专利名称：烧结硬化原料粉末及其烧结坯体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结硬化粉末，特别是涉及一种用于通过粉末冶金工艺在烧结零件中产生高硬度的组成物的烧结硬化原料粉末及其烧结坯体。
背景技术：
为了获得高硬度，大多数烧结零件需要热处理(例如淬火(quenching))以便形成马氏体(martensite)。然而，在执行淬火同时，可能会由于当零件从奥氏体(austenite)转换到马氏体时的体积膨胀或由于淬火处理的快速冷却引起的热应力而发生例如变形、尺寸不一致或破裂等若干问题。另外，对零件执行热处理引发了额外的成本。因此，在压制烧结工艺中通过将碳和例如钼、镍、锰和铬的高可硬化性(hardenability)合金元素添加到铁粉末，来形成烧结硬化粉末，再压出生坯(green compact)，且将生坯烧结后以快速的冷却速率将烧结零件冷却成具有高于HRC30的硬度的成品。通过此方法产生的合金的实例是来自赫格纳斯(Hoeganaes)公司的Ancorsteel 737SH(Fe-0.42Mn-1.40Ni-1.25Mo-0.5C)和Ancorsteel 4300(Fe-1Cr-1Ni-0.8Mo-0.6Si-0.1Mn-0.5C)粉末以及来自魁北克金属粉末有限公司(Quebec Metal Powders limited)的ATOMET 4701(Fe-0.45Mn-0.90Ni-1.00Mo-0.45Cr-0.5C)。然而，所需的最小冷却速率通常为30℃/分，以便产生马氏体。第5,682,588号美国专利中揭示烧结硬化粉末的实例，其涉及通过将1到3重量百分比的镍(Ni)、1到2重量百分比的铜(Cu)和石墨粉末添加到具有由3到5重量百分比的镍(Ni)、0.4到0.7重量百分比的钼(Mo)且其余为铁(Fe)组成的预合金粉末而产生的粉末混合物。将所主张的粉末进行压制，在1130-1230℃之间烧结，且随后以5-20℃/分的速率冷却以获得烧结硬化效果。这可通过降低如先前提到的工艺中所述的30℃/分的最小冷却速率而改进工艺。然而，这些烧结硬化粉末的强度和其它性质，尤其是延展性和韧性，仍不令人满意。
金属粉末工业联合会(Metal Powder Industries Federation，MPIF)亦陈述了用于烧结硬化合金的若干材料标准，实例是FLNC-4408(1.0-3.0重量百分比的Ni、0.65-0.95重量百分比的Mo、1.0-3.0重量百分比的Cu、0.05-0.3重量百分比的Mn、0.6-0.9重量百分比的C，且其余部分是Fe)和FLC2-4808(1.2-1.6重量百分比的Ni、1.1-1.4重量百分比的Mo、1.0-3.0重量百分比的Cu、0.3-0.5重量百分比的Mn、0.6-0.9重量百分比的C，且其余部分是Fe)低合金钢粉末。在烧结和回火之后，烧结硬化FLC2-4808钢可达到7.2g/cm3密度下1070MPa的拉伸强度和HRC40的硬度，但延展性小于1.0％。可烧结硬化的预合金钢的另一标准是FL-5305(Fe-3Cr-0.5Mo-0.5C)，其可达到7.3g/cm3的密度下1100MPa的拉伸强度和HRC 33的硬度，但延展性小于1.0％。尽管这些合金是烧结硬化类型，但机械性质不令人满意，且所需的冷却速率仍非常快，至少为30℃/分。因此，在烧结炉中必须安装额外的高冷却速率系统。另外，尽管此冷却速率比油或水的淬火速率慢，但这些高冷却速率仍足够快而引起例如变形、尺寸不一致和骤冷裂纹等问题。因此，仍非常需要一种新的烧结硬化合金，其可产生高硬度、高强度和良好延展性，且允许低冷却速率的使用。
