金属注射成形440C不锈钢的性能及其变形控制.pdf

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第18卷第5期
粉末金工业
2008年10月
POWDER METALLURGY INDUSTRY
Oct.2008
金属注射成形40C不锈钢的性能及其变形控制
梁良华李笃信李昆
(中南大学粉末治金国家重点实验室长沙湖南410083)
摘要:用金属注射成形方法(MIM)制备了440C不锈钢样品,讨论了烧結エ艺对其力学性能
和耐腐蚀性的影响,并分析了碳、氧含量、装载量对烧结变形的影响,结果表明:440C不锈钢合
适的真空烧结温度为1230-1240℃,在真空1240℃烧结保温30min试样的密度为7.56g/
cm3,热处理后的抗拉强度和硬度分别为876,3MPa和57.7HRC;注射成形440C不锈钢在
NaCI溶液中主要发生点蚀,热处理后,残余奥氏体基体中析出碳化物,其周国的贫铬区将成为
被优先腐蚀的地方;碳含量的波动影响其尺寸精度,甚至会引起变形;提高试样固体粉末装載
量有利于提高制品的密度和尺寸精度,装载量60%的试样在1240℃烧结后的收缩率为
14.6%。
关键词:440C不绣钢;力学性能;热处理;腐蚀;变形
中图分类号:TF124,TF125.1+2
文献标识码:A
文章编号:1006-6543(2008)05-0005-06
PERFORMANCE AND DEFORMATION CONTROL OF INJECTION
MOLDED 440C STAINLESS STEEL COMPACTS
LIANG Liang-hua, L Du-xin, LI Kun
State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China
Abstract: The influence of sintering parameters on mechanical properties, corrosion resistance
and shape of 440C stainless steel parts prepared by injection molding technique was investiga-
ted. The results show that the appropriate vacuum sintering temperature range was between
1 230C and 1 240C; After heat treatment, specimens sintered at 1 230C for 90 min had ten
sile strength of 795. 4 Mpa. hardness of 53.8 HRC, and those sintered at 1 240C for 30 min
had tensile strength of 876.3 Mpa, hardness of 57. 7 HRC; In Nacl solution, pitting was main
defect; fluctuation in the carbon content was one of the reasons for part deformation, and in
creasing powder loading was benefit for size precision, shrinkage was 14.6% for specimens
sintered at 1 240C with a powder loading of 60%
Key words: 440C stainless steel; mechanical performance; heat treating; corrosion; deformation
金属注射成形由于能够以较低成本制备具有势。但不锈钢尤其是高碳不锈钢注射成形都存在
复杂形状的高性能金属零部件而越来越受到人们的两个关键难点:变形及尺寸精度问题、烧结致密化及
重视。MIM技术在制备几何形状复杂、组织结构均性能问题
匀、性能优异的近净形零部件方面具有独特的优
用金属注射成形制备440C不锈钢产品时,由
收稿日期:2008-05-16
基金项:中南大学研究生教育创新工程立项项目(76306)
作者简介:梁良华(1983一),男(汉),浙江台州人,硬士研究生,从事不锈钢注射成形T艺研究。
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粉末冶金工业
第18卷
于存在大量的粘结剂,产品烧结收缩大,所以约-一半含量对于MIM440C不锈钢的性能和变形控制的影
的尺寸波动或変形产生于烧结过程,所以工艺不当响。
就可能会导致烧结产品弯曲变形。并且
MIM40C不锈钢采用超固相线液相烧结,在烧结1实验原料及方法
过程中可能同时存在碳含量的波动,影响产品的尺
寸精度,其烧结変形控制一直是个难点,因此440C1.1原料
不锈钢烧结尺寸精度是个亟待解决的问题。Ger
实验采用 Osprey公司生产的气雾化440C不
man在他的研究中指出,在较高的烧结温度及较快锈钢粉末,其粉末形貌如图I所示,粉末性能如表1
的升温速率下,会因为不均匀的收缩导致注射成形所示。粘结剂选用自制的油基粘结剂,主要成分为
产品的尺寸不容易控制]。有研究表明,不锈钢粉石蜡、油、热塑性聚合物等。
末中的氧含量对烧结变形有一定的影响,可以利
用以后真空烧结中的碳热还原实现脱氧控碳而減少
烧结变形。通过添加烧结相的稳定元素或添加其他
元素使其发生连续式的相变,以减缓相变时尺寸急
剧变化的现象,改善尺寸稳定性
并且40C不锈钢具有高的碳含量和高的铬含
量,所以它不可避免地会产生大块的共晶碳化物,这
些碳化物分布不均匀,大部分在晶界上析出,而且热
处理时无法消除,往往对材料的性能产生不利的影
响。因此研究影响性能和变形控制的因素,对获得
良好的注射成形40C不锈钢制品有着重要的实际
意义,本文研究了粉末装载量、烧结工艺参数、碳氧
图1440C不锈钢的粉末形貌
表1气雾化440C不锈钢粉末的性能
化学成分(质量分数)/%
比重瓶密度
费氏粒度
C
Mo
cm
17.6
1.1
0.65
0.34
0.051
Balance90%小于20pm
7.74
1.2实验过程
万能电子力学性能试验机上进行抗拉强度测试,在布洛
将合金粉末与粘结剂预先在三维旋转混合机内维硬度计上测硬度。用Leco碳、氧和氮硫分析仪测定
混合均匀,然后在密炼机混炼3h,混炼温度为热脱脂和烧结后试样的C、O含量。采用 Noran Instru
160℃,转速为50r/min,粉末装载量为57%、60%。 ment Inc生产的JEOL-JISM-5600LV扫描电镜观察粉
混炼好的料经3次棒状挤压制粒,使混合料进一步末形貌、腐蚀试样的表面形貌。
均匀密实,得到适于注射的粒状喂料。喂料经干燥
后在BOY50T2注塑机上注射成形。成形后在二氯2实验结果及分析
甲烷中先脱除部分粘结剂,然后在自制脱脂炉中将
剩余粘结剂脱除,最后在烧结炉中真空烧结得到试2.1MIM440C不锈钢的力学性能
样,炉内真空度10-3Pa以上。将烧结样在马弗