專利名稱：：耐腐蝕耐磨合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及新型粉末冶金耐腐蝕耐磨工具鋼，所述耐腐蝕耐磨工具鋼與其他耐腐蝕耐磨工具鋼相比提高了耐腐蝕性。
背景技術(shù)：
：為了令人滿意地運(yùn)行，在許多要求苛刻的用途(如在塑料注射成型工業(yè)中的螺桿和機(jī)筒)中使用的合金必須對磨損和腐蝕具有耐受性。工業(yè)中的加工參數(shù)(例如溫度和壓力)有提高的趨勢，這使得對合金的要求不斷提高，要求合金具有良好地承受由被加工材料導(dǎo)致的腐蝕作用和磨損的能力。此外，這些材料的腐蝕性和磨損性在不斷地增加。為了承受在操作期間施加的應(yīng)力，工具鋼還必須具有足夠的機(jī)械性能，諸如硬度、彎曲斷裂強(qiáng)度和韌度。此外，工具鋼必須具有足夠的熱加工性、機(jī)械加工性和可磨削性，以確保能夠制造所需形狀和尺寸的部件。耐磨工具鋼的耐腐蝕性主要取決于在基體中的"游離"鉻的量，即沒有"束縛"在碳化物中的鉻的量。由于富含鉻的碳化物的形成，在基體中"游離"鉻的量并非必然與總化學(xué)組成中的量相同。為獲得良好的耐腐蝕性，全硬化工具鋼必須在熱處理之后的馬氏體基體中含有至少12重量％的"游離"鉻。工具鋼的耐磨性取決于初生碳化物的量、類型和尺寸分布，還取決于整體硬度。由于初生合金碳化物具有高硬度，所以其主要功能是提供耐磨性。在工具鋼中常見的初生碳化物的所有類型中，富含釩的MC初生碳化物具有最高的硬度。通常，初生碳化物體積分?jǐn)?shù)越高，工具鋼的耐磨性越好，其韌性和熱加工性越差。耐腐蝕耐磨馬氏體工具鋼也必須含有相對較高水平的用以形成初生碳化物的碳和熱處理響應(yīng)(heattreatmentresponse)。由于鉻對碳有高親合性，并與碳形成富含鉻的碳化物，因此耐腐蝕耐磨工具鋼必須含有超過用于耐腐蝕性所必需的量的鉻以形成碳化物。其中，市售的耐腐蝕耐磨馬氏體工具鋼包括如440C、CPMS90V、M390、Elmax和HTMX235等級別。盡管在這些合金中一些合金的總鉻含量高達(dá)20重量。/。(例如M390)，但耐腐蝕性未必與期望的一樣好。根據(jù)總化學(xué)組成和熱處理參數(shù)，大量的鉻脫離基體而被束縛在富含鉻的碳化物中。這些被束縛的絡(luò)不能為耐腐蝕性做出貢獻(xiàn)。如在美國專利2,716,077中舉出的例子，用于改善耐磨性和耐腐蝕性組合的一種做法是加入釩。通過這種形成合金的添加手段，形成了堅(jiān)硬的富含釩的MC初生碳化物并束縛了一部分碳。由于釩對碳的親合性較鉻為高，在所有其他條件均相同(即總鉻和總碳含量以及熱處理參數(shù))的情況下，在工具鋼中釩的存在降低了富含鉻的初生碳化物的量。在馬氏體基體中存在鉬時(shí)，可進(jìn)一步改善工具鋼的耐腐蝕性。一個(gè)例子是Crucible154CM級，其基于Fe-1.05C-14Cr-4Mo體系。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供具有顯著改善的耐腐蝕性和耐磨性的耐磨耐腐蝕粉末冶金工具鋼。在本發(fā)明的合金中，除釩之外，鈮也用于進(jìn)一步增加MC初生碳化物的量。由于鈮具有比釩更高的對碳的親合性，這使得減少了富含鉻的初生碳化物量。本發(fā)明依據(jù)以下發(fā)現(xiàn)，即向耐腐蝕耐磨工具鋼中加入鈮將導(dǎo)致形成富含鈮的初生碳化物，所述富含鈮的初生碳化物不溶解大量的鉻。形成所述富含鈮的碳化物的結(jié)果是在基體中更少的碳可供形成富含鉻的碳化物。因此，更多的鉻保持溶解在基體中并有助于更好的耐腐蝕性。通過優(yōu)化鉬的含量，進(jìn)一步提高了耐腐蝕性。所述合金通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造。通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型可獲得均質(zhì)微結(jié)構(gòu)和組成，這對于合金的加工特性至關(guān)重要，并且可在較大的橫截面上獲得均一特性。