粉末冶金高速钢制备技术的探索研究

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1、北京科技大学硕士学位论文摘要高速钢具有高的硬度、强度和韧性，是目前最为广泛应用的工具材料之一。粉末冶金法消除了传统冶炼高速钢中出现的碳化物偏析和晶粒异常长大的缺陷，可以获得具有良好的微观组织与性能的高速钢。本课题研究了热等静压工艺制备T15高速钢和喷射成形工艺制备M3高速钢，研究结果表明:热等静压工艺可以制备出碳化物细小且均匀分布、结构致密、性能优良的T15高速钢;喷射成形工艺可以在很短的工艺流程内制备出主体致密、氧含量低的M3高速钢，但是实验工艺参数还需要进一步调整，才能制备出组织良好的高速钢沉积坯。本研究采用惰性气体(从)雾化制备T15高速钢粉末，气雾化

2、高速钢粉末大部分为球形，但粘接较严重.粒度细(Dso为44.4pm)，松装密度与振实密度较高(4.2g/cm'和5.8g/cm').T15高速钢雾化粉末主要成分与原料比较几乎没有变化，但是氧、氮含量明显增加，氧含量小于l00ppm。将高速钢粉末合批、筛分、装套、震实、脱气抽真空、焊封，进入热等静压机内压实。热等静压后的T15高速钢密度为8.2g/ccn'，为理论密度的99.9%;x含量为“2ppm,氧含量为160ppm。锻轧后在不同温度下淬火，组织中碳化物分布均、细小弥散。1180℃左右淬火加回火组织中晶粒细小，碳化物数量较多，较细小弥散。1220℃和124

3、01C淬火回火后晶粒尺寸有少许增大，碳化物数量有所减少，尺寸增大。560℃回火4次后高速钢试样硬度值变化很小，随着淬火温度上升，在HRC66-HRC67之间呈上升趋势。不同热处理工艺后其抗弯强度均比同种热处理条件下的铸造高速钢高，最多高出880MPa.在1180℃淬火加560℃回火4次后的热等静压试样抗弯强度达到4400MPa,喷射成形工艺制备的M3高速钢试样氮含量为300ppm，氧含量只有30ppm。高速钢沉积坯主要由马氏体、奥氏体、两种类型(M6C型和MC型)的碳化物组成。基体主要为马氏体，奥氏体含量较少。其组织中有较粗大的M6C型碳化物组织位于晶界处，

4、严重的形成了网状。而球形细小的MC型碳化物组织则在整个组织中均匀弥散分布，钒是形成MC型碳化物的主要元素。在沉积坯顶部和侧面有较多小区域的骨骼状共晶莱氏体。高速钢沉积坯整体致密，除顶部、侧面、底部的部分区域以及心部偏上区域，相对密度都可以达到1000/0，致密区域约占沉积坯整个断面面积的80%e关键词:粉末冶金高速钥，热等静压，喷射成形(i)北京科技大学硕士学位论文TheManufacturingProcessofPowderMetalurgyHighSpeedSteelAbstradHighspeedsteelisanextremelyversatilet

5、oolsteelwhichhashighhardness,strengthandtoughness.Becausepowdermetalurgycaneliminatesegregationofcarbideandabnormalgrowthofgrainwhichisinevitableforconventionalingotprocessing,itiswidelyusedtoproducehighspeedsteelwithfinemicrosbuctueandbettermechanicalproperties.Inthispaper,twokind

6、powdermetallurgyprocesses,hotisostaticpressingandsprayformingwerestudied.Towgradesofhighspeedsteels,T15andM3II,werehotisostaticpressedandsprayform喊respectively.TherawmaterialswererefinedbyESH.T15canbeproducedwithfinemicrostructureandbetermechanicalpropertiesbyhotisostaticpressingwh

7、ileM3IIcanbeproducedwithhighrelativedensity,butonly妙amoresuitableprocessingcanM311biletbeproducedwithfinemicrostructure.SEMmicroscopicobservationresultsshowthatnitrogenatomizedhighspeedsteelpowd.二largelyroundinshape,theparticlesize口劝is44.4Nrn,andapparentdensityandtapdensity二4.2g/cm

8、iand5.234g/cm'，respectivel