本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無磁鋼制品及其粉末冶金制造方法。
背景技術(shù)：
無磁鋼的用途非常廣泛，在自動控制系統(tǒng)、精密儀表、電訊和電機，以及許多軍事領(lǐng)域中都需要采用無磁鋼。如隨著制冷行業(yè)的發(fā)展，壓縮機的需求越來越大，壓縮機中的平衡塊作用重大，其維持了曲軸在高速旋轉(zhuǎn)時的平穩(wěn)狀態(tài)。平衡塊所用的材料從成本高的銅基逐漸改用成本較低的高錳鋼鐵基，且材料均要求不帶磁性或不被磁化。
目前，如平衡塊等的無磁鋼制品主要采用精密鑄造或鍛造工藝制備。而精密鑄造或鍛造的生產(chǎn)周期較長，成本較高，同時由于設(shè)備的尺寸不斷變小，無磁鋼制品的大小也在減小，不適合用精密鑄造或鍛造來生產(chǎn)。因此采用傳統(tǒng)精密鑄造或鍛造工藝越來越難于滿足市場的需求。
現(xiàn)有的粉末冶金制造無磁鋼工藝，由于Fe-Mn合金粉的強度高，且具有強烈的加工硬化的特性，導致粉末壓制性和成形性差，生坯強度低，使粉末冶金制品的密度和強韌性較差，而若采用元素粉Mn粉和Fe粉普通壓制成形，燒結(jié)時由于Mn高溫時升華產(chǎn)生較大的蒸汽壓，材料合金化困難，達不到無磁性、高密度和強韌性的要求。
基于此，部分現(xiàn)有技術(shù)為改善粉末壓制品的密度，在Fe-Mn合金粉中加入WC元素粉末進行壓制，以WC元素粉末的高比重來提高生坯密度，但是由于WC塑性差難以壓制成形，因此需采用高速壓制才能得以成型，這種方法壓制工藝成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于此，有必要提供一種高密度、強韌性好、方法簡單、制造成本低的無磁鋼制品的粉末冶金制造方法。
一種無磁鋼制品的粉末冶金制造方法，包括如下步驟：
Fe-Mn預合金粉制備：該Fe-Mn預合金包括如下重量百分比的成分：Mn 20～50％、C 0.2～0.6％、Si 0.5～1.2％、S≤0.05％、P≤0.1％、O≤1.15％，余量為Fe；
于所述Fe-Mn預合金粉中加入Cu粉、Cr粉、Ni粉、P粉和Fe粉，得合金粉末；再于所述合金粉末中加入粘結(jié)劑，混合后壓制成型，得到生坯；其中，所述合金粉末以重量百分比計，包括Fe-Mn預合金粉60～90％、Cu粉10～25％、Cr粉0～5％、Ni粉0～5％、P粉0～2％和Fe粉0～30％；
將所述生坯進行燒結(jié)，得所述無磁鋼制品。
上述合金粉末優(yōu)選為，以重量百分比計，包括所述Fe-Mn預合金粉60～80％、Cu粉15～25％、Cr粉1～5％、Ni粉1～5％、P粉1～2％和Fe粉2～4％。
在其中一個實施例中，所述Fe-Mn預合金粉的粒度分布為80～300目。該粒度分布是指過篩后篩下的Fe-Mn預合金粉的粒度分布。
在其中一個實施例中，所述Fe-Mn預合金由A3鋼、石墨和電解錳經(jīng)熔煉混合后，采用水霧化法制備而成。
A3鋼是指標準化學成分為Fe和C的鋼，A3是鋼的標號，3是指其含碳量0.003％。
在其中一個實施例中，所述無磁鋼制品包括如下重量百分比的成分：Mn 16～30％、Cu 10～25％、C 0.12～0.6％、Si 0.5～1.2％、S≤0.1％、Cr≤5％，Ni≤5％、P≤2％，余量為Fe。
在其中一個實施例中，所述生坯密度為5.8～6.4g/cm3。
在其中一個實施例中，所述燒結(jié)的溫度為1150℃～1200℃，時間1～2h。
在其中一個實施例中，所述粘結(jié)劑的加入量為所述合金粉末重量的0.6～1.0％。
在其中一個實施例中，所述粘結(jié)劑為硬脂酸鋅。
在其中一個實施例中，所述無磁鋼制品為平衡塊。
本發(fā)明還提供所述的無磁鋼制品的粉末冶金制造方法制造得到的無磁鋼制品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明公開了一種無磁鋼制品的粉末冶金制造方法。該方法采用復合配粉的方法，即先制備Fe-Mn預合金粉，再在Fe-Mn預合金粉中進一步添加Fe粉、Cu粉(優(yōu)選為進一步添加P粉、Ni粉、Cr粉)等元素粉以制備合金粉末，并合理配置合金粉末中Fe-Mn預合金粉與元素粉的成分，由于元素粉具有較好的壓制性和成形性，將Fe-Mn預合金粉和元素粉混合后，能夠有效解決預合金Fe-Mn粉壓縮性和成形性差的問題，所得合金粉末壓縮性好，采用普通機械壓機即可壓制成型，制得的無磁鋼制品尺寸穩(wěn)定、密度可達到7.3～7.5g/cm3，抗拉強度達到380～480MPa，伸長率高達3～5％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的無磁鋼制品的粉末冶金制造方法不僅無磁鋼制品性能高，而且工藝簡單、成本低，可用于對力學性能要求高的場合，大幅擴展現(xiàn)有無磁鋼制品的工業(yè)化應用范圍。