所述微結(jié)構(gòu)和特性使得本發(fā)明的合金特別適用作制造暴露于嚴(yán)酷的磨損和腐蝕條件(諸如在塑料注射成型工業(yè)、食品工業(yè)的條件等)下的機(jī)械部件的材料并且用于高級軸承用途。為使本發(fā)明的合金獲得所期望的耐磨性和耐腐蝕性組合，必須在所要求的范圍內(nèi)含有鉻以及鈮、鉬和釩。具體而言，鈮的含量在所要求的范圍內(nèi)時(shí)，溶解在MC初生碳化物中的鉻的量減少，從而增加了基體中的"游離"鉻的量。鈮阻礙了富含鉻的碳化物的形成，使得更大部分的鉻保留在基體中，以使合金獲得所期望的耐腐蝕性。因此，在所要求的限定范圍內(nèi)平衡鉻、鈮和釩的含量，使得過量的鉻(超過與碳結(jié)合形成碳化物的量)保留在基體中以提供所期望的耐腐蝕性。加入釩和鈮以直接獲得耐磨性并間接改善耐腐蝕性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過添加鈮可改善本發(fā)明的高鉻、高釩粉末冶金馬氏體不銹鋼合金的耐磨性、耐腐蝕性和硬度間的平衡。本發(fā)明的合金具有獨(dú)特的耐腐蝕性和耐磨性組合，這是通過平衡其總體化學(xué)組成以及選擇合適的熱處理而實(shí)現(xiàn)的。已發(fā)現(xiàn)添加鈮將降低鉻在(富含釩-鈮的)MC初生碳化物中的溶解度，從而增加了在馬氏體基體中"游離"鉻的量。此外，熱動(dòng)力學(xué)計(jì)算已顯示，與類似的富含釩的MC初生碳化物的碳亞晶格相比，在本發(fā)明的合金中所沉淀的富含釩-鈮的MC初生碳化物的碳亞晶格具有更少的空隙(即含有更多的碳)它們分別為(V,Nb)Q).83和VQ).79。因此，對于本發(fā)明的合金，需要較多的碳以沉淀富含釩-鈮的碳化物，從而，可供沉淀富含鉻的碳化物的碳較少。為獲得所期望的耐磨性和耐腐蝕性的組合以及良好的機(jī)械性能(如彎曲斷裂強(qiáng)度、韌度和可磨削性)，本發(fā)明的合金通過氮?dú)忪F化來制造，以獲得預(yù)合金的粉末顆粒?？稍谌萜髦袑λ鲱A(yù)合金粉末顆粒施加熱等靜壓以進(jìn)一步加工為棒形，或者可對所述粉末進(jìn)行HIP/金屬包層以形成近凈形(near-net-shape)零件。本發(fā)明提供通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造的耐腐蝕耐磨合金，所述粉末顆粒在以下組成限定的范圍內(nèi)，以重量百分比為計(jì)碳，2.03.5，優(yōu)選為2.33.2，更優(yōu)選為2.73.0;硅，至多1.0，優(yōu)選為至多0.9，更優(yōu)選為至多0.70;錳，至多1.0，優(yōu)選為至多0.8，更優(yōu)選為至多0.50;鉻，12.518.0，優(yōu)選為13.016.5，更優(yōu)選為13.514.5;鉬，2.05.0，優(yōu)選為2.54.5，更優(yōu)選為3.04.0;釩，6.011.0，優(yōu)選為7.010.5，更優(yōu)選為8.59.5;鈮，2.66.0，優(yōu)選為2.85.0，更優(yōu)選為3.04.0;鈷，1.55.0，優(yōu)選為1.54.0，更優(yōu)選為2.03.0;氮，0.110.30，優(yōu)選為0.110.25，更優(yōu)選為0.U0.20;以及余量的鐵和伴隨雜質(zhì)。為獲得所期望的耐腐蝕性，需要根據(jù)以下等式用鉻、鉬、鈮、釩和氮對碳進(jìn)行平衡Cmin=0.4+0.099x(%Cr-ll)+0.063x%Mo+0.177x%V+0.13x%Nb-0.85x%N(等式1)Cmax=0.6+0.099x(%Cr-ll)+0.063x%Mo+0.177x%V+0.13x%Nb-0.85x%N(等式2)其中Cmin，Cmax-分別是合金的最小和最大的碳含量(重量％);%Cr、％Mo、％V、％Nb、％N-分別為鉻、鉬、釩、鈮和氮的合金含量(重量％)。