[发明专利]含钒的粉状冶金粉末及其使用方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月6日提交的美国临时申请号61/472,262的利益，其全部内容在此引为参考。

技术领域

本发明涉及包含钒的改进的粉末冶金组合物。

背景技术

粉末冶金组合物在金属部件制造中正获得越来越多的应用。因此，对于改进的、能提供强度提高的烧结部件并且对烧结部件的性质没有负面影响的组合物，存在着需求。

发明概述

本发明涉及冶金粉末组合物，其包含以所述冶金粉末组合物的重量计至少90%的铁基冶金粉末；以及至少一种添加剂，其是包含钒的预制合金；其中所述组合物中钒的总含量为所述组合物重量的约0.05%至约1.0%。还描述了制造这些组合物的方法以及使用这些组合物制备的压实制品。

附图说明

图1示出了本发明的包含ANCORSTEEL30HP+0.7重量%石墨+Fe-V预制合金（80%钒）的实施方式的极限抗拉强度随烧结温度变化的比较。

图2示出了本发明的包含ANCORSTEEL30HP+0.7重量%石墨+Fe-V-Si预制合金（5%钒，19%硅）的实施方式的极限抗拉强度随烧结温度变化的比较。

图3示出了在包含（▲）ANCORSTEEL30HP+Fe-V-Si预制合金（沿着顶部x轴示出不同量的V）+0.7重量%石墨，（■）ANCORSTEEL30HP+Fe-V预制合金（沿着顶部x轴示出不同量的V）+0.7重量%石墨和（●）ANCORSTEEL HP（沿着底部x轴示出不同量的Mo）+0.7重量%石墨的实施方式中，烧结屈服强度的比较。

图4示出了在包含不同量的镍和（■）ANCORSTEEL1000B+0.7重量%石墨+3.5重量%Fe-V-Si预制合金（5%钒，19%硅），（◆）ANCORSTEEL1000B+0.7重量%石墨+0.2重量%Fe-V预制合金（80%钒）以及（●）ANCORSTEEL1000B+0.7重量%石墨的实施方式中，经受热处理后的极限抗拉强度的比较。

图5示出了不同量的碳和ANCORSTEEL30HP与不同量的碳和本发明的实施方式ANCORSTEEL30HP+Fe-V-Si预制合金之间的极限抗拉强度和伸长率的比较。

图6示出了ANCORSTEEL30HP、50HP和85HP与本发明的实施方式ANCORSTEEL30HP+0.16重量%钒相比的淬透性。

图7A示出了Fe+0.3重量%Mo+0.65%碳（烧结态）的显微结构。

图7B示出了本发明的实施方式Fe+0.3重量%Mo+0.3重量%钒+0.65%碳（烧结态）的显微结构。

图8A示出了本发明的实施方式Fe-0.3重量%Mo-0.7重量%石墨（热处理过的）的粒度。

图8B示出了本发明的实施方式Fe-0.3重量%Mo-0.7重量%石墨-0.14重量%V（热处理过的）的粒度。

示例性实施方式的详细描述

可能包含钒的铁基组合物以前已描述在例如美国专利号5,782,954、5,484,469、5,217,683、5,154,881、5,108,493和国际公布WO10/107372和WO09/085000中。然而，现在已发现，当将钒以本文中描述的量和形式掺入到组合物中时，为从这样的组合物制备的金属部件的性质提供了显著且出人意料的改进。

更具体来说，现在已发现，向铁基冶金粉末以本文中描述的量并且最优选地采取预制合金的形式添加钒（V），改进了使用这样的铁基粉末制备得到的压实制品的机械性质。在本发明的范围内，铁基冶金粉末组合物包含以所述铁基冶金粉末组合物的重量计约0.05重量%至约1.0重量%之间的钒。本发明的某些实施方式包括以冶金粉末组合物的重量计约0.1重量%至约0.5重量%之间的钒。本发明的优选实施方式包括以冶金粉末组合物的重量计少于约0.3重量%的钒。本发明的示例性实施方式包括以冶金粉末组合物的重量计约0.1至约0.2重量%的钒。

可以使用本文中描述的任一方法或其组合向铁基粉末添加钒，以形成本发明的冶金粉末组合物。钒可以以至少一种添加剂的形式向铁基粉末添加，所述添加剂是包含钒的预制合金。当在本文中使用时，本发明的“预制合金”添加剂如下制备：将添加剂的组成成分熔化以形成均质熔体，然后将熔体雾化，由此雾化的液滴在固化后形成预制合金添加剂。水雾化是用于生产本发明的预制合金添加剂的优选雾化技术，尽管也可以使用本领域已知的其他雾化技术。