专利名称：：易切削水雾化钢铁粉末及其制造方法
技术领域：
：本发明属于粉末冶金领域，具体的说是一种易切削水雾化钢铁粉末的制造方法。
背景技术：
：水雾化易切削钢铁粉末主要用于生产汽车发动机零部件、变速箱同步器齿毂等高强度、高密度、尺寸精度严格的粉末冶金零部件场合。在此种场合要求粉末冶金制品在烧结后进行切削加工或钻孔加工，要求制品切削性优良。改善粉末冶金的切削性的方案有很多，大多数是在钢铁粉末中加入S或者MnS等快速切削成分，但由于S或MnS粉末颗粒细小且与钢铁粉末母体的性质差别较大，所制造易切削混合粉体一般都有粘接率不高、混合不均匀，烧结制品切削性能不佳，易损坏刀头等缺点。专利号为ZL94117334.8的发明专利公开了一种"切削性和尺寸精度优良的雾化钢粉"，其组成中含有S:0.0050.3%，Cr:0.030.3%，Mn:0.030.5%，它通过调整和平衡钢粉中S、Cr、Mn以及石墨的含量的方式提高烧结钢的切削和加工性能。该方法对烧结钢的切削性能作出了改善，但其技术方案具有一定的局限性，一是要求控制S含量不得超过0.3%，实际上该控制指标限制了切削性能的提高，二是相关控制因素较多，造成过程复杂，操作不便。
发明内容为了探讨进一步改善水雾化钢铁粉末的易切削性能，本发明人对现有技术进行了深入的分析研究后发现，水雾化钢铁粉末烧结钢的切削性能主要与S含量有关，选用较高的S含量的水雾化钢铁粉末，将更有利于改善烧结钢的切削性能。现有技术中所述S含量超过0.3%会损坏烧结炉和压縮性降低的问题是可以通过调整改善精炼工艺和二次还原工艺的方式得以避免的。本发明人在大量测试分析和工业化试验的基础上，提供了一种易切削性能更好的水雾化钢铁粉末以及获得该钢铁粉末的制造方法。本发明所述的易切削水雾化钢铁粉末包括以下化学组份S含量为〉0.30%0.40%，Mn含量为0.100.30%(重量百分数，以下同)。本发明所述的易切削水雾化钢铁粉末还包括以下化学组份C含量为《0.010%，Si含量为《0.05%，P含量为《0.020%,0以氢损计为《0.25%。本发明所述的易切削水雾化钢铁粉末还包括以下化学组份Cr含量为〈0.05%，Ni含量为<0.05%，Mo含量为<0.05%，Nb含量为〈0.05%，V含量为<0.05%，Al含量为<0.05%;但需控制Cr+Ni+Mo+Nb+V+Al总含量<0.20%。为了获得上述的易切削水雾化钢铁粉末，本发明人优选了一种易切肖IJ水雾化钢铁粉末的制造方法。本发明所述的易切削水雾化钢铁粉末制造方法，包括电弧炉冶炼、精炼炉精炼、水雾化、二次还原等工序，其特征在于采用在精炼过程中向钢液中加入高硫铁合金的方式，将钢液的S含量提高并稳定在0.30%以上，确保所得钢铁粉末中的S含量控制在大于0.30%但不超过0.40%的范围。为了确保水雾化钢铁粉末产品的优异性能，本发明人对生产工艺中电弧炉冶炼、精炼炉精炼、水雾化、二次还原四步工序的工艺操作方法和控制参数均进行了优选和调整，现分述如下1.冶炼以废旧钢材为原材料，经过电弧炉冶炼，得到成分均匀稳定、杂质较少、Cr+Ni+Mo+Nb+V+Al合金总含量〈0.20%的钢液，再送精炼炉进行精炼。2.精炼在精炼过程中，待杂质进一步减少且稳定时，先加入Mn的含量为5060%高锰铁合金，然后加入S的含量为2535%的高硫铁合金；加入量(分别折合Mn、S元素计算)为每吨钢水中加入Mn4.05.0kg，S1318kg;以确保所得钢铁粉末中S含量为〉0.300.40%,Mn含量为0.100.30%;加入高硫铁将钢液S的成分调节稳定后，精炼即为完成，将精炼钢水送人水雾化工序。