目前存在一些具有与本发明的组成类似的压制烧结和金属注射成形合金。为了获得改进的拉伸强度而没有不适当的延展性损失，马歇尔(Marshall)等人在第1009425号英国专利中揭示一种金属粉末混合物，可由其制成烧结钢物件，其组成包括1-4.9重量百分比的Ni、0.1到2重量百分比的Mn、0.1-5重量百分比的Mo、0.1-1重量百分比的C，且其余的是铁加上通常的杂质。其进一步揭示多达5重量百分比的铁可由一种或一种以上其它元素代替，所述元素不会不利地影响烧结零件的拉伸强度和延展性。所述元素的种类以及上限包含1重量百分比的铝(Al)、0.3重量百分比的硼(B)、5重量百分比的铬(Cr)、5重量百分比的铜(Cu)、1重量百分比的镁(Mg)、4重量百分比的铌(Nb)和/或钽(Ta)、0.3重量百分比的磷(P)、1重量百分比的硅(Si)、2重量百分比的钛(Ti)、4重量百分比的钨(W)、0.3重量百分比的钒(V)、0.6重量百分比的锆(Zr)、0.6重量百分比的硒(Se)和0.5重量百分比的铅(Pb)。为了获得此组成的完全优点，第1009425号英国专利还陈述了应使用混合粉末代替预合金粉末，因为可获得显着、更好的机械性质。
第7,163,569号美国专利中描述与本发明中揭示的粉末类似的另一合金，其提出一种用于烧结的预合金粉末，由于使用预合金粉末，其可产生具有高密度、精确尺寸和均匀性质的烧结坯体。平均粒度是8微米或8微米以下。所述粉末可直接用作用于金属注射成形工艺的原料粉末。还可通过喷雾干燥(spray drying)将其颗粒化以改进微细粉末的流动性质，且随后进行压制、去除粘结剂以及烧结。然而，预合金粉末具有许多缺点，例如预合金粉末使用在压制方法时，合金元素所产生的硬化效应会引起不良的压缩性和对模具的严重磨损。此外，由于预合金粉末中的各元素已均质化，烧结性降低，烧结密度较差。
由于使用预合金粉末的这些缺点，大多数需要高压坯密度的压制烧结零件是用高可压缩性粉末制成，本发明采用元素粉末或较软的铁合金粉末作为基础粉，例如Fe、Fe-Mo、Fe-Cr或Fe-Cr-Mo粉末，其含有极少的碳及镍，因为含碳及镍的铁合金粉末其压缩性差，一般碳及镍的含量低于0.1百分重量比。
上述背景技术强调要制做具有高硬度的粉末冶金产品需要谨慎选择基础粉末、粉末大小、作为合金用的粉末的类型(即，元素粉末或铁合金粉末)以及高可硬化性合金元素种类及添加量等的良好设计组合。即使是熟悉粉末冶金工艺的技术和实践的人也不容易设计或选择此组合。这是为何存在极少的烧结硬化合金其硬度和强度可与本发明中所获得硬度和强度相当的原因。本发明中获得的性质不需要任何烧结后淬火处理。仅需要在烧结之后回火。
发明内容
鉴于上述背景技术，本发明的目的在于，克服现有的烧结硬化粉末及其烧结坯体存在的缺陷，而提供一种新的烧结硬化原料粉末及其烧结坯体，所要解决的技术问题是通过所述烧结硬化原料粉末混合物可在烧结之后立即获得具有高硬度的烧结坯体而无需淬火，仅需要在烧结之后回火，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的烧结硬化原料粉末包含铁(Fe)作为其主要组成物且还包含0.3到0.8重量百分比的碳(C)、5.0到12.0重量百分比的镍(Ni)、1.0到5.0重量百分比的铬(Cr)、0.1到2.0重量百分比的钼(Mo)以及通常的杂质，其中所述用于烧结的原料粉末的平均粒度在50μm与100μm之间，且此烧结硬化粉是以铁粉或含低碳、低镍的预合金粉为基础粉。