权利要求
1.一种
粉末冶金材料，其特征在于，按重量百分比计，包括：
C：0.9～1.2wt.%，Cr：19～22wt.%，Ni：1～5wt.%，Mo：2～5wt.%，Cu：0～3wt.%，V：0.5～1.2wt.%，Si：0.7～1wt.%，Nb：0～1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的
粉末冶金材料，其特征在于，所述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
C：1.0～1.1wt.%，Cr：20～20.5wt.%，Ni：3～3.5wt.%，Mo：3.5～3.8wt.%，Cu：2～3wt.%，V：0.8～1.1wt.%，Si：0.9～1wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于，所述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
C：1.1wt.%，Cr：20.5wt.%，Ni：3.5wt.%，Mo：3.8wt.%，V：1.1wt.%，Cu：3wt.%，Si：0.9wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于：所述粉末冶金材料的粒度为0.5～15μm。
5.一种高温轴套的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将权利要求1所述的粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于所述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;
将所述颗粒状喂料通过注射成型得到成型坯;
将所述成型坯依次进行脱脂、烧结和机加工，得到所述高温轴套。
6.如权利要求5所述的高温轴套的制备方法，其特征在于：所述粉末冶金材料与所述有机粘接剂的质量比为(80～90)：(10～20)。
7.如权利要求6所述的高温轴套的制备方法，其特征在于：所述粉末冶金材料与所述有机粘接剂的质量比为85：15，所述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物。
8.如权利要求5所述的高温轴套的制备方法，其特征在于，将所述成型坯进行脱脂，具体包括：
将所述成型坯置于脱脂炉，并在90-100℃进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯。
9.如权利要求8所述的高温轴套的制备方法，其特征在于，将所述成型坯进行烧结，具体包括：
将所述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1250-1350℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材。
10.一种高温轴套，其特征在于：所述高温轴套由权利要求5-9任一项所述的制备方法制备得到。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及粉末冶金材料技术领域，特别涉及一种粉末冶金材料、高温轴套及其制备方法。
背景技术
[0002]目前，EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)阀的阀体中间为发动机废气通道，工作温度始终保持高温，最高达750℃，中心轴安装在垂直于气流通道方向的中心，其上下两端均与轴套间隙配合，两个轴套均与阀体过盈压紧，阀片与中心轴固定连接，当EGR阀工作时，中心轴在可控力矩驱动下做有限幅度地转动，带动阀片同步转动，以调节通道开度，转动时，中心轴与轴套滑动摩擦。此外，中心轴还会轴向窜动，且阀片与轴同步动作，阀片上下沿会冲击轴套端面并与之摩擦。因此，基于功能需要，轴套需具有良好的高温耐磨性、强度及耐腐蚀性。
[0003]相关技术中，粉末冶金轴套多采用300系或400系不锈钢粉末经过冷压烧结制成。但是，上述粉末冶金材料制得的轴套高温耐磨性较低，且表观硬度不足，在高温工况下会产生异常磨损，导致结构精度丧失、影响功能。
发明内容
[0004]本申请提供一种粉末冶金材料、高温轴套及其制备方法，以解决相关技术中粉末冶金材料制得的轴套高温耐磨性较低，且表观硬度不足的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种粉末冶金材料，按重量百分比计，包括：
[0006]C：0.9～1.2wt.%，Cr：19～22wt.%，Ni：1～5wt.%，Mo：2～5wt.%，Cu：0～3wt.%，V：0.5～1.2wt.%，Si：0.7～1wt.%，Nb：0～1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0008]C：1.0～1.1wt.%，Cr：20～20.5wt.%，Ni：3～3.5wt.%，Mo：3.5～3.8wt.%，Cu：2～3wt.%，V：0.8～1.1wt.%，Si：0.9～1wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0010]C：1.1wt.%，Cr：20.5wt.%，Ni：3.5wt.%，Mo：3.8wt.%，V：1.1wt.%，Cu：3wt.%，Si：0.9wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0011]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0012]C：1wt.%，Cr：20wt.%，Ni：3wt.%，Mo：3.5wt.%，Cu：2wt.%，V：0.8wt.%，Si：1wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质
[0013]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0014]C：1.2wt.%，Cr：22wt.%，Ni：5wt.%，Mo：5wt.%，V：1.2wt.%，Si：0.7wt.%，Nb：1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0015]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0016]C：0.9wt.%，Cr：19wt.%，Ni：1wt.%，Mo：2wt.%，V：0.5wt.%，Si：1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0017]结合第一方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料的粒度为0.5～15μm。
