一种烧结类回弹量可控的17-4ph不锈钢零件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件及其制备方法；属于高 精密器件制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 17-4PH不锈钢由于具有高强度、高韧性等杰出的机械性能、良好的耐腐蚀性能 和较好的高温性能，而且成型性、可焊性等工艺性能优良，广泛应用于汽车、航天航空、核 工业、石油、化工、能源等尖端工业和民用工业领域。该钢可作为在370°C以下，要求耐磨、 耐蚀、高强度的结构件，例如传动装置、铀、齿轮、螺栓，笛子、垫圈、阀及栗零件，还可用于 400°C以下工作的飞机、导弹的紧固件。
[0003] 采用模压成形以及注射成形制备17-4PH不锈钢具有组织均匀、性能高的优势。由 于制备工艺中都存在烧结工序，而17-4PH不锈钢在其烧结过程中通常都存在少量、不可避 免的变形，使得产品尺寸精度不能达到要求，即使烧结产品经一次整形后，其合格率仍然较 低（合格率一般为70-80%)。在实际加工整形过程中，大量存在整形回弹的问题。零件被 加工到要求尺寸之后，放置一段时间便会由于内应力的释放而出现少量的回弹，使得零件 尺寸再次超出要求。
[0004] 到目前为止还未件通过组分调整以及热处理相结合的处理方式，来解决整形回 弹、尺寸精度达不到要求这一问题的相关报道。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件 及其制备方法。
[0006] 本发明一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件；其组分以质量百分比计包 括：
[0007] 碳彡 0.07%、
[0008] 锰彡 1.00%、
[0009] 硅彡 1.00%、
[0010] 铬 20 ~22%、
[0011] 镍 3.0 ~4. 5%
[0012] 磷彡 0.035%、
[0013] 硫彡 0.03%、
[0014] 铜 3. 0 ~4. 5%、
[0015] 铌 + 钽 0· 15 ~0.45% ;
[0016] 余量为铁。
[0017] 本发明一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件的制备方法；包括下述步骤：
[0018] 步骤一
[0019] 按设计的组分配取原料粉末后，按设计尺寸成形，得到一批样品后，取一部分 样品研究当烧结时间为定值时，烧结温度与烧结后所得样品中高温铁素体相含量的关 系，并得出烧结温度与烧结后所得样品中高温铁素体相含量的关系图；所述烧结温度为 1300-1360〇C ；
[0020] 取剩余部分的样品研究当烧结温度为定值时，烧结时间与烧结后所得样品中高温 铁素体含量的关系，并得出烧结时间与烧结后所得样品中高温铁素体含量的关系图；所述 烧结温度选自1300-1360°C中任意一定值，所述烧结时间为2-6小时；
[0021] 根据烧结温度与烧结后所得样品中高温铁素体相含量的关系图以及烧结时间与 烧结后所得样品中高温铁素体含量的关系图得出三维图；所述三维图的Z轴为烧结后所得 样品中高温铁素体含量、X轴为烧结温度、Y轴为烧结时间；
[0022] 步骤二
[0023] 将烧结后样品按设计尺寸整形后，放置2-3天后测量烧结后样品的回弹量；得到 回弹量与高温铁素体相含量的关系图；
[0024] 步骤三
[0025] 按设定的回弹量范围，在步骤二所得回弹量与高温铁素体相含量的关系图找出高 温铁素体相含量的范围，然后根据所找出的高温铁素体相含量的范围；在步骤一所得三维 图中，找到该高温铁素体相含量的范围所对应的烧结温度和烧结时间。
[0026] 本发明一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件；回弹量回弹量最低可降低 至5% 〇