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明烧结硬化原料粉末及其烧结坯体至少具有下列优点及有益效果本发明的烧结硬化原料粉末可以在烧结炉中以正常炉冷却速率烧结硬化而无需使用快速冷却，获得的烧结坯体不需要任何淬火处理。仅需要低温回火就可以获得最优的机械性质。由于在快速冷却或淬火期间发生的例如裂纹和变形的缺陷的消除，还可以获得较高的生产良率。
综上所述，本发明的烧结硬化原料粉末可产生具有高硬度的压制烧结坯体。所述用于烧结的原料粉末包含Fe作为其主要组分，且还包含0.3到0.8重量百分比的C、5.0到12.0重量百分比的Ni、1.0到5.0重量百分比的Cr以及0.1到2.0重量百分比的Mo，其中所述用于烧结的原料粉末的平均粒度在50μm与100μm之间。所述烧结且回火的坯体在没有任何淬火处理的情况下具有高硬度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是绘示当Cr含量增加时，通过使用金属注射成形工艺且使用微细羰基铁粉末制成的烧结坯体的硬度首先增加，在大约0.7重量百分比时达到最大值，且随后减小的图。
图2是绘示当Cr含量增加时，通过使用压制烧结工艺且使用粗铁粉末制成的烧结坯体的硬度首先增加，在大约3重量百分比时达到最大值，且随后减小的图。
具体实施例方式 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的烧结硬化原料粉末及其烧结坯体其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参阅图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
为了经济地制造具有高强度和高硬度的烧结硬化坯体，必须以最优的量和比率添加具有高硬化性的元素。碳、锰、硅、铬、钼和镍是铸造、锻造合金钢中使用最广泛的元素。然而，这些元素并非全部都适合于烧结零件，除非采取一些预防性措施。举例来说，铬极具反应性且容易与烧结气氛中的残余氧或水蒸气反应并形成氧化铬。锰是甚至更具反应性的元素，且将容易与烧结气氛反应而形成氧化锰。而且，锰和铬具有非常高的蒸气压力，因此当在真空中烧结压坯时，烧结零件中保留的锰和铬的量通常会显著减少，除非在真空中烧结时将氩气回填到某一水平。
硅是另一高反应性元素，且在烧结期间可比Cr和Mn更容易形成氧化物。尽管存在这些问题，但这些合金元素仍可提供良好的硬化作用，条件是以铁合金粉末的形式添加这些元素，以降低其活性，并使用控制良好的烧结气氛(例如，具有低露点)，使得可防止氧化物形成。本发明中使用的方法之一是使用铁合金粉末(例如Fe-Cr、Fe-Mn、Fe-Si)及其衍生物(例如，Fe-Cr-Mo和Fe-Cr-Mo-Mn)。这些铁合金粉末可用作基础粉末或用作加入基础铁粉末的合金粉末，视其压缩性而定。这些高活性的Cr、Si和Mn元素在合金粉末中已合金化，与使用纯元素粉相比其活性大幅减小。因此，这些活性元素可在常规烧结炉中在铁基质中固溶而不会形成氧化物，且提供所需的可硬化性。另外，烧结气氛应具有高还原能力，例如具有高氢含量和低水蒸气含量。当使用真空炉时，真空程度必须足够高以防止氧化物形成。同时，应添加一些回填的惰性气体(例如氩气)，以减少具有高蒸气压力的元素(例如Cr和Mn)的损失。
