粉末冶金的高速钢和冷作模具钢

粉末冶金的高速钢和工具钢不应认为仅仅是替代传统钢,改进了冶金工艺,而考虑了优化合金成分新的可能性,也就是说,优质粉风和优质传统钢有很大差别。如果避免了对质量新的不良影响因素,那末就能达到显著的综合性能。粉末冶金钢的综合性能改善了工具可能有的几何形状、表面涂层和现代的、的机制已经可以大幅度降低生产成本,因缩短了生产周期和没有材料加工困难的问题,最后开发的热等静压态技术主要有更好的灵活性,能更快地小批     

粉末冶金的高速钢和冷作模具钢

粉末冶金的高速钢和工具钢不应认为仅仅是替代传统钢,改进了冶金工艺,而是考虑了优化合金成分新的可能性,也就是说,优质粉末冶金钢和优质传统钢有很大差别。如果避免了对质量新的不良影响因素,那末就能达到显著的综合性能。粉末冶金钢的综合性能改善了工具可能有的几何形状,表面涂层和现代的、稳定的机制已经可以大幅度降低生产成本,因缩短了生产周期和没有材料加工困难的问题。最近开发的热等静压态技术主要有更好的灵活性,能更快地小批量生产,也能制造新产品。     

近年欧美粉末冶金高速钢的进展及其应用实交

本文资料系根据笔者在１９９４－１９９７年参与法国Ｅｒａｓｔｅｅｌ钢厂和美国Ｃｒｕｃｉｂｌｅ钢厂的几次座谈会，以及对欧洲几个工具厂在粉末冶金高速钢实际应用情况的考察所见，汇总而成，重点在其应用情况，以供国内有关人士参考。     

K系列冷作工模具钢种类及特性浅谈

介绍了国外K系列冷作工模具钢的种类、性能和应用。分析了国内外在冷作工模具钢方面的差距。有关文献表明,发达国家冷作工模具钢的种类多而全,性能具有无缝化的特点,能满足各行业的需求。发达国家由于采用了先进的炼钢技术,如真空炉外精炼,电渣重熔,真空电渣重熔及粉末冶金等,使钢材质量发生了质的飞跃。我国要改变冷作工模具钢质量和品种方面的落后面貌,必须推广应用先进的炼钢工艺。     

高精度工、模具钢的特性及在使用中的尺寸稳定性

介绍了用粉末冶金法制造的适用于高精度工、模具的新型工具钢的特性。并与传统冶金法生产的工具钢的性能进行了比较，讨论了基本的材料参数，诸如碳化物的类型、尺寸、分布、耐磨性和韧性的控制等。高精度工、模具在整个使用过程中，尺寸稳定是另一个十分重要的方面（例如精密冲模、有很高公差要求的用于粉末压制的模具与冲头，以及半导体器件封装模）。在服役过程中，由于热处理后残留在钢中的少量残余奥氏体转变为马氏体，引起工、模具体积增大。这个过程因工作时较高的操作温度而加速。文中提出了钢种、热处理（包括淬火加热温度，冷处理温度、回火次数、冷处理次数）对服役过程中尺寸稳定性的影响。实验结果证明，通过采用适当的热处理工艺在高精度工、模具应用的服役过程中，尺寸稳定性要求是能够实现的。     

性能优异的粉末冶金高速钢刀具

近年来，随着粉末冶金高速钢(P／MHSS)刀具切削性能的提高，高速钢刀具的市场占有率有所回升。与普通高速钢刀具相比，粉末冶金高速钢刀具硬度更高、韧性更好、更耐磨损，因此在某些应用领域(如高冲击性、大切除量的加工场合)，粉末冶金高速钢刀具有逐渐取代脆性较大、在切削冲击下易发生碎裂的整体硬质合金刀具的趋势。     

粉末冶金高强韧钛合金的界面反应层研究

采用预合金粉末热等静压(hot isostatic pressing ,HIP)近净成形工艺制备了一种新型高强韧钛合金,研究了钛合金与低碳钢包套的界面反应。结果表明,钛合金与低碳钢包套之间存在波浪状的界面反应层,其厚度为8μm,钛合金中的合金元素Al、Mo和V向低碳钢中发生了一定程度的扩散,而两种材料的基体元素Ti和Fe发生扩散的程度要明显低于前者;通过选择性化学洗可以将包套去除,并将反应层厚度减少2.5μm,但微观上仍存在波浪状反应层;通过后续的喷砂处理可以进一步减小反应层厚度,并且使界面反应层平直。     

高钒冷作模具钢粉末冶金工艺的神经网络优化

以球磨转速、球磨时间、热等静压保温温度、热等静压保压时间、退火温度和退火时间共6个主要工艺参数作为输入层参数,以抗弯强度和冲击韧性作为输出参数,构建了高钒冷作模具钢粉末冶金工艺优化神经网络模型,并对优化工艺下的模具钢进行了测试。结果表明,该模型具有较好的预测能力和较高的预测精度,经神经网络工艺优化后高钒冷作模具钢的室温抗弯强度和冲击韧性分别达3486MPa、12J。     

工模具钢离子多元共渗的研究

本文进行了三种离子多元共渗工艺的对比试验研究，探讨了添加稀土、硼对氯化的影响。研究结果表明，对离子轰击化学热处理过程，稀土同样具有活化、催渗的作用。加入稀土提高了离子氮化层的硬度并增加渗层厚度。对渗层表面氮浓度分析表明，以加硼、稀土离子氮化的试样表面氮浓度最高，而以纯氨离子氮化最低。离子探针分析证实了稀土、硼的渗入，并在渗层中形成了浓度梯度，俄歇电子能对材料表面杂质元素如硫、磷的分析表明，稀土促进了试样表面硫、磷的富集，这一方面净化基体的晶界，另一方面聚集在表面的氧、硫、磷在零件承受磨擦负荷的情况下，有润滑、减摩的作用。     