所述合金在較低的回火溫度即500°F750°F回火后，在l%NaCl水溶液中測量的點(diǎn)蝕電位至少為250mV，在較高回火溫度即975。F1025。F回火后，該點(diǎn)蝕電位高于-100mV。圖1顯示從2150°F油淬以及在975°F下回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)的本發(fā)明的合金(04-099)的蝕刻微結(jié)構(gòu)(放大500倍)。圖2是Fe-C-Cr-Mo-V-Nb-Co-N體系在14重量％Cr、3.5重量％Mo、9重量。/。V、3.5重量。/。Nb、2重量。/。Co和0.13重量。/。N時(shí)的垂直截面。圖3顯示從2150°F油淬以及在975°F下回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)的本發(fā)明的合金(04-099)的背散射SEM圖(放大1500倍)；圖4顯示從2150°F油淬以及在975°F下回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)的合金A(基準(zhǔn)合金)的背散射SEM圖(放大1500倍)。具體實(shí)施方式化學(xué)組成測試表1給出經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試的合金的化學(xué)組成。在制備所有的被測試組合物時(shí)，將各種已報(bào)道的化學(xué)組成的預(yù)合金工具鋼品種在氮?dú)夥諊氯刍?，由氮?dú)忪F化并在約2150°F(土50。F)的溫度下熱等靜壓擠壓(HIP)。將所述熱等靜壓擠壓的壓塊鑄造為2.5"x7/8"的棒，從而制備出用于腐蝕和機(jī)械測試的樣品。耐磨耐腐蝕的工具鋼中涉及的各種合金元素滿足如下條件。碳以至少2.0%的量存在，而碳的最大含量可達(dá)到3.5%，并優(yōu)選為2.3%3.2%或者更優(yōu)選為2.7%3.0%。重要的是仔細(xì)控制碳的量以獲得所期望的耐腐蝕和耐磨性組合，以及避免在熱處理過程中形成鐵氧體或者過分大量的殘余奧氏體。在本發(fā)明的合金中的碳必須根據(jù)等式1和2用本發(fā)明的合金中鉻、鈮、鉬、釩和氮的含量進(jìn)行平衡。氮以0.11%0.30%的量存在，優(yōu)選為0.11%0.25%或更優(yōu)選為0.11%0.20%。氮?dú)庠诒景l(fā)明的合金中的作用與碳相當(dāng)類似。在工具鋼中總存在碳，氮與釩、鈮、鎢和鉬形成碳氮合物。與碳不同，當(dāng)溶解于所述馬氏體基體時(shí)，氮改善本發(fā)明的合金的耐腐蝕性。硅可以以至多1%的量存在，并優(yōu)選為至多0.9%或更優(yōu)選為至多0.7%。硅在氣體霧化過程的熔化階段中起到使預(yù)合金材料脫氧的作用。此夕卜，硅改善回火響應(yīng)(temperingresponse)。然而過量的硅是不理想的，這是由于它使韌度降低并促進(jìn)微結(jié)構(gòu)中形成鐵氧體。錳可以以至多1%的量存在，優(yōu)選為至多0.8%或更優(yōu)選為至多0.5%。錳起到控制硫?qū)峒庸ば缘牟焕绊懙淖饔?。這是通過硫化錳的沉淀實(shí)現(xiàn)的。此外，錳改善淬透性，并且在所述氣體霧化過程的熔化階段中，錳提高了氮在液體預(yù)合金材料中的溶解度。然而過量的錳是不理想的，這是由于它能導(dǎo)致在熱處理過程中形成過分大量的殘余奧氏體。鉻以12.5%18.0%的量存在，并優(yōu)選為13.0%16.5%或更優(yōu)選為13.5%14.5%。鉻的主要目的是提高耐腐蝕性，以及在較小的程度上提高淬透性和二次淬火響應(yīng)。鉬以2.0%5.0%的量存在，并優(yōu)選為2.5%4.5%或更優(yōu)選為3.0%4.0%。類似于鉻，鉬提高了本發(fā)明的合金的耐腐蝕性、淬透性和二次淬火響應(yīng)。然而過量的鉬降低熱加工性。