本发明中揭示的烧结硬化粉末包括0.3-0.8重量百分比的C、5.0-12.0重量百分比的Ni、1.0-5.0重量百分比的Cr、0.1-2.0重量百分比的Mo，其中用于烧结的原料粉末的平均粒度在50μm与100μm之间。所述粉末可进一步含有2重量百分比或2重量百分比以下的Cu、1重量百分比或1重量百分比以下的Mn、1重量百分比或1重量百分比以下的Si以及1重量百分比或1重量百分比以下的P中的至少一种元素，其中多达3重量百分比的铁含量可由这些元素中的一者或一者以上代替。本发明中揭示的烧结硬化粉末经烧结后即使以低于30℃/min的缓慢速率冷却也可将坯体烧结硬化到HRC30或HRC30以上的硬度。
Ni是可产生高可硬化性且还可对烧结坯体给与高韧性和伸长率的元素。而且，与例如Cu、Mo、Cr、Mn和Si的大多数其它合金元素相比，Ni是在改进钢坯体的烧结密度和韧性方面非常有效的添加剂。因此，在烧结硬化粉末中添加Ni是有利的。在本发明中，优选的Ni含量是在5重量百分比与12.0重量百分比之间，因为当Ni含量低于5重量百分比时烧结硬化特性不明显，或当Ni含量高于12重量百分比时，因为在烧结之后将保留过多的奥氏体，所以烧结硬化作用减弱。在另一方面，当Ni含量大于12重量百分比时，获得的益处有限，且烧结零件的成本增加。由于含Ni的预合金粉末产生不良的压缩性，因此优选以元素Ni粉末的形式向基础粉末添加大多数Ni(如果不是全部)。
烧结钢中Ni的分布由于其在铁中的缓慢扩散速率而通常不均匀。另一原因在于碳在铁中具有快扩散速率，且因此可快速穿透进入铁粉末的核心。当Ni朝向铁粉末核心扩散时，因为碳增加了Ni的化学势，也就是碳会排斥Ni。因此，在Fe基质中难以均质化Ni，且因此，其烧结硬化益处降低。如此形成的高含Ni量的区域其强度和硬度较低，且变为零件使用时在高应力下脆弱的位置。然而，本发明发现当Cr存在时，Ni与C之间的排斥作用减轻，且Ni的分布变为更均匀，此已使用X射线绘图而证明。通过较均匀的Ni分布和软的高含Ni量的区域的消除，烧结坯体的总硬度增加。
本发明中使用的铬含量在1重量百分比与5重量百分比之间。Cr小于1重量百分比时，可硬化性作用无关紧要。当Cr含量超过5重量百分比时，马氏体的量将减少。Cr可包含在基础粉末中，例如Fe-Cr预合金粉末及其衍生物(例如Fe-Cr-Mo粉末)。Cr也可以Fe-Cr粉末及其衍生物的形式添加到基础铁粉末。如上所述，这将减少Cr的活性且确保其在烧结期间不形成氧化铬，因此能维持帮助Ni固溶到铁基质中的有效性。然而，所需的Cr的量取决于铁粉末的粒度和所使用的Ni含量。
表1和图1展示，通过使用微细羰基铁粉末作为基础粉并根据Fe-8Ni-0.8Mo-xCr-0.5C(x从0变化到3重量百分比)的组成加入其它元素粉或合金粉末，以及使用金属注射成形工艺，烧结硬化且回火的试样的硬度首先随着Cr的增加而增加，在大约0.7重量百分比时达到最大值，且随后随着Cr的量增加而减小。这意味着3重量百分比的Cr的量对于Ni的均质化来说太大，因为硬度低于HRC30。然而，当使用粗铁粉末作为基础粉时，均质化变得较困难。因此，均质化Ni所需的Cr的量增加。通过使用粗水雾化铁粉末(具有75μm的平均粒度)和根据Fe-4Ni-0.5Mo-0.5C的组成加入其它元素粉或合金粉末，且使用压制烧结工艺可证明此粗粉的作用。表1和图2展示坯体的硬度首先随著Cr的增加而增加，在大约3重量百分比的Cr时达到最大值，且随后随着Cr的量增加而减小。这些实例展示，对于Ni的均质化以及硬度所需的最优Cr含量随着铁粉末的粒度增加而增加。原因在于，在较粗的基础铁粉末的情况下，需要较长的时间或较高的温度来获得这些元素的良好均质性。除了粒度作用外，最优Cr含量进一步取决于烧结坯体中Ni的量。这些实例证明，为获得高硬度，所需要合金元素的组成范围只有一狭窄范围，(例如上述例子中针对本发明中选择的铁粉粒度和Ni的量)。
