一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺的制作方法

本发明涉及一种热处理工艺，更具体地说，尤其涉及一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺。

背景技术：

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。

目前，公知的钛合金钢均是由熔炼得到的，其钛含量均未超过2％(wt％)，限制了钛元素对钢的强度和硬度的提高。因此，申请人发明了一种粉末烧结高钛合金钢，得到较好的效果，在此基础上，本发明公布了一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺，可以将所制备的高钛合金钢的性能进一步提高，为此，我们提出一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺，能够带来的好处：用于提高粉末烧结高钛钢的力学性能，其主要针对以下化学成分的粉末烧结高钛合金钢而设计：c2.473％，ti6％，cr3％，mo2％，nb2％，余量为fe。热处理工艺由固溶强化(淬火)和弥散强化(回火)组成，经过上述热处理工艺加工的粉末烧结高钛合金钢，其硬度达到hrc68(洛氏硬度)以上，抗弯强度达到1700mpa(兆帕)以上，可以将所制备的高钛合金钢的性能进一步提高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺，包括如下步骤：

s1、主要成分：c2.473％，ti6％，cr3％，mo2％，nb2％，余量为fe。热处理工艺由固溶强化(淬火)和弥散强化(回火)组成；

s2、粉料制备与压制成型：常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末，制取的粉末经过筛分与混合，混料均匀并加入适当的增塑剂，再进行压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用，使制件结合为具有一定强度的整体；

s3、烧结：将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧结温度约为基体金属熔点的2/3～3/4倍，由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。

优选的，后处理：精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂。

优选的，固溶强化热处理(淬火)：尺寸为φ30×10mm的高钒钢试样置于热处理炉中，加热至550℃，保温15分钟；继续加热至850℃，保温15分钟；最终加热至1080℃，保温20分钟后从炉内取出油冷至室温，冷速80-100℃/s。

优选的，弥散强化热处理(回火)：经过淬火的粉末烧结合金钢，放入热处理炉中，加热至540℃，保温60分钟后，取出空冷至室温后。

优选的，化学处理：渗碳，钢件表面把碳原子渗入的过程叫做渗碳，渗碳用于低碳钢和低合金钢(0.1-0.25％c)，含碳量高于0.3％的钢很少用，钢件经过渗碳并淬火后具有高的表面硬度(hrc＝60-65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性。

优选的，发黑处理：发黑处理属于氧化处理方法的一种，它的主要目的是使金属表面防锈，增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力作用。

优选的，所述经过上述热处理工艺加工的粉末烧结高钛合金钢，其硬度达到hrc68(洛氏硬度)以上，抗弯强度达到1700mpa(兆帕)以上。

优选的，调质：所述调质的目的是使钢件获得很高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能，调质一般是在零件机械加工后进行的，也可把锻坯或经过粗加工的光坯调质后再进行机械加工。

本发明的技术效果和优点：用于提高粉末烧结高钛钢的力学性能，其主要针对以下化学成分的粉末烧结高钛合金钢而设计：c2.473％，ti6％，cr3％，mo2％，nb2％，余量为fe。热处理工艺由固溶强化(淬火)和弥散强化(回火)组成，经过上述热处理工艺加工的粉末烧结高钛合金钢，其硬度达到hrc68(洛氏硬度)以上，抗弯强度达到1700mpa(兆帕)以上，可以将所制备的高钛合金钢的性能进一步提高。

附图说明

图1为本发明的热处理工艺固溶强化(淬火)部分的时间温度关系图；

图2为本发明的热处理工艺弥散强化(回火)部分的时间温度关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参阅图1-2，本实施例提供的一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺，包括如下步骤：

s1、主要成分：c2.473％，ti6％，cr3％，mo2％，nb2％，余量为fe。热处理工艺由固溶强化(淬火)和弥散强化(回火)组成；

s2、粉料制备与压制成型：常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末，制取的粉末经过筛分与混合，混料均匀并加入适当的增塑剂，再进行压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用，使制件结合为具有一定强度的整体；

s3、烧结：将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧结温度约为基体金属熔点的2/3～3/4倍，由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。

后处理：精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂。

固溶强化热处理(淬火)：尺寸为φ30×10mm的高钒钢试样置于热处理炉中，加热至550℃，保温15分钟；继续加热至850℃，保温15分钟；最终加热至1080℃，保温20分钟后从炉内取出油冷至室温，冷速80-100℃/s。

弥散强化热处理(回火)：经过淬火的粉末烧结合金钢，放入热处理炉中，加热至540℃，保温60分钟后，取出空冷至室温后。

化学处理：渗碳，钢件表面把碳原子渗入的过程叫做渗碳，渗碳用于低碳钢和低合金钢(0.1-0.25％c)，含碳量高于0.3％的钢很少用，钢件经过渗碳并淬火后具有高的表面硬度(hrc＝60-65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性。

发黑处理：发黑处理属于氧化处理方法的一种，它的主要目的是使金属表面防锈，增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力作用。

所述经过上述热处理工艺加工的粉末烧结高钛合金钢，其硬度达到hrc68(洛氏硬度)以上，抗弯强度达到1700mpa(兆帕)以上。

调质：所述调质的目的是使钢件获得很高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能，调质一般是在零件机械加工后进行的，也可把锻坯或经过粗加工的光坯调质后再进行机械加工。

综上所述：本发明提供的一种粉末烧结高钛合金钢的热处理工艺，与现有工艺相比，具备以下优点：用于提高粉末烧结高钛钢的力学性能，其主要针对以下化学成分的粉末烧结高钛合金钢而设计：c2.473％，ti6％，cr3％，mo2％，nb2％，余量为fe。热处理工艺由固溶强化(淬火)和弥散强化(回火)组成，经过上述热处理工艺加工的粉末烧结高钛合金钢，其硬度达到hrc68(洛氏硬度)以上，抗弯强度达到1700mpa(兆帕)以上，可以将所制备的高钛合金钢的性能进一步提高。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。