[发明专利]一种用于钻孔制锁的石墨基粉末冶金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于钻孔制锁的石墨基粉末冶金材料及其制备方法，属于锁具技术领域。本发明的用于钻孔制锁的石墨基粉末冶金材料，其化学成分按质量百分比计为：Fe95.5～97.2wt％，C1.5～2.0wt％，Si0.05～0.3wt％，Al 1.2～2.0wt％，其余为不可避免的微量杂质；其制备过程为：预合金Fe‑Si‑Al粉末材料制备、原料混合、生坯压制成型和高温烧结。本发明的石墨基粉末冶金材料既可满足锁具的清洁、可连续工业化生产需求，又能满足锁具的连续化钻孔和切削加工要求，因此可用于生产挂锁或葫芦锁等锁具材料。

技术领域

本发明属于锁具技术领域，更具体地说，涉及一种粉末冶金制备易钻孔石墨基锁体材料的方法。

背景技术

挂锁是锁具世界中最古老、最庞大的家族，其它锁具都是从挂锁这门类中繁衍、派生而来的。浙江浦江县是目前我国挂锁、葫芦锁生产和销售的最大集散地，其每年生产出的挂锁、葫芦锁超过30万吨。锁体按材质主要分为不锈钢锁、铜锁、铁锁和锌合金锁，其中铁质锁体因价格低、钻孔加工性能好，使用最为普遍，因此产量也最大。

目前，市面上铁质锁体的材质以HT200灰口铸铁为主，其主要原因是灰口铸铁中存在的大量具有润滑和应力集中源作用的石墨粒子可以保证其材质具有良好的钻孔加工性能，同时钻孔过程形成的粉状屑可快速导出钻孔过程钻头头部积聚的热量，提高钻头寿命。灰口铸铁虽然钻孔加工性能优良，但塑性、韧性较低，难以进行锻造和轧制加工，因此主要采用冲天炉熔炼+模铸成型工艺进行生产，该工艺不但消耗大量的电力，而且对环境污染较大。

公布号为CN101899555A、CN101906597A、CN106947907A、CN107904377A的申请案通过优化合金元素成分和轧制、热处理工艺可以获得较高比例的石墨粒子，成功制备出了切削性能和冷、热成型性能优良的石墨易切削钢，但其所得钢的硬度较高且钢中易切削相石墨粒子数量较少、尺寸较小，在进行高速钻孔时仍具有抗力大、排屑慢、钻头升温快等缺陷，因此无法满足挂锁或葫芦锁的连续化钻孔加工要求。

本申请的发明人先前研究得到一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢(具体见申请号为2021108002950的专利)，该高碳高铝钢的化学成分按质量百分比计为：C：1％～1.5％，Si：0.3％～0.6％，Mn：0.2％～0.6％，P：0.01％～0.04％，S：0.02％～0.04％，Bi：0.0 3％～0.0 6％，Al：1.5％～2.5％，N：0.003％～0.006％，Ti：0～0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质，且控制组分中的Si+Al≥2.4％。其制备过程为：按照设定的化学成分冶炼铸成铸锭，铸锭高温均质化处理后锻造成钢坯，钢坯通过热轧、保温、淬火、回火和抛丸处理，获得硬度低、均匀分布大量1～10μm石墨粒子的铁素体组织。该申请案中高碳高铝钢的制备方法符合铸、轧一体化工艺条件，可实现连续化大规模生产，其产品的钻孔性能能够满足连续化钻孔加工要求，从而可替代现有HT200灰口铸铁锁体材料，但该产品只能满足低转数(≤2500r/min)下的连续化钻孔要求，在高速钻孔时仍易造成钻头折断。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有挂锁或葫芦锁用锁具材料在钻孔加工过程中的压下抗力较大或断屑能力较差，从而直接恶化钻头寿命和钻孔效率，进而导致加工成本急剧增加的不足，提供了一种用于钻孔制锁的石墨基粉末冶金材料及其制备方法。本发明的石墨基粉末冶金材料既可满足锁具的清洁、可连续工业化生产需求，又能满足锁具的连续化钻孔和切削加工要求，因此可用于生产挂锁或葫芦锁等锁具材料。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种用于钻孔制锁的石墨基粉末冶金材料，其化学成分按质量百分比计为：Fe95.5～97.2wt％，C1.5～2.0wt％，Si0.05～0.3wt％，Al 1.2～2.0wt％，其余为不可避免的微量杂质。

本发明中主要元素的作用机理：