表1展示Fe粒度和Ni含量对Fe-8Ni-0.8Mo-0.5C和Fe-4Ni-0.5Mo-0.5C的最优Cr含量的影响。
表1
当设计铸造或锻造合金块材或预合金粉末时，合金元素的最优含量将比混合粉末中低，因为在熔化期间已实现各种合金元素的均质化。铸造和锻造合金的较低合金含量的另一原因在于，原材料必须足够软以使得可执行塑性变形(例如，挤制、锻造)和其它二次操作(例如，机械加工)以满足零件的尺寸规范。随后再以淬火和回火处理获得最优机械性质。相比之下，粉末冶金工艺是净成形工艺(net shaping)。因此，在烧结之后的零件已获得应有尺寸，此时若只经烧结硬化而不用进一步淬火处理将是个优点。这消除了通常在淬火期间形成的缺陷。淬火工艺的消除还使烧结硬化材料更经济且更有竞争力。因此，本发明中针对用于压制烧结产品的烧结硬化粉末而设计的最优组成是谨慎设计的，且不同于AISI和MPIF标准合金钢。本发明中揭示的窄组成范围在产生新的和意外的结果方面是有效的。
钼是另一有效的合金元素，本发明中使用的量在0.1重量百分比与2重量百分比之间。当Mo含量超过2重量百分比时，由于烧结零件中产生的马氏体的量不足，硬度将减小。而且，钼也是昂贵的元素。在添加过多Mo的情况下，烧结产品的成本将变得过高，且因此使得与通过其它制造工艺制成的那些对应物相比较不具有竞争力。Mo的添加可以用元素Mo粉末、铁钼粉末或含有其它合金元素的复杂铁钼预合金粉末的形式添加钼。
锰具有非常高的可硬化性，且仅需要少量。本发明中使用的Mn的量小于1.0重量百分比。当Mn的量超过1.0重量百分比时，铁基质被强化且可压缩性显著降低。为了减少其活性且防止烧结期间形成氧化物，本发明以铁锰粉末的形式添加锰，所述铁锰粉末可进一步含有其它合金元素，锰也可以预合金形式包含在基础粉末中。
硅也具有高可硬化性，且仅需要少量，本发明中使用的量小于1重量百分比。当Si含量超过1重量百分比时，烧结坯体变得过脆且不适合于结构零件。为了减少Si的活性且防止氧化物形成，Si的添加可以用铁硅粉末的形式添加硅，所述铁硅粉末可进一步含有其它合金元素硅也可以预合金形式包含在基础粉末中。
最经济且有效的硬化元素是碳。例如在大多数粉末冶金零件中可以从石墨粉末供应碳，还可从碳黑粉末供应碳。
以上所述合金元素的添加可以元素粉末形式或以合金粉末形式添加。以合金粉末形式添加时，此合金粉末可以含有两个或两个以上的元素，且可以铁系预合金(ferrous prealloyed)粉末或母合金(master alloy)粉末的形式添加到基础铁粉末。
为了获得高硬度，基础粉末的选择是关键的。举例来说，元素铁粉末或具高压缩性的软铁合金粉末(例如Fe-Mo、Fe-Cr或Fe-Cr-Mo粉末)是优选的，这些粉末可获得高压坯密度且因此获得高烧结密度坯体。相比之下，含有碳和/或镍的预合金粉末难以压制成高密度。粒度也是关键的。微细粉末由于大的表面积而可提供用于烧结的高驱动力。然而，流动性质不良且松装密度较低，易引起压制期间模具填充不均匀的问题。相比之下，这些问题对于粗粉末来说不明显。另外，压制烧结零件通常在烧结之后需要精确的尺寸。这意味着尺寸改变在烧结期间应保持最小且因此微细粉末不是优选的。本发明中使用的基础粉末的粒度在50μm与100μm之间。
