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用粉末冶金工藝制備0Cr18Mn12Mo3N高氮奧氏體鋼
發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時(shí)間:2015-03-04
采用機(jī)械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結(jié)工藝制備了 0Cr18Mn12Mo3N 高氮奧氏體鋼。
?????? 高氮奧氏體鋼用廉價(jià)的氮代替貴金屬鎳來(lái)穩(wěn)定鋼中奧氏體,能夠在不損害塑性和韌性的情況下,顯著提高鋼的強(qiáng)度,因而在許多領(lǐng)域都獲得了十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。高氮鋼現(xiàn)有的制備方法主要是熔煉法和粉末冶金法。由于高壓冶煉高氮鋼制備技術(shù)存在能耗高、設(shè)備復(fù)雜等不足,而粉末冶金生產(chǎn)高氮鋼的優(yōu)勢(shì)在于能夠細(xì)化晶粒,可以通過(guò)非平衡方法獲得過(guò)飽和的含氮固溶體和細(xì)小沉淀相,能較為容易地獲得更高的氮含量,并可實(shí)現(xiàn)近終成形,另外它工藝靈活、資金投入低,因此成為當(dāng)前高氮鋼制備中最有潛力的研究方向之一。
我國(guó)濰坊學(xué)院采用機(jī)械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結(jié)工藝制備了?0Cr18Mn12Mo3N?高氮奧氏體鋼。結(jié)果表明,用機(jī)械合金化和滲氮相結(jié)合工藝獲得的近球形高氮鋼粉末,具有良好的壓縮性和成形性,在?650?MPa?壓制力下壓坯的相對(duì)密度高達(dá)?76.2%。在1250℃燒結(jié)溫度下燒結(jié)2?h可使粉末致密化過(guò)程完成,獲得相對(duì)密度為?97.2%,氮含量高達(dá)?0.80wt%的燒結(jié)體,燒結(jié)體經(jīng)?1150℃×1.5?h?固溶處理水淬冷卻后獲得全部奧氏體組織,且?jiàn)W氏體晶粒細(xì)小,其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到?598?MPa?和?882?MPa,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)粉末冶金高氮奧氏體鋼。
他們采用的工藝路線如下:首先將適量?Cr-Fe?粉、Mo?粉和?Mn?粉混合,進(jìn)行?2?h?球磨,目的是細(xì)化粉末顆粒,使得在隨后滲氮時(shí)氮在粉末中的擴(kuò)散距離得以縮短,并增加氮的固溶度。檢測(cè)表明:絕大部分顆粒尺寸降至?20~40μm?之間,同時(shí)原始粉末中許多細(xì)小顆粒在球磨后消失,說(shuō)明球磨使得錳、鉬等元素固溶進(jìn)了?Fe-Cr?中,實(shí)現(xiàn)了部分合金化。然后將上述粉末在?1000℃下流動(dòng)氮?dú)庵袧B氮?1?h,獲得氮含量很高的?Cr-Mo-Mn-Fe-N?復(fù)合粉末。檢測(cè)表明,所獲粉末的氮含量很高,這是因?yàn)榉勰B氮后形成了大量的氮化物,這些硬脆氮化物的存在使得粉末具有很大脆性,容易破碎成很多細(xì)小顆粒。隨后將此高氮復(fù)合粉末添加純?Fe?粉配置到合金名義成分,并繼續(xù)球磨3?h,在此過(guò)程中較軟的Fe?粉會(huì)比較均勻地包覆在較硬的?Cr-Mo-Mn-Fe-N?粉末表面,形成近球形的包覆粉末,這種粉末具有良好的流動(dòng)性和塑性,有利于壓制成形。檢測(cè)表明,在此球磨過(guò)程中,硬脆的氮化物顆粒發(fā)生細(xì)化破碎,而延性好的鐵粉顆粒在機(jī)械力作用下發(fā)生變形、加工硬化、斷裂,最后比較均勻地冷焊在較硬的氮化物顆粒的表面,形成較細(xì)的多層狀近球形的復(fù)合包覆粉末。上述試驗(yàn)在振動(dòng)型高能球磨機(jī)上進(jìn)行,球磨前抽真空充氮?dú)獗Wo(hù)以防氧化;在球磨粉末中加入?1%?的硬脂酸鋅潤(rùn)滑劑。球磨結(jié)束后在一定壓力下冷壓,然后在流動(dòng)氮?dú)庀聼Y(jié)致密化,最后對(duì)燒結(jié)試樣進(jìn)行?1150℃×1.5?h?固溶處理后水淬冷卻。試驗(yàn)表明,最佳燒結(jié)工藝條件為流動(dòng)氮?dú)庀?/span>1250?℃燒結(jié)2?h,燒結(jié)方式以液相燒結(jié)為主,燒結(jié)體相對(duì)密度達(dá)97.2%,組織由單一的奧氏體晶粒組成,沒(méi)有脆性氮化物析出,氮含量高達(dá)0.80wt%。
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