本發(fā)明涉及高速工具鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說，本發(fā)明涉及一種金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼。
背景技術(shù)：
：工具鋼因其高硬度特性而大量用于模具、治具、刀具及需高速切削金屬材料，例如：SKH51(M2)、SKH10(T15)、SKD61(H13)、SKD11(D2)…等。傳統(tǒng)的制造方式是先以熔煉法作出鑄錠再經(jīng)過鍛造、擠制等塑性加工制成以制作成品，但因熔煉制程容易產(chǎn)生碳化物的偏析及晶粒粗化，同時因加工因素此碳化物或不純物或中間相常具有方向性，所以其機械性質(zhì)并不理想。另一制程是以傳統(tǒng)粉末冶金的干壓燒結(jié)或金屬注塑制程所得到的產(chǎn)品因無熔融過程所以產(chǎn)品不會產(chǎn)生偏析及方向性，若有偏析也只止于單顆粉體內(nèi)，因此在韌性、切削性及耐磨耗等性能均優(yōu)于鑄造制程。此類合金的組成成份特殊所以其燒結(jié)溫度范圍(燒結(jié)窗)非常狹窄，也就是說要同時達到下列特性要求是有相當(dāng)難度：(1)密度高；(2)變形少；(3)細(xì)晶化；(4)晶界不產(chǎn)生連續(xù)碳化物。低溫?zé)Y(jié)雖可以降低產(chǎn)品變形、晶粒粗化及晶界網(wǎng)狀碳化物的生成，但產(chǎn)品的密度低機械性能差無法發(fā)揮材料特性。而高溫?zé)Y(jié)產(chǎn)品密度雖然可以提升，但燒結(jié)溫度過高，產(chǎn)品將伴隨著變形、晶粒粗化及晶界網(wǎng)狀碳化物的生成，同樣也會降低此類材料的機械性能。目前習(xí)知的改善方法是運用超固相線及液相線燒結(jié)技術(shù)處理及使用高均溫性的燒結(jié)爐，但其改善效果仍有局限。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。本發(fā)明還有一個目的是提供了一種金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼，解決了高速工具鋼的燒結(jié)窗狹窄問題，而降低燒結(jié)溫度的主要方式是通過配制超細(xì)金屬粉體或者奈米金屬粉體及母合金相金屬粉體的方式，從而降低了燒結(jié)溫度，提高了高速工具鋼的機械性能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼，包括第一粉體和第二粉體，所述第一粉體為母合金相金屬粉體，所述第二粉體為超細(xì)金屬粉體或者奈米金屬粉體。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述高速工具鋼還包括形狀不規(guī)則的金屬粉體。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體和所述第二粉體內(nèi)均含有鐵元素，且所述第一粉體內(nèi)的鐵元素和所述第二粉體內(nèi)的鐵元素之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為80.4～85.5％；所述第一粉體剩余化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為：Cr3.75～4.5％，Mo4.5～5.5％，C0.78～0.88％，V1.75～2.2％，Mn0.15～0.4％，Si0.2～0.45％，W5.5～6.75％。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體和所述第二粉體內(nèi)均含有鐵元素，且所述第一粉體內(nèi)的鐵元素和所述第二粉體內(nèi)的鐵元素之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為79.4～82.0％；所述第一粉體剩余化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為：Cr3.75～5.0％，Mo1％，C1.5～1.6％，V4.5～5.25％，Mn0.15～0.4％，Si0.15～0.4％，W11.75～13％，Co4.75～5.25％。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體和所述第二粉體內(nèi)均含有鐵元素，且所述第一粉體內(nèi)的鐵元素和所述第二粉體內(nèi)的鐵元素之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為90.3～93.8％；所述第一粉體剩余化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為：Cr4.75～5.5％，Mo1.1～1.75％，C0.32～0.45％，V0.8～1.2％，Mn0.2～0.5％，Si0.8～1.2％。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體內(nèi)和所述第二粉體內(nèi)均含有鐵元素，且所述第一粉體內(nèi)的鐵元素和所述第二粉體內(nèi)的鐵元素之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為84.2～86.9％；所述第一粉體剩余化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為：Cr11～13％，Mo0.7～1.2％，C1.4～1.6％。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第二粉體為超細(xì)羰基鐵粉、奈米羰基鐵粉、超細(xì)純鐵粉或者奈米純鐵粉。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述形狀不規(guī)則的金屬粉體包括工具鋼粉體、母合金粉體或者純鐵粉。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體與所述第二粉體的重量之比為1:1～3。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第一粉體內(nèi)的鐵元素與所述第二粉體內(nèi)的鐵元素的重量比為1:1。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述第二粉體與所述形狀不規(guī)則的金屬粉體的重量之比為7:3。優(yōu)選的是，所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中，所述形狀不規(guī)則的金屬粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為5～10％。本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、本發(fā)明所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼利用粉末燒結(jié)理論技術(shù)之預(yù)合金理論、粉末表面能理論、粉體架橋理論、擴散理論、低溫活化燒結(jié)理論等機制，以添加適當(dāng)比例粉體方式來解決高速工具鋼的燒結(jié)窗狹窄問題，進而提升其機械性能。2、本發(fā)明所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼通過添加部分超細(xì)金屬粉體或奈米金屬粉體來降低工具鋼材料的燒結(jié)溫度提高產(chǎn)品密度，增加機械性能。3、本發(fā)明所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼通過添加部分不規(guī)則金屬粉體來增加金屬粉體間的架橋作用，降低高溫?zé)Y(jié)變形。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。附圖說明圖1為本發(fā)明其中一個實施例中所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中各組分的位置關(guān)系圖；圖2為本發(fā)明其中一個實施例中所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中各組分的位置關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明其中一個實施例中所述的金屬注塑成型燒結(jié)制程用高速工具鋼中各組分的位置關(guān)系圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不排除一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。圖1為本發(fā)明各粉體組合的基本模式示意圖。100為配制的母合金相金屬粉體，其成份如表一所示。其粒徑分布D102～5um；D509～12um；D9020～40um。200為添加超細(xì)金屬粉體或者奈米金屬粉體，其粒徑分布D100.1～2um；D505～7um；D909～11um。將100與200依8:2、5:5、2:8比例配制其D90分別是20um、16um、13um，粉體間的分布如圖2所示，隨著超細(xì)金屬粉體或奈米金屬粉體的添加量的增加其與母合金相金屬粉體接觸的機率亦增加。超細(xì)金屬粉體或奈米金屬粉體因粉體顆粒細(xì)小表面能高產(chǎn)生液相的溫度低，可以有效降低材料的燒結(jié)溫度增加材料的燒結(jié)致密性。在相同的燒結(jié)縮率下隨著超細(xì)金屬粉體或奈米金屬粉體含量的增加其流動性遞減。圖3為本發(fā)明粉體組合的另一基本模式示意圖。100為配制的母合金相金屬粉體，其成份如表一所示，其粒徑分布D102～5um；D509～12um；D9020～40um。200為添加超細(xì)金屬粉體或奈米金屬粉體，其粒徑分布D100.1～2um；D505～7um；D909～11um。