釩以6.0%11.0%的量存在，并優(yōu)選為7.0%10.5%或更優(yōu)選為8.5%9.5%。釩對于提高耐磨性至關(guān)重要。這是通過形成富含釩的MC型初生碳化物實(shí)現(xiàn)的。鈮以2.6%6.0%的量存在，并優(yōu)選為2.8%5.0%或更優(yōu)選為3.0%4.0%。當(dāng)形成MC碳化物時(shí)，鈮和釩是等同元素。每個(gè)百分點(diǎn)的鈮相當(dāng)于如下計(jì)算的釩的量-%V=(50.9/92.9)x%Nb(等式3)其中，50.9和92.9分別是釩和鈮的原子量。然而，這兩種元素對耐腐蝕性不具有相同的效果。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鈮的存在降低鉻在MC初生碳化物中的溶解度，即富含鈮-釩的MC初生碳化物與富含釩的MC初生碳化物相比含有更少量的鉻。這使得增加了在基體中的"游離"鉻含量，從而提高了耐腐蝕性。為說明鈮對本發(fā)明的合金的影響，使用Thermo-Calc軟件結(jié)合TCFE3鋼熱動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫來對具有等量的釩的兩種合金進(jìn)行建模一種含有鈮(Fe-2.8C-14Cr-3.5Mo-9V-3.5Nb-2Co-0.13N)而另一種不含有鈮(Fe-2.8C-14Cr-3.5Mo-llV-2Co-0.13N)。兩種合金具有相等的釩(11%V)。在以下兩個(gè)奧氏化溫度下進(jìn)行熱動(dòng)力計(jì)算2050。F和2150。F。結(jié)果在表2和表3中給出。這些計(jì)算結(jié)果顯示鈮的確降低了鉻在MC初生碳化物中的溶解度(參見表3)，這導(dǎo)致在基體中更多量的"游離"鉻。鈷以1.5%5.0%的量存在，并優(yōu)選為1.5%4.0%或2.0%3.0%，以確保通過熱處理形成本發(fā)明的合金的所期望的微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的合金的特性本發(fā)明的合金的微結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性和機(jī)械性能與其他市售的耐磨耐腐蝕合金相比較。市售合金的標(biāo)稱化學(xué)組成列在表4中。微結(jié)構(gòu)圖1顯示本發(fā)明的合金(合金編號04-099)的蝕刻微結(jié)構(gòu)。所述合金從2150°F油淬并在975°F回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)。在本發(fā)明的合金中，通過熱動(dòng)力學(xué)作用形成的所希望的初生碳化物是MC和M7C3型(圖2)。在用Vilella試劑蝕刻90秒以后，MC和M7C3初生碳化物的總體積分?jǐn)?shù)經(jīng)測量為至少21%(約21.7%)。在富含釩-鈮MC和富含鉻的M7C3初生碳化物間的比例約為2比1。與其他耐磨耐腐蝕PM合金相比，本發(fā)明的合金的獨(dú)特耐腐蝕性是富含鈮的初生MC碳化物的存在的間接結(jié)果(圖3)。圖3中，白色顆粒(顆粒A和B)是富含鈮的碳化物，顆粒EJ是富含釩-鈮的碳化物。本發(fā)明的合金的MC初生碳化物的化學(xué)組成從主要富含鈮變化為主要富含釩。作為對比，合金A的MC碳化物僅富含釩(參見圖4)。圖4中，顆粒AC是富含鉻的碳化物，顆粒DF是富含釩的碳化物。在本發(fā)明的合金和合金A中的初生MC碳化物的化學(xué)組成的差異在表5描述。合金A中的初生碳化物主要含有釩和較少量的鉻、鉬和鐵。在這些碳化物中的鉻含量為約8.2%9.2%(僅考慮金屬元素)。在本發(fā)明的合金中的富含鈮的MC碳化物含有大量鈮和較少量的釩、鐵和鉻。在這些碳化物中的鉻含量僅約為3.3%3.7%，這明顯少于在合金A的MC碳化物中的鉻含量。在本發(fā)明的合金中的富含鈮-釩的MC碳化物中的鉻含量也少于在合金A的MC碳化物中的鉻含量。