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1、(10)申请公布号 CN 102925807 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102925807 A *CN102925807A* (21)申请号 201210418170.2 (22)申请日 2012.10.26 C22C 38/16(2006.01) C22C 33/02(2006.01) B22F 1/00(2006.01) B22F 3/16(2006.01) B23B 27/14(2006.01) (71)申请人 益阳世龙新材料有限公司 地址 413000 湖南省益阳市高新区东部新区 综合服务楼 335 室 (72)发明人 彭世超 熊翔 党胜云 刘如铁 刘旭 (7。
2、4)专利代理机构 长沙市融智专利事务所 43114 代理人 颜勇 (54) 发明名称 适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料及 制备方法 (57) 摘要 适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料及 制备方法， 其材料配方按重量百分比计算为 ： 铜 1 2， 硫化锰 1-2， 二硫化钼 0.5-1， 氟化钙 0.3， 氟化镁 0.3， 石墨 0.6 0.8， 余量为铁， 其中 ： 所 述的铁、 铜和石墨组元以单质粉末的形式加入， 所 述的硫化锰、 二硫化钼、 氟化钙和氟化镁以化合物 形式加入。 其制备方法包括配料， 混料、 成型， 烧结 热处理三个步骤。 本发明制备方法简单可行， 制备 的粉末冶金铁基。
3、材料具有良好的高速精加工性能 和力学性能， 其制得的材料可满足现有高速镗削 机床对加工表面质量和刀具的使用要求， 同时， 可 实现相关家电产品对滑动轴承类零部件产品的使 用要求。本发明的应用， 可以实现以镗代磨， 显著 降低生产成本， 提高加工表面质量。 适于工业化推 广应用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 包括下述组分按重量百分比组成 ： 铜 1 2， 硫化锰 1-2， 二硫化钼。
4、 0.5-1， 氟化钙 0.3， 氟化镁 0.3， 石墨 0.6 0.8， 余量为铁。 2. 适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 包括如下步骤 ： 第一步 ： 配料 按设计的合金组分配比称量铁、 铜、 硫化锰、 二硫化钼、 氟化钙、 氟化镁、 石墨组分物料， 同时按照物料总重量的 0.7-0.9% 另外加入硬脂酸锌， 硬脂酸锌在烧结热处理过程中脱除 ； 所述铁、 铜和石墨组元以单质粉末的形式加入， 所述的硫化锰、 二硫化钼、 氟化钙和氟化镁 以化合物形式加入 ； 第二步 ： 混料、 成型 将称量好的各物料混合均匀， 置入钢模中， 以 500 700MPa 的压制压力压制得到压制 。
5、毛坯， 保压时间 1 3 秒 ； 第三步 ： 烧结热处理 在分解氨气氛环境中， 将压制毛坯加热到10501150， 保温0.5-1.5小时， 然后在 800 900保温 05-1.5 小时， 随炉冷却至 200以下出炉， 得到粉末冶金铁基材料烧结坯 体。 3. 根据权利要求 2 所述的适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 其特 征在于 ： 所述的铁过100目筛 ； 所述的铜过200目筛 ； 所述的石墨平均粒度均为20m ； 所述 的硫化锰、 二硫化钼、 氟化钙和氟化镁均过 300 目筛。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 其特征。
6、在于 ： 所述混料在 V 型混料机中进行， 混料时间 60-90 分钟。 5. 根据权利要求 4 所述的适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 其特 征在于 ： 第三步中， 加热速度为每分钟 8-10 ； 随炉冷却速度为每分钟 6-8。 6. 根据权利要求 2-5 任意一项所述的适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制 备方法， 其特征在于 ： 制得的粉末冶金铁基材料烧结坯体密度在 6.85-6.95g/cm3。 权 利 要 求 书 CN 102925807 A 2 1/4 页 3 适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料及制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种适用于高速镗削加工的。