300為不規(guī)則金屬粉體。添加1～30％不規(guī)則金屬粉體的主要目的是增加粉體的架橋作用，避免產(chǎn)品在脫脂后的燒結(jié)制程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)因重力問題造成變形，隨著不規(guī)則粉體添加量的增加其喂料的流動性越差，但架橋效果越好。實施例1母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為81.34％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:1，母合金相金屬粉體各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSi40.674.12550.836.1251.9750.2750.325生成的高速工具鋼為完全的SKH51工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例2母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為81.34％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:2，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSi27.154.12550.836.1251.9750.2750.325母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的高速工具鋼為完全的SKH51工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例3母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為81.34％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:3，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSi20.344.12550.836.1251.9750.2750.325母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的高速工具鋼為完全的SKH51工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例4母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為80.7％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:1，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSiCo35.14.37511.5512.3754.8750.2750.2755母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的高速工具鋼為完全的SKH10工具鋼材質(zhì)，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例5母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為80.7％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:2，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSiCo23.44.37511.5512.3754.8750.2750.2755母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的高速工具鋼為完全的SKH10工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例6母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為80.7％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:3，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCWVMnSiCo17.564.37511.5512.3754.8750.2750.2755母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKH10工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例7母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為90.72％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:1，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCVMnSi45.365.1251.4250.38510.351母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD61工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例8母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為90.72％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:2，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCMnSi30.245.1251.4250.3850.351母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD61工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例9母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為90.72％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:3，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoCMnSi22.685.1251.4250.3850.351母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD61工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例10母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為85.56％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:1，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoC42.78120.951.5母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD11工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例11母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為85.56％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:2，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoC25.52120.951.5母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD11工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。實施例12母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體內(nèi)的鐵元素的重量之和在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比為之比為85.56％，母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素在高速工具鋼內(nèi)的重量與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體在高速工具鋼內(nèi)的重量之比為1:3，母合金相金屬粉體的各化學(xué)成分在高速工具鋼內(nèi)的重量百分比如下所示：FeCrMoC21.39120.951.5母合金相金屬粉體內(nèi)的鐵元素與超細(xì)金屬鐵粉體或者奈米金屬鐵粉體生成的工具鋼為完全的SKD11工具鋼材質(zhì)相，燒結(jié)溫度可以降低，機械性能可以提升，避免傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的缺點。為達成低溫?zé)Y(jié)目的可添加超細(xì)金屬粉體或奈米級粉體此粉體可以是羰基鐵粉、羰基鎳粉、羰基鈷粉或是化學(xué)方式制作的純鐵粉、純鎳粉或鈷粉。為達成粉體間架橋作用防止產(chǎn)品高溫?zé)Y(jié)變形目的所添加之不規(guī)則金屬粉體可以是水噴粉亦或是水氣聯(lián)合霧化粉。表一高速工具鋼的各成分的重量百分比(wt％)盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)與這里示出與描述的圖例。當(dāng)前第1頁1 2 3