耐腐蝕性耐點(diǎn)蝕當(dāng)量數(shù)耐點(diǎn)蝕當(dāng)量數(shù)(PRE)用于評價(jià)奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性和耐縫隙腐蝕性。使用以下等式計(jì)算PRE:PRE=Cr+3.3(Mo+0.5W)+13N(等式4)通常，使用奧氏體不銹鋼的總化學(xué)組成計(jì)算PRE。然而，在此處公開的本發(fā)明的合金和市售耐磨耐腐蝕合金是含有大量初生碳化物的馬氏體鋼，所述初生碳化物消耗了耐腐蝕性所需的一些必需元素的基體。因此，這些合金的PRE使用由Thermo-Calc軟件所確定的估算基體組成來進(jìn)行計(jì)算(參見表6)?；诨w組成，本發(fā)明的合金(04-099)具有最高的PRE，盡管它不具有最高的總鉻含量。本發(fā)明的合金(04-099)的PRE甚至比那些具有更高總鉻含量的合金(例如合金C、D和E)的PRE更高。這是因?yàn)樵谶@些高鉻合金中約30%的鉻用于形成初生碳化物。在本發(fā)明的合金中僅有約2%的鉻用于形成初生碳化物，從而使大部分鉻保留在基體中以增強(qiáng)耐腐蝕性。在本發(fā)明的合金中的基體中的高鉻含量是由于鈮和釩的存在，鈮和釩優(yōu)先形成與富含鉻的M7C3型碳化物相比熱動(dòng)力學(xué)更加穩(wěn)定的MC型碳化腐蝕測試用動(dòng)態(tài)電位測試來評價(jià)本發(fā)明的合金和市售耐磨耐腐蝕合金在1%NaCl溶液中的耐點(diǎn)蝕性。依照ASTMG5進(jìn)行所述測試。通過由動(dòng)態(tài)電位曲線得到的點(diǎn)蝕電位(E^)確定所述合金的耐點(diǎn)蝕性。所述點(diǎn)蝕電位的正值越大，所述合金的耐點(diǎn)蝕性越好。同樣在含有2.5%HNO3和0.5。/。HC1的王水溶液中進(jìn)行測試。依照ASTMG59進(jìn)行所述測試。由在依照ASTMG102由測試過程中收集到的數(shù)據(jù)計(jì)算所述腐蝕速率。在此情況下，所述腐蝕速率越低，所述合金對整體腐蝕的耐受性越好。根據(jù)用途的不同，對所述耐磨耐腐蝕合金進(jìn)行不同的熱處理。如果最關(guān)注的是耐腐蝕性，所述合金通常在750°F以下進(jìn)行回火，這通過減少次生碳化物的沉淀來使更多的鉻保留在基體中。如果主要關(guān)注的是硬度和耐磨性，則所述合金通常在950°F或者950°F以上進(jìn)行回火，以使二次淬火效應(yīng)發(fā)生。因此，每種合金在500°F、750°F、975°F和1025°F下回火。在l%NaCl中的結(jié)果每種合金在各回火溫度下的點(diǎn)蝕電位(EpiO在表7中給出。結(jié)果顯示具有最高PRE的本發(fā)明的合金(04-099)在所有回火溫度下也具有最好的耐點(diǎn)蝕性。在500°F的回火溫度下，本發(fā)明的合金的Epit幾乎比最接近的合金(合金C)的Ep,t高50V。。通常，在所有回火溫度下，與本發(fā)明的合金相比，含有18%20%的總鉻含量的合金(即C、D和E)具有較差的耐點(diǎn)蝕性。具有最高總鉻含量的合金實(shí)際上在低回火溫度下具有最低的點(diǎn)蝕電位之一。這些結(jié)果表明在馬氏體工具鋼中總鉻含量不是衡量其耐腐蝕性的好壞的指標(biāo)。在稀王水中的結(jié)果對于指定回火溫度下每種合金在稀王水中的腐蝕速率列在表8中。結(jié)果再次顯示04-099在所有回火溫度下具有所有被測合金中最低的腐蝕速率。即使通過在1025°F下回火04-099以獲得最好的機(jī)械性能組合時(shí)，其腐蝕速率也與其他在750°F回火的合金相近或者更低。合金B(yǎng)是常用于要求耐磨耐腐蝕性的用途中的馬氏體不銹鋼。該合金除其他元素之外還含有"/。C和17%Cr。有一點(diǎn)重要的地方需要注意在該合金中必須含有17%Cr以抵消1%C的作用并獲得耐腐蝕性。在表6中所示，該種鋼的基體僅含有11.6。