[0027] 本发明一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件；按设计尺寸整形后，放置 2-3天后，产品的合格率大于等于95 %。
[0028] 本发明一种烧结类回弹量可控的17-4PH不锈钢零件；所述原料粉末的粒度为 5-20微米。
[0029] 在实际操作过程中，当只追求成品率时，可按照上述操作步骤，将本发明所设计组 分的17-4PH不锈钢粉末，在1300-1360°C烧结2-6小时后随炉冷却至室温；所述原料粉末 的粒度为5-20微米。可大大提高一次整形的成品率。
[0030] 只追求成品率时，其进一步优选方案为：在1340-1360°c烧结2-6小时后随炉冷却 至室温。可大大提高一次整形的成品率。更进一步的方案为：在1360°C烧结2-6小时后随 炉冷却至室温。
[0031] 原理和优势
[0032] 发明人通过大量文献、试验和研究后发现了将17-4PH不锈钢原料粉末加热到一 定温度后，其所得烧结体内存在的高温铁素体相相），且高温铁素体相冷却后也会存留 于烧结体中。同时根据实验结果、生产经验及理论研究基础推断发现了高温铁素体相与回 弹量之间的关系。进而通过调整17-4PH不锈钢原料粉末的组分，再配合适当的烧结制度， 即可实现对成品回弹量的有效控制。
[0033] 本发明所绘制的回弹量与高温铁素体相含量的关系图以高温铁素体含量-烧结 温度-烧结时间三维图可以直接指导生产回弹量在一个小范围内波动的成品。
【附图说明】
[0034] 附图1为实施例1所的产品的不锈钢零件的示意图；
[0035] 附图2为实施例1所用原料粉末的扫描电镜图；
[0036] 附图3为实施例1中，当烧结时间为2小时，高温铁素体含量与烧结温度的关系 图；
[0037] 附图4为实施例1中，当烧结温度为1300摄氏度时，高温铁素体含量与烧结时间 的关系图；
[0038] 附图5为实施例1中所得高温铁素体含量-烧结时间-烧结温度三维图；
[0039] 附图6为实施例1中在1300°C烧结2小时所得17-4PH不锈钢金相照片；
[0040] 附图7为实施例1中在1340°C烧结2小时所得17-4PH不锈钢金相照片；
[0041] 附图8为实施例1中在1360°C烧结2小时所得17-4PH不锈钢金相照片.
[0042] 从图1中可以看出产品零件尺寸较为复杂，产品精度要求高，易发生烧结坯尺寸 达不到设计要求的情况。
[0043] 从图2中可以看出粉末粒度较小，球形度较高，适合粉末注射成形工艺。
[0044] 从图3中可以看出高温铁素体含量随着烧结温度的提高，呈现一个明显的增加趋 势，由1300°C下的6%增加到了 1360°C下的11. 6%。
[0045] 从图4中可以看出高温铁素体含量随着烧结时间的提高，呈现一个明显的增加趋 势，由1300°C、2h下的6%增加到了 1300°C、6h下的9. 5%。
[0046] 从图5中可以看出通过Minitab软件拟合的高温铁素体含量-烧结温度-烧结时 间三维图有着明显变化规律，因此可以以此为指导调节生产回弹量小且可控的17-4PH不 锈钢。
[0047] 从图6、7、8中可以看出金相图片中极暗色的点为高温铁素体，含量明显增多。这 是由于烧结温度的升高，促进原子的扩散速率，在加热时从Y相转变为S相的含量增多， 这个结果与Fe-Cr-Ni三元合金平衡相图对比亦可得到证实，即随着烧结温度逐渐提高，所 得的不锈钢烧结产品中保留到室温组织的铁素体含量有着升高的趋势。
【具体实施方式】
[0048] 本发明以汽车用烧结类17-4ΡΗ不锈钢零件为实例，详细介绍本发明。其形状如图 1所示。其具体制备过程如下：
[0049] 该实施例中所用原料粉末以质量百分比计包括：
[0050] 碳彡 0.07%、锰彡 1.00%、硅彡 1.00%、铬 20%、镍 3.0 ~4. 5%
[0051] 磷彡 0· 035%、硫彡 0· 03%、铜 3. 0 ~4. 5%、铌 + 钽 0· 1