C、Cr、Co、Mo、Ni、Nb、Al、W、Fe和不可避免的杂质；上述方案原料选用科学，较低碳含量可保证烧结过程稳定，钴能够赋予产品优良的耐腐蚀性，各成分用量的调整，可实现力学性能的可调整性，满足不同场合的使用要求。本申请还提出了一种注射成形可量产型超高强度不锈钢的制备工艺，包括喂料制备，注射成形，催化脱脂，烧结处理，热处理等工序，制备获得超高强度不锈钢；上述工艺可实现高强度不锈钢的稳定制备，保证不锈钢产品在获得高强度的同时，具有优良的韧性和耐腐蚀性。具有优良的韧性和耐腐蚀性。

An injection molding mass-produced ultra-high strength stainless steel and its preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺


[0001]本申请涉及粉末冶金
，更具体地说，它涉及一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺。

技术介绍

[0002]随着5G信息时代的到来，手机、智能穿戴等通讯类电子消费产品越来越趋于复杂化、小型化的发展，因而对产品材料的比强度要求也越来越高。材料比强度越高，在相同体积或重量下，材料能承受的载荷就越大，从而更容易实现电子元件的复杂化和小型化，使电子结构设计更加灵活。除要求高比强度外，该类材料还需要具备足够的抗腐蚀性。相关技术中，满足上述性能要求的材料，比较常用的有马氏体不锈钢和马氏体沉淀硬化不锈钢。其中，马氏体不锈钢的添加元素包括10%以上的Cr元素及0.5%以上的C元素，其经过淬火回火的处理后，屈服强度可达到1200MPa以上；然而，此类合金碳含量较高，导致其存在塑性较差、安全边际不足等缺陷，使用过程中，易受冲击、碰撞等外力影响，导致元件开裂。另一种马氏体沉淀硬化不锈钢，是在低碳马氏体不锈钢的基础上加入4
‑
6%的镍，以及少量的Cu、Nb等元素，通过固溶时效处理析出Cu、Nb形成沉淀硬化相，进而获得相对较高的强度，例如17
‑
4PH不锈钢经过热处理后屈服强度能达到1200MPa，延伸率可达到6%左右。
[0003]然而，随着近年来电子设备设计的复杂化，普通的马氏体沉淀硬化不锈钢已经不能满足部分结构件的强度要求，需要寻求一种强度更高的新型不锈钢材料。