/。Cr，其余部分以碳化物的形式被束縛。盡管其總鉻含量為約14%,但表6顯示本發(fā)明的合金(04-099)的基體中含有13.7%Cr，這有助于該合金的優(yōu)異的耐腐蝕性。熱處理響應(yīng)當(dāng)與合金A相比時(shí)，本發(fā)明的合金(04-098和04-099)提供了稍微更好的熱處理響應(yīng)一對于相同的熱處理而言，高出大約1.02.0HRC。本發(fā)明的合金和合金A的熱處理響應(yīng)在表9中列出。耐磨性根據(jù)ASTMG132測量在銷釘磨蝕測試中的耐磨性。測量結(jié)果被作為銷釘磨蝕重量損失報(bào)告并且以mg給出測量結(jié)果。銷釘磨蝕重量損失越小，所述耐磨性越好。銷釘磨蝕耐磨性測試樣品在2150°F奧氏體化10分鐘，在油中淬火后，在500°F(用于最大耐腐蝕性)或975°F(用于最大二次淬火響應(yīng))的溫度下回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)。所得結(jié)果在表10中給出。該表中包括合金A的銷釘磨蝕耐磨性以供比較。結(jié)果顯示本發(fā)明的合金的耐磨性優(yōu)于合金A的耐磨性。通過平衡所述合金的含量，尤其是碳的含量以及強(qiáng)碳化物形成元素(如釩和鈮)的含量，本發(fā)明的合金不僅獲得在已知耐腐蝕耐磨馬氏體工具鋼中最好的耐腐蝕性，而且獲得改善的耐磨性。表1.經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)并以Thermo-Calc軟件模擬的化學(xué)組成[重量％]合金CCrMoWVNbCoN03-1922.6114.233.028.103.081.950.15703-1932.6614.233.02-8.103.081.950.15703-1942.7114.233.02-8.103.081.950.15703-1952.8114.233.02-8.103.081.950.15703-1992.4914.202.97-7.783.131.990.11503-2002.5914.202.97-7.783.131.990.11503-2012.6414.202.97-7.783.131.990.11504-0982.7613.763.49-8.983.501.960.12704-0992.8313.763.49-8.993.511.960.13404-1002.6813.893.35-9.033.42-0.125表2.用Thermo-Calc結(jié)合TCFE3數(shù)據(jù)庫計(jì)算的在2050。F和2150°F的奧氏體基體的化學(xué)組成合金[。F]奧氏體基體的化學(xué)組成[重量％]CCrMoVNbCoNFe9V-3.5Nb20500.413.42.51.20細(xì)2.50.004余量11V-0Nb0.412.62,31.4-2.50.002余量9V-3.5Nb21500.613.92.61.50.012.50揚(yáng)余量11V-0Nb0.613.12.51,8-2.40.004余量表3.用Thermo-Calc結(jié)合TCFE3數(shù)據(jù)庫計(jì)算的在2050°F和2150°F的MC初生碳化物的化學(xué)組成合仝[。F]MC初生碳化物的化學(xué)組成[原子％]CCrMoVNbCoNFe9V-3.5Nb205043.25.13.636.49.10.0032.20,411V-0Nb41.97.43.843.8-0.0032.20,89V-3.5Nb215043.15.93.335.99.10.0042.20.511V-0Nb41,88.443.1-0.0052.11.0表4.所測試的耐腐蝕耐磨馬氏體工具鋼的化學(xué)組成<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表5.在本發(fā)明的合金(04-099)和合金A(僅有金屬元素)中的初生碳化物的EDS半定量化學(xué)組成。