此外，合理控制各步驟的工藝參數(shù)，能夠進一步保證制得的無磁鋼制品的優(yōu)良性能。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的無磁鋼制品及其粉末冶金制造方法作進一步詳細的說明。
本發(fā)明采用的Fe-Mn預合金粉的粒度分布為80～300目，制備方法如下：
根據(jù)所需的Fe-Mn預合金粉成分，按一定配比將A3鋼置于中頻爐中升溫熔化后，加入電解錳和石墨；待熔清后，用硅鐵脫氧，采用水霧化法制備Fe-Mn預合金粉。
實施例1
本實施例一種無磁鋼制品(平衡塊)的粉末冶金制造方法，包括如下步驟：
a)首先，按重量百分比為Fe-Mn預合金粉60％、Cu粉25％、Cr粉5％、Ni粉5％、P粉1％，剩余為Fe粉，配制混合粉末，再加入該混合粉末總重量0.6％的硬脂酸鋅(粘結(jié)劑)，用混粉機攪拌均勻備用；
其中，F(xiàn)e-Mn預合金粉包括如下重量百分比的成分：Mn 50％、C 0.2％、Si 1％、S≤0.05％、P≤0.1％、O≤1.15％，余量為Fe。
b)將混好的混合粉末送普通機械壓機壓制成型，制得平衡塊的生坯，密度控制在6.4g/cm3。
c)將壓制的生坯在推舟爐中進行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度為1150℃～1200℃，燒結(jié)時間1.5h。
d)對燒結(jié)后的生坯進行拋光去毛刺處理，即可，所得平衡塊包括如下重量百分比的成分：Mn 30％、Cu 25％、C 0.12％、Si 0.6％、S≤0.1％、Cr 5％，Ni 5％、P 1％，余量為Fe。
實施例2
本實施例一種無磁鋼制品(平衡塊)的粉末冶金制造方法，包括如下步驟：
a)首先，按重量百分比Fe-Mn預合金粉80％、Cu粉15％、Cr粉1％、Ni粉1％、P粉1％，剩余為Fe粉，配制混合粉末，再加入該混合粉末總重量0.8％的硬脂酸鋅(粘結(jié)劑)，用混粉機攪拌均勻備用；
其中，F(xiàn)e-Mn預合金粉包括如下重量百分比的成分：Mn 30％、C 0.3％、Si 0.8％、S≤0.05％、P≤0.1％、O≤1.15％，余量為Fe。
b)將混好的混合粉末送普通機械壓機壓制成型，制得平衡塊的生坯，密度控制在6.0g/cm3。
c)將壓制的生坯在推舟爐中進行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度為1150℃～1200℃，燒結(jié)時間1.5h。
d)對燒結(jié)后的生坯進行拋光去毛刺處理，即可，所得平衡塊包括如下重量百分比的成分：Mn 24％、Cu 15％、C 0.24％、Si 0.64％、S≤0.1％、Cr1％，Ni 1％、P 1％，余量為Fe。
實施例3
本實施例一種無磁鋼制品(平衡塊)的粉末冶金制造方法，包括如下步驟：
a)首先，按重量百分比Fe-Mn預合金粉90％、Cu粉10％，配制混合粉末，再加入該混合粉末總重量1.0％的硬脂酸鋅鋅(粘結(jié)劑)，用混粉機攪拌均勻備用；
其中，F(xiàn)e-Mn預合金粉包括如下重量百分比的成分：Mn 20％、C 0.6％、Si 0.6％、S≤0.05％、P≤0.1％、O≤1.15％，余量為Fe。
b)將混好的混合粉末送普通機械壓機壓制成型，制得平衡塊的生坯，密度控制在5.8g/cm3。
c)將壓制的生坯在推舟爐中進行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度為1150℃～1200℃，燒結(jié)時間1.5h。
d)對燒結(jié)后的生坯進行拋光去毛刺處理，即可，所得平衡塊包括如下重量百分比的成分：Mn 18％、Cu 10％、C 0.54％、Si 0.54％、S≤0.1％，余量為Fe。
對比例
本對比例一種無磁鋼制品(平衡塊)的粉末冶金制造方法，包括如下步驟：
a)首先，按照Mn 20％、Cu 15％、C 0.5％、Si 1％、S≤0.5％、Cr 2％，Ni 2％、P 1％，余量為Fe，配制混合粉末，用混粉機攪拌均勻備用。
b)將混好的合金粉末送普通機械壓機壓制成型，制得平衡塊的生坯，密度控制在6.2g/cm3。
c)將壓制的生坯在推舟爐中進行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度為1150℃～1200℃，燒結(jié)時間1.5h。
d)對燒結(jié)后的生坯進行拋光去毛刺處理，即可，所得平衡塊包括如下重量百分比的成分：Mn 20％、Cu 15％、C 0.5％、Si 1％、S≤0.5％、Cr 2％，Ni 2％、P 1％，余量為Fe。
實施例1-3和對比例的性能測試結(jié)果如表1所示。
表1
以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。