技术实现思路

[0004]为了获得高强度、耐腐蚀、塑性好的新型不锈钢材料，本申请提供了一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺，通过原料组分选用及用量调整，以及后续的热处理工艺参数控制，可实现所得不锈钢强度在一定范围内的可调节性，满足不同场合的使用要求。
[0005]第一方面，本申请提供了一种注射成形可量产型超高强度不锈钢，采用如下的技术方案：一种注射成形可量产型超高强度不锈钢，包括以下重量百分比的原料：C ≤0.05％、Cr 11
‑
15％、Co 12
‑
18％、Mo 4
‑
8％、Ni 2.5
‑
4.5％、Nb 0.1
‑
0.8％、Al 0
‑
1.5%、W 0.5
‑
2％、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0006]优选的，所述注射成形可量产型超高强度不锈钢，包括以下重量百分比的原料：C ≤0.03％、Cr 12
‑
14％、Co 14
‑
16％、Mo 5
‑
7％、Ni 3
‑
4％、Nb 0.3
‑
0.6％、Al 0.5
‑
1%、W 1
‑
1.5％、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007]优选的，所述注射成形可量产型超高强度不锈钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.02％、Cr 13％、Co 15％、Mo 6％、Ni 3.5％、Nb 0.5％、Al 0.8%、W 1.2％、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]通过采用上述技术方案，控制较低碳含量，在保证提高产品强度的同时，保证产品
制备烧结过程稳定，提高所得产品的塑性；铬能够提高产品抗氧化能力和耐蚀性；钴能够赋予产品优良的耐腐蚀性；钼能够阻止奥氏体化的晶粒粗大，增强碳化物形成能力；镍具有良好的可塑性和耐腐蚀性；铌能够增强产品的拉伸强度、塑性、持久寿命和疲劳极限；铝作为终脱氧剂，能够调整产品晶粒度，促进形成细晶粒产品；钨可明显提高产品的热强性；上述原料选用科学，配比严谨，原料成分用量的调整，可实现力学性能的可调整性，满足不同场合的使用要求。
[0009]第二方面，本申请提供了一种注射成形可量产型超高强度不锈钢的制备工艺，采用如下的技术方案：一种注射成形可量产型超高强度不锈钢的制备工艺，具体包括以制备下步骤：S1、喂料制备：按重量百分比计，将各原料混合制备合金粉末，将合金粉末与粘结剂共同加入到捏合机中，于165
‑
195℃的温度下捏合50
‑
120min，挤出造粒获得喂料备用；S2、注射成形：将步骤S1中制备的喂料根据需求在注射机上注射成形，获得所需的注射坯件，控制注射参数如下：射嘴温度160
‑
210℃，注射压力为40
‑
120Mpa，模具温度90
‑
130℃；S3、催化脱脂：将步骤S2中的注射坯进行硝酸催化脱脂，获得脱脂坯件，控制脱脂参数如下：在温度为110
‑
140℃，通酸量为3.5
‑
4.8ml/min的环境下，通酸处理1
‑
4h；S4、烧结处理：将步骤S3中的脱脂坯件置于真空批次炉中，依次进行热脱脂、预烧结、烧结和冷却处理，获得致密产品；S5、热处理：将步骤S4中的致密产品升温至1050
‑
1150℃，保温0.5
‑
3h后降至室温，进行固溶处理，然后将固溶处理后的产品以2.2
‑
3℃/min的升温速率，升温至550
‑
650℃，保温2
‑
10h进行一次时效，之后以8.5
‑
11℃/min的降温速率冷却至400
‑
550℃，继续保温1
‑
5h进行二次时效，保温结束后随炉冷却至室温，即得所需的超高强度不锈钢。
[0010]通过采用上述技术方案，可实现高强度不锈钢的稳定制备，通过控制喂料制备工艺参数，能够有效提高合金粉末的堆积密度，降低喂料粘度，所得喂料振实密度高；采用催化脱脂和热脱脂工艺，能够保证注射坯体中残留粘结剂的有效脱除，进而保证后续烧结产品的致密性；热处理工序可实现不同沉淀硬化相稳定析出从而起到弥散强化的作用，其中二次时效法抑制沉淀强化相长大，能够有效控制各弥散强化相在不长大的前提下均匀析出，保证了材料获得高强度的同时，具有优良的韧性和耐腐蚀性；本申请中一次时效温度与Nb、Ni含量有关，二者含量取上限时，一次时效温度需要取下限；二次时效的时效温度与材料中Al、W的含量有关，当二者含量取上限时，二次时效温度需要取下限，总体保温时间与产品大小有关，产品尺寸越大，所取保温时间越长。
[0011]优选的，所述步骤S1中合金粉末的制备方式为水雾化法、气雾化法或水气联合雾化法，制得合金粉末的D50粒径为5
‑
13μm，制得喂料的振实密度>4.6g/cm3。
[0012]通过采用上述技术方案，控制合金粉末的颗粒累积分布为50%的粒径在上述范围内，能够有效提高合金粉末堆积密度，降低制得喂料粘度，提高其振实密度，进而提高最终获得的不锈钢产品的尺寸精密度、密实度和强度。
[0013]优选的，所述步骤S1粘结剂为以聚甲醛为主要原料的塑基粘结剂，所述粘结剂的添加量为喂料质量分数的5
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注射成形可量产型超高强度不锈钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C ≤0.05％、Cr 11
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15％、Co 12
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18％、Mo 4
‑
8％、Ni 2.5
‑
4.5％、Nb 0.1
‑
0.8％、Al 0
‑
1.5%、W 0.5
‑
2％、余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的注射成形可量产型超高强度不锈钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C ≤0.03％、Cr 12
‑
14％、Co 14
‑
16％、Mo 5
‑
7％、Ni 3
‑
4％、Nb 0.3
‑
0.6％、Al 0.5
‑
1%、W 1
‑
1.5％、余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的注射成形可量产型超高强度不锈钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.02％、Cr 13％、Co 15％、Mo 6％、Ni 3.5％、Nb 0.5％、Al 0.8%、W 1.2％、余量为Fe和不可避免的杂质。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的注射成形可量产型超高强度不锈钢的制备工艺，其特征在于，具体包括以制备下步骤：S1、喂料制备：按重量百分比计，将各原料混合制备合金粉末，将合金粉末与粘结剂共同加入到捏合机中，于165
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195℃的温度下捏合50
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120min，挤出造粒获得喂料备用；S2、注射成形：将步骤S1中制备的喂料根据需求在注射机上注射成形，获得所需的注射坯件，控制注射参数如下：射嘴温度160
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210℃，注射压力为40
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120Mpa，模具温度90
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130℃；S3、催化脱脂：将步骤S2中的注射坯进行硝酸催化脱脂，获得脱脂坯件，控制脱脂参数如下：在温度为110
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140℃，通酸量为3.5
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4.8ml/min的环境下，通酸处理1
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4h；S4、烧结处理：将步骤S3中的脱脂坯件置于真空批次炉中，依次进行热脱脂、预烧结、烧结和冷却处理，获得致密产品；S5、热处理：将步骤S4中的致密产品升温至1050
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1150℃，保温0.5
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3h后降至室温，进行固溶处理，然后将固溶处理后的产品以2.2
‑
3℃/min的升温速率，升温至550
‑
650℃，保温2
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨英杰，段满堂，邓忠勇，
申请(专利权)人：上海富驰高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：