一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4ph不銹鋼零件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件及其制備方法；屬于高 精密器件制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 17-4PH不銹鋼由于具有高強(qiáng)度、高韌性等杰出的機(jī)械性能、良好的耐腐蝕性能 和較好的高溫性能，而且成型性、可焊性等工藝性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空、核 工業(yè)、石油、化工、能源等尖端工業(yè)和民用工業(yè)領(lǐng)域。該鋼可作為在370°C以下，要求耐磨、 耐蝕、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件，例如傳動(dòng)裝置、鈾、齒輪、螺栓，笛子、墊圈、閥及栗零件，還可用于 400°C以下工作的飛機(jī)、導(dǎo)彈的緊固件。
[0003] 采用模壓成形以及注射成形制備17-4PH不銹鋼具有組織均勻、性能高的優(yōu)勢(shì)。由 于制備工藝中都存在燒結(jié)工序，而17-4PH不銹鋼在其燒結(jié)過程中通常都存在少量、不可避 免的變形，使得產(chǎn)品尺寸精度不能達(dá)到要求，即使燒結(jié)產(chǎn)品經(jīng)一次整形后，其合格率仍然較 低（合格率一般為70-80%)。在實(shí)際加工整形過程中，大量存在整形回彈的問題。零件被 加工到要求尺寸之后，放置一段時(shí)間便會(huì)由于內(nèi)應(yīng)力的釋放而出現(xiàn)少量的回彈，使得零件 尺寸再次超出要求。
[0004] 到目前為止還未件通過組分調(diào)整以及熱處理相結(jié)合的處理方式，來解決整形回 彈、尺寸精度達(dá)不到要求這一問題的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件 及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件；其組分以質(zhì)量百分比計(jì)包 括：
[0007] 碳彡 0.07%、
[0008] 錳彡 1.00%、
[0009] 硅彡 1.00%、
[0010] 鉻 20 ~22%、
[0011] 鎳 3.0 ~4. 5%
[0012] 磷彡 0.035%、
[0013] 硫彡 0.03%、
[0014] 銅 3. 0 ~4. 5%、
[0015] 鈮 + 鉭 0· 15 ~0.45% ;
[0016] 余量為鐵。
[0017] 本發(fā)明一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件的制備方法；包括下述步驟：
[0018] 步驟一
[0019] 按設(shè)計(jì)的組分配取原料粉末后，按設(shè)計(jì)尺寸成形，得到一批樣品后，取一部分 樣品研究當(dāng)燒結(jié)時(shí)間為定值時(shí)，燒結(jié)溫度與燒結(jié)后所得樣品中高溫鐵素體相含量的關(guān) 系，并得出燒結(jié)溫度與燒結(jié)后所得樣品中高溫鐵素體相含量的關(guān)系圖；所述燒結(jié)溫度為 1300-1360〇C ；
[0020] 取剩余部分的樣品研究當(dāng)燒結(jié)溫度為定值時(shí)，燒結(jié)時(shí)間與燒結(jié)后所得樣品中高溫 鐵素體含量的關(guān)系，并得出燒結(jié)時(shí)間與燒結(jié)后所得樣品中高溫鐵素體含量的關(guān)系圖；所述 燒結(jié)溫度選自1300-1360°C中任意一定值，所述燒結(jié)時(shí)間為2-6小時(shí)；
[0021] 根據(jù)燒結(jié)溫度與燒結(jié)后所得樣品中高溫鐵素體相含量的關(guān)系圖以及燒結(jié)時(shí)間與 燒結(jié)后所得樣品中高溫鐵素體含量的關(guān)系圖得出三維圖；所述三維圖的Z軸為燒結(jié)后所得 樣品中高溫鐵素體含量、X軸為燒結(jié)溫度、Y軸為燒結(jié)時(shí)間；
[0022] 步驟二
[0023] 將燒結(jié)后樣品按設(shè)計(jì)尺寸整形后，放置2-3天后測(cè)量燒結(jié)后樣品的回彈量；得到 回彈量與高溫鐵素體相含量的關(guān)系圖；
[0024] 步驟三
[0025] 按設(shè)定的回彈量范圍，在步驟二所得回彈量與高溫鐵素體相含量的關(guān)系圖找出高 溫鐵素體相含量的范圍，然后根據(jù)所找出的高溫鐵素體相含量的范圍；在步驟一所得三維 圖中，找到該高溫鐵素體相含量的范圍所對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間。
[0026] 本發(fā)明一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件；回彈量回彈量最低可降低 至5% 〇
[0027] 本發(fā)明一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件；按設(shè)計(jì)尺寸整形后，放置 2-3天后，產(chǎn)品的合格率大于等于95 %。
