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  • 用粉末冶金工藝制備高氮奧氏體鋼

    高氮奧氏體鋼用廉價的氮代替貴金屬鎳來穩定鋼中奧氏體能夠在不損害塑性和韌性的情況下顯著提高鋼的強度因而在許多領域都獲得了十分廣闊的發展和應用前景。高氮鋼現有的制備方法主要是熔煉法和粉末冶金法。由于高壓冶煉高氮鋼制備技術存在能耗高、設備復雜等不足而粉末冶金生產高氮鋼的優勢在于能夠細化晶?梢酝ㄟ^非平衡方法獲得過飽和的含氮固溶體和細小沉淀相能較為容易地獲得更高的氮含量并可實現近終成形,超聲波測厚儀另外它工藝靈活、資金投入低因此成為當前高氮鋼制備中最有潛力的研究方向之一。

    我國濰坊學院采用機械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結工藝制備了 0Cr18Mn12Mo3N 高氮奧氏體鋼。結果表明用機械合金化和滲氮相結合工藝獲得的近球形高氮鋼粉末具有良好的壓縮性和成形性在 650 MPa 壓制力下壓坯的相對密度高達 76.2%。在1250℃燒結溫度下燒結2 h可使粉末致密化過程完成獲得相對密度為 97.2%氮含量高達 0.80wt%的燒結體燒結體經 1150℃×1.5 h 固溶處理水淬冷卻后獲得全部奧氏體組織且奧氏體晶粒細小,風速儀其屈服強度和抗拉強度分別達到 598 MPa 和 882 MPa顯著優于傳統粉末冶金高氮奧氏體鋼。
    他們采用的工藝路線如下:首先將適量 Cr-Fe 粉、Mo 粉和 Mn 粉混合進行 2 h 球磨目的是細化粉末顆粒使得在隨后滲氮時氮在粉末中的擴散距離得以縮短并增加氮的固溶度。檢測表明:絕大部分顆粒尺寸降至 20~40μm 之間同時原始粉末中許多細小顆粒在球磨后消失說明球磨使得錳、鉬等元素固溶進了 Fe-Cr 中實現了部分合金化。然后將上述粉末在 1000℃下流動氮氣中滲氮 1 h獲得氮含量很高的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 復合粉末。檢測表明所獲粉末的氮含量很高這是因為粉末滲氮后形成了大量的氮化物這些硬脆氮化物的存在使得粉末具有很大脆性容易破碎成很多細小顆粒。隨后將此高氮復合粉末添加純 Fe 粉配置到合金名義成分,紅外測溫儀并繼續球磨3 h在此過程中較軟的Fe 粉會比較均勻地包覆在較硬的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 粉末表面形成近球形的包覆粉末這種粉末具有良好的流動性和塑性有利于壓制成形。檢測表明在此球磨過程中硬脆的氮化物顆粒發生細化破碎而延性好的鐵粉顆粒在機械力作用下發生變形、加工硬化、斷裂最后比較均勻地冷焊在較硬的氮化物顆粒的表面形成較細的多層狀近球形的復合包覆粉末。上述試驗在振動型高能球磨機上進行球磨前抽真空充氮氣保護以防氧化;在球磨粉末中加入 1% 的硬脂酸鋅潤滑劑。球磨結束后在一定壓力下冷壓然后在流動氮氣下燒結致密化最后對燒結試樣進行 1150℃×1.5 h 固溶處理后水淬冷卻。試驗表明最佳燒結工藝條件為流動氮氣下1250 ℃燒結2 h燒結方式以液相燒結為主燒結體相對密度達97.2%組織由單一的奧氏體晶粒組成沒有脆性氮化物析出氮含量高達0.80wt%。(鋼研)

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