铸造及热等静压的Ti—62222S合金

在铸态和热等静压状态下,对Ｔｉ－６２２２２Ｓ（Ｔｉ－６Ａｌ—２Ｓｎ—２Ｚｒ－２Ｍｏ－２Ｃｒ－Ｓｉ）合金进行了可铸性研究,并选择四种热处理方法,分析了不同热处理制度对该合金显微组织和机械性能的影响。 采用流动性模具进行铸造试验,以比较Ｔｉ－６２２２２Ｓ合金和Ｔｉ－６４（Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）合金填充各种厚度断面的能力．首先清除模具表面,并将板从模具上切下,将填充率作为板厚的函数．结果表明,在Ｔｉ－６４合金中,板厚为１．５ｍｍ时,即完全被填充,而在Ｔｉ－６２２２２Ｓ合金中,直到２．５ｍｍ板厚时,才被完…     

真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,x/%)的预合金粉末,并对预合金粉末的化学成分、表面状态及流动性等进行了表征。通过包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti2AlNb合金,研究了真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响。结果表明,超声气体雾化法制备的Ti2AlNb合金粉末化学成分批次稳定性好;从粉末填充的工艺性能方面考虑,热等静压成形应选取粒度小于250 μm以下的全粒度分布预合金粉末;真空脱气处理可减少粉末冶金Ti2AlNb合金的孔隙缺陷,提升合金拉伸性能的稳定性和高温持久寿命。     

Fe-N粉末冶金材料的组织与性能

对纯铁粉进行气体渗氮处理得到Fe-N粉，再利用冷等静压和真空烧结技术制备了Fe-N粉末冶金材料，利用XRD的方法分析了烧结前的Fe-N粉与烧结后Fe-N块体材料的成分与结构。结果表明，Fe-N粉的主要组成相为Fe4N，还存在少量的Fe3N和单质铁；而烧结后块体材料的主要组成相为单质铁，仅存在少量Fe-N相，表明烧结过程中产生脱氮，烧结后Fe-N块体材料比铁基粉末冶金材料的硬度高了0．4倍，耐磨性能高了1．8倍，其耐蚀性提高了1倍。     

Oxidation Behavior at 900°C of Austenitic,Ferritic, and Duplex Stainless Steels Manufactured by Powder Metallurgy

This study examines the resistance to cyclic oxidation at 900°C of two commercial P/M stainless steels—one austenitic (AISI 316L), the other ferritic (AISI 434L)—and of three duplex stainless steels of different compositions. The test results show that the porosity of these materials leads to notable differences between their high-temperature oxidation behavior and that of conventional stainless steels of similar composition. In the case of P/M materials, the resistance to oxidation and the chemical composition of the oxides formed are strongly influenced not only by the degree of porosity of each material, but also by the concentration of Ni in the base metal. In the conditions adopted in the study, ferritic stainless steel was found to provide the best high-temperature oxidation resistance.     

国内外模具用钢发展概况

我国模具工业近年来以每年15%左右的速度快速发展,2005年模具销售额610亿元,模具净进口总量为13.3亿美元.目前,我国的模具技术及模具寿命与一些工业发达国家相比,仍存在较大差距.正确的模具用材及其热处理在提高模具寿命中有重要作用.本文介绍了国内外冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢的发展概况、最新进展及我国模具钢发展中存在的问题和对策.     

世界粉末冶金高速钢的研究和生产现状

本文评述了粉末冶金高速钢的研究现状,讨论了它的制备和生产工艺技术的进展、性能、常规热处理工艺以及应用,并提出了粉末冶金高速钢研究中的热点问题。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

热等静压成形Ti6Al4V制件的石墨控形精度与Ni耐磨涂层性能的研究

热等静压粉末近净成形技术在航空航天发动机关键零部件制造上有其独特的优势,但采用传统不锈钢或碳钢为控形型芯材料时,往往会造成制件内部变形大、控形不精准,且此类零部件成形后还需后续的表面处理,大大增加了该零部件的加工生产周期。基于此,提出了一种热等静压成形复杂结构同时完成功能层在线制备的成形方法。该方法选用石墨为控形型芯材料,热等静压前在石墨表面沉积一层耐磨涂层,使热等静压过程中预涂层原位扩散到正在成形的制件表面,实现复杂结构与功能涂层一体化成形。以Ni作为预涂层材料、Ti6Al4V为粉末成形材料,研究了石墨的控形效果及致密体成形后表面Ni涂层的耐磨性能,验证了该方法的可行性。     

The Influence of Method of Carburizing and Nitrocarburizing on the Microstructure and Properties of Tool Steels

The paper presents the results of wear and metallography tests of tool steel grades: ASTM A681, ChI2M and Ch12FS per GOST, AMS 6437E i BS X46Cr13, all surface hardened by the Carbo process (carburizing) and by the NiCar process (nitrocarburizing). The therrno-chemical treatment was conducted in powder pack for a duration of 6 h (carburizing) and for 4 h in the case of nitrocarburizing. Factors investigated were: morphology, depth and microhardness of the cases obtained, their microstructure, as well as phase composition. Wear tests were conducted by the three cylinder-cone method.Wear velocity was 0.58 m/s, unit load was 50 MPa and 400Mpa, wear path was 3470 m. Oil SAE30 was applied at the rate of 30 drops per minute.     

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

目的 选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法 根据离子渗氮GB/T30883—2017,在0～500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果 对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论 气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。