7、粉末冶金铁基材料及制备方法。 属于粉末 冶金材料制备技术领域。 背景技术 0002 随着粉末冶金工艺技术的飞速发展， 粉末冶金铁基制品已广泛应用于汽车、 摩托 车、 家电等各领域， 精度要求也越来越高。 为保证精度要求， 工艺上常采用磨削加工， 但这种 方法效率很低， 制造成本高。现代工艺方法常以高速 （转速 12000-14000r/min） 镗削取代磨 削达到降低成本的目的。高速镗削效率高 （加工 2050mm 轴套单件只需 3-5 秒） 、 精度高 （圆度0.002-0.004mm， 直线度0.003mm， 粗糙度Rz3.2um） ， 各项数据达到或者超过了磨 削加工的精度。然而这种加工。
8、方法在普通粉末冶金铁基制品中一直未得以广泛应用， 其主 要是因为普通粉末冶金铁基材质存在体积百分比 10-20% 的孔隙， 在高速镗削加工使用过 程中， 加工刀粒刃口部位由于受到高速微动冲击的作用而极易发生崩刃和加速磨损， 从而 导致普通粉末冶金铁基材质表现出可切削性差的特点， 即便采用立方氮化硼刀粒寿命也只 有 3-5 件。通过研究开发一种适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 有助于解决高速 镗削加工条件下的粉末冶金铁基产品的表面加工质量问题和刀具使用寿命问题 , 同时实 现以镗代磨， 提高生产效率 , 显著降低制造成本。 发明内容 0003 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种适用于。
9、高速镗削加工的粉末冶金 铁基材料。 0004 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种适用于高速镗削加工的粉末冶金 铁基材料的制备方法。 0005 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 包括下述组分按重量百分比组 成 ： 0006 铜 1 2， 0007 硫化锰 1-2， 0008 二硫化钼 0.5-1， 0009 氟化钙 0.3， 0010 氟化镁 0.3， 0011 石墨 0.6 0.8， 余量为铁。 0012 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 包括如下步骤 ： 0013 第一步 ： 配料 0014 按设计的合金组分配比称量铁、 铜、 硫化锰、 二硫化钼、 氟。
10、化钙、 氟化镁、 石墨组分 物料， 同时按照物料总重量的 0.7-0.9% 另外加入硬脂酸锌， 硬脂酸锌在烧结热处理过程中 脱除 ； 所述铁、 铜和石墨组元以单质粉末的形式加入， 所述的硫化锰、 二硫化钼、 氟化钙和氟 说 明 书 CN 102925807 A 3 2/4 页 4 化镁以化合物形式加入 ； 0015 第二步 ： 混料、 成型 0016 将称量好的各物料混合均匀， 置入钢模中， 以 500 700MPa 的压制压力压制得到 压制毛坯， 保压时间 1-3 秒 ； 0017 第三步 ： 烧结热处理 0018 在分解氨气氛环境中， 将压制毛坯加热到10501150， 保温0.5-1.5。
11、小时， 然 后在 800 900保温 05-1.5 小时， 随炉冷却至 200以下出炉， 得到粉末冶金铁基材料烧 结坯体。 0019 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 所述的铁过 100 目 筛 ； 所述的铜过 200 目筛 ； 所述的石墨平均粒度均为 20m ； 所述的硫化锰、 二硫化钼、 氟化 钙和氟化镁均过 300 目筛。 0020 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 所述混料在 V 型混 料机中进行， 混料时间 60-90 分钟。 0021 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 第三步中， 加热速 度为每分钟 8-10 ； 随。
12、炉冷却速度为每分钟 6-8。 0022 本发明适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料的制备方法， 制得的粉末冶金铁 基材料烧结坯体密度在 6.85-6.95g/cm3。 0023 本发明的粉末冶金铁基材料中固体润滑剂硫化锰和二硫化钼含量较高， 可以在高 速切削过程中形成固体润滑膜， 氟化钙和氟化镁还具有助切削的作用， 可以很大程度上抵 消粉末冶金铁基材质中所存在孔隙的消极影响， 减小刀粒的磨损， 因而高速切削性能优异 ； 同时， 本发明的粉末冶金铁基材料密度在 6.85-6.95g/cm3之间， 力学性能适中。本发明的 材料采用粉末冶金技术制备， 可以节约原材料， 适于规模生产， 制造成本低。本。
13、发明由于采 用上述组分配比及制备方法， 所制备的材料含有比例恰当的成分组元， 铁素体、 珠光体、 硫 化物、 氟化物等组织分布均匀， 相对于很多其它粉末冶金铁基材料， 在高速切削加工过程中 刀粒润滑条件良好且微动冲击磨损更小， 因此其高速切削性能有大幅提高而制造成本基本 持平。 0024 本发明具有以下优点 ： 具有稳定可靠的高速镗削加工性能， 能够大幅延长刀具使 用寿命， 显著降低加工成本。 0025 综上所述， 本发明制备的一种适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料具有优异 的高速镗削加工性能和适中的力学性能， 其制备方法简单可行， 制得的材料可满足现有高 速镗削机床的加工要求和实现相关家电。