[0028] 本發(fā)明一種燒結(jié)類回彈量可控的17-4PH不銹鋼零件；所述原料粉末的粒度為 5-20微米。
[0029] 在實(shí)際操作過程中，當(dāng)只追求成品率時(shí)，可按照上述操作步驟，將本發(fā)明所設(shè)計(jì)組 分的17-4PH不銹鋼粉末，在1300-1360°C燒結(jié)2-6小時(shí)后隨爐冷卻至室溫；所述原料粉末 的粒度為5-20微米?？纱蟠筇岣咭淮握蔚某善仿省?br>[0030] 只追求成品率時(shí)，其進(jìn)一步優(yōu)選方案為：在1340-1360°c燒結(jié)2-6小時(shí)后隨爐冷卻 至室溫。可大大提高一次整形的成品率。更進(jìn)一步的方案為：在1360°C燒結(jié)2-6小時(shí)后隨 爐冷卻至室溫。
[0031] 原理和優(yōu)勢(shì)
[0032] 發(fā)明人通過大量文獻(xiàn)、試驗(yàn)和研究后發(fā)現(xiàn)了將17-4PH不銹鋼原料粉末加熱到一 定溫度后，其所得燒結(jié)體內(nèi)存在的高溫鐵素體相相），且高溫鐵素體相冷卻后也會(huì)存留 于燒結(jié)體中。同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及理論研究基礎(chǔ)推斷發(fā)現(xiàn)了高溫鐵素體相與回 彈量之間的關(guān)系。進(jìn)而通過調(diào)整17-4PH不銹鋼原料粉末的組分，再配合適當(dāng)?shù)臒Y(jié)制度， 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)成品回彈量的有效控制。
[0033] 本發(fā)明所繪制的回彈量與高溫鐵素體相含量的關(guān)系圖以高溫鐵素體含量-燒結(jié) 溫度-燒結(jié)時(shí)間三維圖可以直接指導(dǎo)生產(chǎn)回彈量在一個(gè)小范圍內(nèi)波動(dòng)的成品。
【附圖說明】
[0034] 附圖1為實(shí)施例1所的產(chǎn)品的不銹鋼零件的示意圖；
[0035] 附圖2為實(shí)施例1所用原料粉末的掃描電鏡圖；
[0036] 附圖3為實(shí)施例1中，當(dāng)燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，高溫鐵素體含量與燒結(jié)溫度的關(guān)系 圖；
[0037] 附圖4為實(shí)施例1中，當(dāng)燒結(jié)溫度為1300攝氏度時(shí)，高溫鐵素體含量與燒結(jié)時(shí)間 的關(guān)系圖；
[0038] 附圖5為實(shí)施例1中所得高溫鐵素體含量-燒結(jié)時(shí)間-燒結(jié)溫度三維圖；
[0039] 附圖6為實(shí)施例1中在1300°C燒結(jié)2小時(shí)所得17-4PH不銹鋼金相照片；
[0040] 附圖7為實(shí)施例1中在1340°C燒結(jié)2小時(shí)所得17-4PH不銹鋼金相照片；
[0041] 附圖8為實(shí)施例1中在1360°C燒結(jié)2小時(shí)所得17-4PH不銹鋼金相照片.
[0042] 從圖1中可以看出產(chǎn)品零件尺寸較為復(fù)雜，產(chǎn)品精度要求高，易發(fā)生燒結(jié)坯尺寸 達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況。
[0043] 從圖2中可以看出粉末粒度較小，球形度較高，適合粉末注射成形工藝。
[0044] 從圖3中可以看出高溫鐵素體含量隨著燒結(jié)溫度的提高，呈現(xiàn)一個(gè)明顯的增加趨 勢(shì)，由1300°C下的6%增加到了 1360°C下的11. 6%。
[0045] 從圖4中可以看出高溫鐵素體含量隨著燒結(jié)時(shí)間的提高，呈現(xiàn)一個(gè)明顯的增加趨 勢(shì)，由1300°C、2h下的6%增加到了 1300°C、6h下的9. 5%。
[0046] 從圖5中可以看出通過Minitab軟件擬合的高溫鐵素體含量-燒結(jié)溫度-燒結(jié)時(shí) 間三維圖有著明顯變化規(guī)律，因此可以以此為指導(dǎo)調(diào)節(jié)生產(chǎn)回彈量小且可控的17-4PH不 銹鋼。
[0047] 從圖6、7、8中可以看出金相圖片中極暗色的點(diǎn)為高溫鐵素體，含量明顯增多。這 是由于燒結(jié)溫度的升高，促進(jìn)原子的擴(kuò)散速率，在加熱時(shí)從Y相轉(zhuǎn)變?yōu)镾相的含量增多， 這個(gè)結(jié)果與Fe-Cr-Ni三元合金平衡相圖對(duì)比亦可得到證實(shí)，即隨著燒結(jié)溫度逐漸提高，所 得的不銹鋼燒結(jié)產(chǎn)品中保留到室溫組織的鐵素體含量有著升高的趨勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 本發(fā)明以汽車用燒結(jié)類17-4ΡΗ不銹鋼零件為實(shí)例，詳細(xì)介紹本發(fā)明。其形狀如圖 1所示。其具體制備過程如下：
[0049] 該實(shí)施例中所用原料粉末以質(zhì)量百分比計(jì)包括：
[0050] 碳彡 0.07%、錳彡 1.00%、硅彡 1.00%、鉻 20%、鎳 3.0 ~4. 5%
[0051] 磷彡 0· 035%、硫彡 0· 03%、銅 3. 0 ~4. 5%、鈮 + 鉭 0· 1