通过基础粉末与合金元素的组成物的选定组合，本发明提供一种烧结硬化粉末，其产生具有高硬度的烧结硬化坯体而无需淬火。
实例1 遵循表2中列出的样本1和2的组成，将水雾化铁粉末与微细元素Ni、Mo、Cu和石墨粉末、0.8％硬脂酸锌(用作润滑剂)和微细Fe-Cr或Fe-Si预合金粉末混合。对混合物进行压制，在550℃下去除润滑剂15分钟，且随后在1200-1250℃下烧结。3、4和5号样本使用Fe-3Cr-0.5Mo作为基础粉末，其中添加有润滑剂、元素Ni、Cu粉末、石墨粉末和微细Fe-Mn预合金粉末。6号样本是通过混合润滑剂、元素Ni和石墨粉末以及Fe-1.5Cr-0.2Mo预合金粉末而制备。为制备7、8和9号样本，混合50％Fe-3Cr-0.5Mo粉末和50％Fe-1.5Cr-0.2Mo粉末，且随后用作基础粉末。随后向基础粉末添加不同量的Ni和石墨粉末。基础粉末的平均粒度在50μm与100μm之间。将表2中的所有这些样本烧结到大约7.2g/cm3的密度。应用6℃/分和30℃/分两种冷却速率，其冷却速率是在600℃与300℃之间测得。在烧结之后，在180℃下将试样回火2小时。以6℃/分的速率冷却的1到6号样本以及以30℃/分的速率冷却的7、8和9号样本全部获得大于HRC30的硬度。具有本发明的组成的烧结硬化坯体的另一优点在于获得合理的延展性。举例来说，表2中的样本的伸长率全部大于1％。含有12％的Ni的9号样本甚至可产生大约3.0％的伸长率。此延展性使这些烧结硬化坯体适合作为结构零件。相对地，大多数当前的烧结硬化试样只具有小于1％的伸长率。
表2展示具有本发明中揭示的组成(重量百分比)的一些烧结且回火坯体的硬度。
表2 注释*在6℃/分下冷却 **在30℃/分下冷却 比较性实例 10、11和12号样本使用混合的Fe-3Cr-0.5Mo和Fe-1.5Cr-0.2Mo粉末作为基础粉末。随后向基础粉末添加不同量的Ni和石墨粉末。如表3中所示，10号样本具有仅2％的Ni及0.26％的C，与7号样本相比7号样本具有Cr和Mo的类似组成但具有6％的Ni及0.4％的C，所以10号样本具有低烧结硬度。此实例指示在本发明中揭示的组成中Ni及C的重要性。11和12号样本也展示其虽然含有稍多的Ni，但由于其碳含量低而导致低硬度。13到18号样本使用Fe-Cr-Mo预合金粉末作为基础粉末，其与石墨粉末混合。对于15和16号样本，添加额外的Ni。当烧结到7.3g/cm3的密度时，当以6℃/分的缓慢速率冷却时13到16号样本的硬度低于HRC30。13和14号样本硬度低是因不含Ni，15和16号样本硬度低是因碳含量低。不含Ni但碳含量高的17号样本Fe-1.5Cr-0.2Mo，虽以48℃/分速率快速冷却，仍不烧结硬化。然而，不含Ni但碳含量也高的18号样本由于其含有较高量的Cr和Mo，且因冷却速率快才可获得HRC33的硬度。作为比较，表2中的9号样本即使其具有低量的C、Cr和Mo，但因含有12％Ni，只需以较慢的30℃/分冷却即可获得HRC35的硬度，此硬度比18号样本的硬度高。这些实例展示烧结硬化粉末中包含Ni的重要性，如含有高量的Ni的表2中的实例所证明。然而，良好的烧结硬化粉需要所有合金元素有良好组合。举例来说，15和16号样本具有高Ni含量但具有低C含量。这两个试样的硬度仍低于HRC30。这证明C与Ni的组合的重要性。
表3展示一些烧结且回火的比较性实例的硬度。