14、产品对滑动轴承类零部件产品的使用要求。 附图说明 0026 附图 1 是本发明实施例 1 制备的粉末冶金铁基材料的金相照片 ； 0027 附图 2 是本发明实施例 2 制备的粉末冶金铁基材料的金相照片 ； 0028 附图 3 是本发明实施例 3 制备的粉末冶金铁基材料的金相照片 ； 0029 从附图 1 中可以看出， 实施例 1 制备的粉末冶金铁基材料微观组织结构为 ： 铁素 体、 珠光体、 硫化物和孔隙。 0030 从附图 2 中可以看出， 实施例 2 制备的粉末冶金铁基材料微观组织结构为 ： 铁素 说 明 书 CN 102925807 A 4 3/4 页 5 体、 珠光体、 硫化物和孔隙。。
15、 0031 从附图 3 中可以看出， 实施例 3 制备的粉末冶金铁基材料微观组织结构为 ： 铁素 体、 珠光体、 硫化物和孔隙。 具体实施方式 0032 下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。 0033 实施例 1 0034 制备一种适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 其中 ： 铁 96wt%， 铜 1wt%， 硫 化锰1wt%， 二硫化钼0.8wt%， 氟化钙0.3wt%， 氟化镁0.3wt%， 石墨0.6wt%。 其制备工艺包括 如下步骤 ： 将称量好的各物料投入 V 型混料机中混料时间 60 分钟 ； 在钢模中压制毛坯， 压 制压力500MPa， 保压时间3秒 ； 在分解氨气氛环。
16、境中， 加热速度为每分钟8-10将压制毛坯 从室温升温均匀加热到 1050保温 1 小时， 然后在 800 900保温 1 小时， 之后均匀冷却 至 200以下出炉， 得到烧结粉末冶金铁基材料。 0035 本实施例制备的烧结粉末冶金铁基材料的性能 ： 密度 6.90g/cm3， 硬度 70 90HB, 拉伸强度 280 320MPa ； 高速镗削加工性能良好， 采用立方氮化硼刀粒加工时， 通过粗糙度 仪测定材料表面粗糙度为 Rz2.0-2.8m, 将该材料制成 251850mm 轴套进行单次 进刀量为 0.10mm 的内孔高速镗时， 刀粒使用寿命可达 580 件轴套， 可以完全满足高速镗削 加。
17、工对刀粒使用寿命和被加工面的表面质量要求。 0036 实施例 2 0037 制备一种适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 其中 ： 铁 95wt%， 铜 2wt%， 硫 化锰1wt%， 二硫化钼0.8wt%， 氟化钙0.3wt%， 氟化镁0.3wt%， 石墨0.6wt%。 其制备工艺包括 如下步骤 ： 将称量好的各物料投入 V 型混料机中混料时间 60 分钟 ； 在钢模中压制毛坯， 压 制压力600MPa， 保压时间3秒 ； 在分解氨气氛环境中， 加热速度为每分钟8-10将压制毛坯 从室温升温均匀加热到 1100保温 1 小时， 然后在 800 900保温 1 小时， 之后均匀冷却 至 20。
18、0以下出炉， 得到烧结粉末冶金铁基材料。 0038 本实施例制备的烧结粉末冶金铁基材料的性能 ： 密度 6.95g/cm3， 硬度 80-100HB, 拉伸强度 320-380MPa ； 高速镗削加工性能良好， 采用立方氮化硼刀粒加工时， 通过粗糙度 仪测定材料表面粗糙度为Rz 1.8-2.6m,将该材料制成251850mm轴套进行单次 进刀量为 0.10mm 的内孔高速镗时， 刀粒使用寿命可达 630 件轴套， 可以完全满足高速镗削 加工对刀粒使用寿命和被加工面的表面质量要求。 0039 实施例 3 0040 制备一种适用于高速镗削加工的粉末冶金铁基材料， 其中 ： 铁 94wt%， 铜 2。
19、wt%， 硫 化锰2wt%， 二硫化钼0.6wt%， 氟化钙0.3wt%， 氟化镁0.3wt%， 石墨0.8wt%。 其制备工艺包括 如下步骤 ： 将称量好的各物料投入 V 型混料机中混料时间 90 分钟 ； 在钢模中压制毛坯， 压 制压力700MPa， 保压时间3秒 ； 在分解氨气氛环境中， 加热速度为每分钟8-10将压制毛坯 从室温升温均匀加热到 1050保温 1 小时， 然后在 800 900保温 1 小时， 之后均匀冷却 至 200以下出炉， 得到烧结粉末冶金铁基材料。 0041 本实施例制备的烧结粉末冶金铁基材料的性能 ： 密度 6.85g/cm3， 硬度 70 90HB, 拉伸强度 270 310MPa ； 高速镗削加工性能良好， 采用立方氮化硼刀粒加工时， 通过粗糙度 说 明 书 CN 102925807 A 5 4/4 页 6 仪测定材料表面粗糙度为Rz 1.7-2.4m,将该材料制成251850mm轴套进行单次 进刀量为 0.10mm 的内孔高速镗时， 刀粒使用寿命可达 680 件轴套， 可以完全满足高速镗削 加工对刀粒使用寿命和被加工面的表面质量要求。 说 明 书 CN 102925807 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102925807 A 7 。