3.水雾化水雾化过程可选用现有水雾化设备实施，但如选用本申请人的ZL00247583.9专利中所述的高压水雾化喷嘴，在水压为10-12Mpa下进行水雾化，得到的易切削生粉的质量更稳定。水雾化后，经脱水、烘干制得的水雾化生粉中Mn的含量为O.100.30%,S的含量为〉0.30%0.45%。水雾化生粉的性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>4.还原将得到的生粉在炉头敞开的带式还原炉中进行二次还原，各还原段的温度控制为预热段700750°C;高温段890930°C;预冷段85078(TC。其他条件为氨分解气流量120-180Nm7h带速160-200mm/min料厚22-30mm所得到的二次还原粉饼经破碎、筛分得到水雾化易切削钢铁粉末成品。本发明所述的易切削水雾化钢铁粉末制造方法，采用独特的冶炼方法，在精炼过程中加入高硫铁合金，经水雾化、脱水、烘干、二次还原、破碎后得到易切削水雾化钢铁粉末。在精炼过程中加入易切削元素成分，保证了钢液成分的均一稳定，特别是先加入Mn-Fe合金，然后再加入S-Fe合金的操作方式，是生产切削性能良好的钢铁粉末的重要前提；经过高压水雾化喷嘴水雾化工序，使其中易切削成分Mn、S均匀的分布在粉末中，不存在成分偏析的缺点；采用炉头敞开式还原炉进行还原，气流通畅，还原产生的碳化物等气体，能及时排出；采用大流量的氨分解气进行还原，保证还原炉气氛，对烧结炉不会损坏，压縮性不会降低；既有效的减少了粉体中有害杂质含量，乂保证了快速切削成分s的高含在该易切削钢粉中加入Cu粉、石墨粉、润滑剂等，在金属压模中压制，其压縮性可达6.50-7.00g/cm'的密度，根据需要可生产烧结密度为6.50-7.20gZcm3烧结零部件。本发明所述的水雾化易切削钢铁粉末性能参数如下-.<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>具体实施例方式以下在实施例的基础上具体说明本发明。下表中示出了发明例和比较例中所用的钢粉的化学成分组成及其性能比较。其中压縮性的评价是在各钢铁粉末中加入1.0%Cu(重量)、1.0%C重量)、0.60%润滑剂(重量)、0.03%油(重量)，再混料时间2030分钟，按照6t/cm'的成形压力将50g粉末压成4)llmm的小块成形时的成型密度来进行计算。切削性能的评价是用外径小60腿高IO腿的圆柱形，压坯密度为6.80g/cm3，在1130。C的分解氨气氛中烧结20分钟后，用直径lmm的高速钢制钻头，以10000rpm，0.012mm/rev的加工条件加工，直到不可能再加工为止，将所钻孔的平均值(三个钻头进行加工的平均数)作为"工具寿命"进行评价。实施例1-4为本发明所述的水雾化易切削钢铁粉末-比较例l-4为现有技术涉及到的水雾化易切削钢铁粉末其中比较例1水雾化纯铁粉比较例2还原铁粉比较例3无偏析混合易切削粉比较例4国外易切削粉烧结制品是在钢铁粉末中加入1.0。/oCu(重量)、1.0。/oC重量)、0.60%润滑剂(重量)、0.03%油(重量)再混料时间2030分钟，进行压制烧结后得到的粉末冶金制品。以下为各实施例所述合金钢粉的性能对比，其中表1为各合金钢份理化性能对比表表2为各合金钢份易切削性能(格局寿命)对比表表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1.