表3 *在6℃/分下冷却 **在48℃/分下冷却 以上描述得出结论，本发明的烧结硬化组成物对于以大约6-30℃/分的速率进行炉冷却的烧结坯体可容易获得大于HRC30的硬度。当以较快冷却速率冷却时，硬度进一步增加。相比之下，当前的烧结硬化合金需要使用最少30℃/分的冷却速率来实现HRC30和HRC30以上的硬度。由于低冷却速率对于本发明的组成物是可接受的，因此烧结坯体具有较好的尺寸控制、较少的缺陷以及较低的成本方面的优点。
由于基础粉末与最优量和类型的合金元素的谨慎选择的组合，本发明解决了上文提到的问题。所述粉末混合物使用元素铁粉末(例如雾化或还原铁粉末)或铁合金粉末(具有高可压缩性)作为基础粉末。平均粒度在50μm与100μm之间。合金元素由0.3-0.8重量百分比的C、5.0-12.0重量百分比的Ni、1.0-5.0重量百分比的Cr、0.1-2.0重量百分比的Mo组成。以上组成可进一步含有5.0重量百分比或5.0重量百分比以下的量的至少一种其它次要强化元素。强化元素可选自由Cu、Mn、Si和P组成的群组。此外，本发明提供可在烧结炉中以30℃/分以下的正常炉冷却速率烧结硬化的烧结坯体而无需使用快速冷却，其它烧结硬化粉末需要所述快速冷却。本发明提供的烧结坯体不需要任何淬火处理。仅需要低温回火以获得最优机械性质。由于在快速冷却或淬火期间发生的例如裂纹和变形的缺陷的消除，还可获得较高的生产良率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种烧结硬化原料粉末，其特征在于其包括铁作为主要组成物且进一步包括0.3到0.8重量百分比的碳、5.0到12.0重量百分比的镍、1.0到5.0重量百分比的铬以及0.1到2.0重量百分比的钼，其中用于烧结的所述原料粉末的平均粒度在50μm与100μm之间，且此烧结硬化粉是以铁粉或含低碳、低镍的预合金粉为基础粉。
2.根据权利要求1所述的烧结硬化原料粉末，其特征在于其进一步含有2重量百分比或2重量百分比以下的铜、1重量百分比或1重量百分比以下的锰、1重量百分比或1重量百分比以下的硅以及1重量百分比或1重量百分比以下的磷中的至少一种元素。
3.根据权利要求2所述的烧结硬化原料粉末，其特征在于其含有0.5到1.5重量百分比的铜、0.1到0.8重量百分比的锰以及0.1到0.8重量百分比的硅。
4.根据权利要求1所述的烧结硬化原料粉末，其特征在于其含有0.4到0.7重量百分比的碳、6.0到10.0重量百分比的镍、1.5到4重量百分比的铬、0.2到1.5重量百分比的钼。
5.根据权利要求1所述的烧结硬化原料粉末，其特征在于其中所述含低碳、低镍的预合金粉其碳及镍的含量低于0.1百分重量比。
6.根据权利要求1所述的烧结硬化原料粉末，其特征在于其中所述镍、铬、钼粉末是元素粉末或铁合金粉末或所述两者的混合物。
7.一种烧结坯体，其特征在于其包括根据权利要求1所述的烧结硬化原料粉末的组成。
全文摘要
本发明是有关于一种烧结硬化原料粉末及其烧结坯体，该烧结硬化原料粉末可产生具有高硬度的压制烧结坯体。所述用于烧结的原料粉末包含Fe作为其主要组分，且还包含0.3到0.8重量百分比的C、5.0到12.0重量百分比的Ni、1.0到5.0重量百分比的Cr以及0.1到2.0重量百分比的Mo，其中所述用于烧结的原料粉末的平均粒度在50μm与100μm之间。所述烧结且回火的坯体在没有任何淬火处理的情况下具有高硬度。
文档编号C22C1/05GK101797640SQ20091014301
公开日2010年8月11日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年2月5日
发明者黄坤祥, 陆永忠 申请人:台耀科技股份有限公司