兩種合金均從2150°F油淬以及在975°F下回火2小時(shí)+2小時(shí)+2小時(shí)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>權(quán)利要求1.一種耐腐蝕耐磨工具鋼合金，所述耐腐蝕耐磨工具鋼合金是通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造的，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆?；窘M成如下C2.0～3.5；Si最多1.0；Mn最多1.0；Cr12.5～18.0；Mo2.0～5.0；V6.0～11.0；Nb2.6～6.0；Co1.5～5.0；N0.11-0.30；以及余量基本為鐵和伴隨雜質(zhì)。2.—種耐腐蝕耐磨工具鋼合金，所述耐腐蝕耐磨工具鋼合金是通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造的，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆?；窘M成如下:C:2.33.2;Si:最多0.9;Mn:最多0.8;Cr:13.016.5;Mo:2.54.5;V:7.010.5;Nb:2.85.0;Co:1.54.0;N:0.U0.25;以及余量基本為鐵和伴隨雜質(zhì)。3.—種耐腐蝕耐磨工具鋼合金，所述耐腐蝕耐磨工具鋼合金是通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造的，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆?；窘M成如下C:2.73.0;Si:最多0.70;Mn:最多0.50;Cr:13.514.5;Mo:3.04.0;V:8.59.5;Nb:3.04.0;Co:2.03.0;N:0.110.20;以及余量基本為鐵和伴隨雜質(zhì)。4.如權(quán)利要求l、2或3所述的合金，其中根據(jù)下式用鉻、鉬、鈮、釩和氮對碳進(jìn)行平衡Cmm=0.4+0.099x(%Cr-l1)+0.063x%Mo+0.177x%V+0.13x%Nb-0.85x%N，Cmax=0.6+0.099x(%Cr-ll)+0.063x%Mo+0.177x%V+0.13x%Nb-0.85x%N。5.如權(quán)利要求l、2或3所述的耐腐蝕耐磨工具鋼合金，所述耐腐蝕耐磨工具鋼合金是通過氮?dú)忪F化預(yù)合金粉末顆粒的熱等靜壓成型制造的，其中，微結(jié)構(gòu)含有至少20%的初生碳化物，至少50%的所述初生碳化物是MC型。6.如權(quán)利要求5所述的合金，其中至少5"/。的MC碳化物是富含Nb的，其余的MC碳化物是富含Nb-V或富含V的。7.如權(quán)利要求1、2或3所述的合金，所述合金在較低的回火溫度500。F750。F回火后，在P/。NaCl水溶液中測量的點(diǎn)蝕電位至少為250mV，在較高回火溫度975。F1025。F回火后，該點(diǎn)蝕電位高于-100mV。全文摘要本發(fā)明涉及一種粉末冶金耐腐蝕耐磨工具鋼制品及其合金。所述制品通過氮?dú)忪F化預(yù)合金的高鉻、高釩、高鈮粉末顆粒的熱等靜壓成型制造。所述合金的特征在于非常高的耐磨性和耐腐蝕性，這使其特別適合用于制造高級軸承結(jié)構(gòu)中的零件以及暴露于嚴(yán)酷的磨損和腐蝕條件(例如在塑料注射成型工業(yè)和食品工業(yè)中所經(jīng)歷的條件)下的機(jī)械部件。文檔編號C22C38/30GK101182620SQ20071018611公開日2008年5月21日申請日期2007年11月12日優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日發(fā)明者安杰伊·L·沃伊切茨斯基,瑪麗亞·K·沙沃德,阿洛伊茲·卡季尼克申請人:科盧斯博材料有限公司