一种易切削水雾化钢铁粉末，其特征在于包括以下化学组份S含量为>0.30％～0.40％，Mn含量为0.10～0.30％。2.如权利要求1所述的易切削水雾化钢铁粉末，其特征在于所述钢铁粉末中还包括以下化学组份C含量为《0.010%，Si含量为《0.05%，P含量为《0.020%，0以氢损计为《0.25%。3.如权利要求1所述的易切削水雾化钢铁粉末，其特征在于所述钢铁粉末中还包括以下化学组份Cr含量为〈0.05%，Ni含量为<0.05%，Mo含量为<0.05%，Nb含量为〈0.05%，V含量为〈0.05%,Al含量为〈0.05%;但需控制Cr+Ni+Mo+Nb+V+Al总含量<0.20%。4.如权利要求1所述的易切削水雾化钢铁粉末的制造方法，包括电弧炉冶炼、精炼炉精炼、水雾化、二次还原过程，其特征在于采用在精炼过程中向钢液中加入高硫铁合金的方式，将钢液的S含量提高并稳定在0.30%以上，确保所得钢铁粉末中的S含量控制在大于0.30%、但不超过0.40%的范围。5.如权利要求4所述的易切削水雾化钢铁粉末的制造方法，其特征在于所述的电弧炉冶炼过程是以废旧钢材为原材料，经过电弧炉冶炼，得到成分均匀稳定、杂质较少、Cr+Ni+Mo+Nb+V+Al合金总含量〈0.20%的钢液，再送精炼炉进行精炼。'6.如权利要求4所述的易切削水雾化钢铁粉末的制造方法，其特征在于在精炼过程中，待杂质进一歩减少且稳定时，先加入Mn的含量为5060Q/。高锰铁合金，然后加入S的含量为2535。/。的高硫铁合金；加入量分别折合Mn、S元素计，为每吨钢水中加入Mn4.05.Okg，S1318kg;以确保所得钢铁粉末中S含量为〉0.300.40%，Mn含量为0.100.30%;加入高硫铁将钢液S的成分调节稳定后，精炼即为完成，将精炼钢水送人水雾化工序。7.如权利要求4所述的易切削水雾化钢铁粉末的制造方法，其特征在于所述的水雾化过程选用高压水雾化喷嘴，在水压为10-12Mpa下进行水雾化。8.如权利要求4所述的易切削水雾化钢铁粉末的制造方法，其特征在于所述的二次还原过程为将得到的生粉在炉头敞开的带式还原炉中进行二次还原，各还原段的温度控制为预热段70075(TC;高温段890930°C;预冷段85078(TC;其他条件为氨分解气流量120-180Nm7h带速160-200腿/min料厚22-30mm所得到的二次还原粉饼经破碎、筛分得到水雾化易切削钢铁粉末成品。全文摘要本发明为一种易切削水雾化钢铁粉末及其制造方法。该易切削水雾化钢铁粉末的特定化学组份含量为S＞0.30％～0.40％，Mn0.10～0.30％。该易切削水雾化钢铁粉末的制造方法包括电弧炉冶炼、精炼炉精炼、水雾化、二次还原过程，在精炼过程中，采用向钢液中加入高硫铁合金的方式，将钢液的S含量提高并稳定在0.30％以上，确保所得钢铁粉末中的S含量控制在大于0.30％、但不超过0.40％的范围。在精炼过程中加入易切削元素成分，保证了钢液成分的均一稳定，特别是先加入Mn-Fe合金，然后再加入S-Fe合金的操作方式，是生产切削性能良好的钢铁粉末的重要前提。文档编号B22F1/00GK101413082SQ20081015933公开日2009年4月22日申请日期2008年11月26日优先权日2008年11月26日发明者于永亮,刘增林,崔建民,张安国,张德金,霆李,李普明,勇袁,晶赵,魏广显申请人:莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司