[0018]第二方面，本申请提供了一种高温轴套的制备方法，上述高温轴套的制备方法具体包括：
[0019]将上述的粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;
[0020]将上述颗粒状喂料通过注射成型得到成型坯;
[0021]将上述成型坯依次进行脱脂、烧结和机加工，得到上述高温轴套。
[0022]结合第二方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料与上述有机粘接剂的质量比为(80～90)：(10～20)。
[0023]结合第二方面，在一种实施方式中，上述粉末冶金材料与上述有机粘接剂的质量比为85：15，上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物。
[0024]结合第二方面，在一种实施方式中，将上述成型坯进行脱脂，具体包括：
[0025]将上述成型坯置于脱脂炉，并在90-100℃进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯。
[0026]结合第二方面，在一种实施方式中，将上述成型坯进行烧结，具体包括：
[0027]将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1250-1350℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材。
[0028]第三方面，本申请提供了一种高温轴套，上述高温轴套由上述的制备方法制备得到
[0029]本申请的粉末冶金材料、高温轴套及其制备方法，由于Cr具有提供材料耐腐蚀性、高温强度的基础作用，通过增加Cr的含量，还可进一步加大铬的碳化物形成，以增加材料整体强度并改善抗氧化性;通过Ni可提高热力学稳定性、抗氧化性，且具有使Fe-Cr-Ni(Mo)系高强度材料保持延性和韧性的作用;增加Mo含量，通过固溶强化提高高温强度、抗蠕变性能，可以减少确保钝化所需的氧化强度，并可降低钝化膜的剥落倾向，以提高抗氧化、点蚀、间隙腐蚀性能;此外，通过V可增加碳化物的形成，增加耐磨性、热强性，提升抗蠕变性能。因此，通过精确控制Cr、Ni、Mo、V的含量，可获得足够的高温耐磨性、耐腐蚀性及高温稳定性，能解决相关技术中粉末冶金材料制得的轴套高温耐磨性较低，且表观硬度不足的问题。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本申请实施例提供的高温轴套的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0032]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]本申请实施例提供一种粉末冶金材料，该粉末冶金材料中，Cr具有提供材料耐腐蚀性、高温强度的基础作用，通过增加Cr的含量，还可进一步加大铬的碳化物形成，以增加材料整体强度并改善抗氧化性;通过Ni可提高热力学稳定性、抗氧化性，且具有使Fe-Cr-Ni(Mo)系高强度材料保持延性和韧性的作用;增加Mo含量，通过固溶强化提高高温强度、抗蠕变性能，可以减少确保钝化所需的氧化强度，并可降低钝化膜的剥落倾向，以提高抗氧化、点蚀、间隙腐蚀性能;此外，通过V可增加碳化物的形成，增加耐磨性、热强性，提升抗蠕变性能。通过精确控制Cr、Ni、Mo、V的含量，以获得足够的高温耐磨性、耐腐蚀性及高温稳定性，能解决相关技术中粉末冶金材料制得的轴套高温耐磨性较低，且表观硬度不足的问题。
[0034]本申请提供的粉末冶金材料，按重量百分比计，包括：
[0035]C：0.9～1.2wt.%，Cr：19～22wt.%，Ni：1～5wt.%，Mo：2～5wt.%，Cu：0～3wt.%，V：0.5～1.2wt.%，Si：0.7～1wt.%，Nb：0～1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0036]本申请提供的一些实施例中，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0037]C：1.0～1.1wt.%，Cr：20～20.5wt.%，Ni：3～3.5wt.%，Mo：3.5～3.8wt.%，Cu：2～3wt.%，V：0.8～1.1wt.%，Si：0.9～1wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0038]本实施例中，配入更高的Cr和Mo，以增加材料强度、耐腐蚀性乃至改善轴套高温耐磨性，Cr、Mo属促进形成铁素体元素，C、Ni属奥氏体形成元素，Cr、Mo含量增加，将缩小奥氏体相区，因此，为避免促使δ铁素体的形成而产生不利影响，同时加入一定量的Ni，并在高碳含量下，共同作用平衡相成分，以优化材料性能。进一步地，配合加入一定量的V，以提高热强性、增加高温耐磨性。即，通过增加Cr、Ni、Mo、V的含量，各组分共同作用，实现提高材料高温强度、回火稳定性和耐腐蚀性能的目的，以满足制得零件高温工况下耐磨、耐腐蚀的功能要求。
[0039]进一步地，随着C、Cr、Mo，V含量的增加，上述粉末冶金材料制得的零件耐腐蚀性和耐磨性均较好。然而，在C、Cr和Mo的含量过高时，即使Ni含量达到5wt.%，零件整体性能提升速率仍然趋于平缓，且过高的元素添加比例，还会影响零件机加工的工艺性，导致机加工的工艺性降低，综合成本提高。因此，优选地，上述粉末冶金材料按重量百分比计，包括：
[0040]C：1.1wt.%，Cr：20.5wt.%，Ni：3.5wt.%，Mo：3.8wt.%，Cu：3wt.%，V：1.1wt.%，Si：0.9wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0041]在上述实施例的基础上，本实施例中，上述粉末冶金材料的粒度为0.5～15μm。
[0042]本实施例中，通过将粉末冶金材料的粒度控制在0.5～15μm，更有利于后续加工时有机粘接剂的均匀附着。
[0043]本实施例中，上述粉末冶金材料，以440预合金粉作为基础粉，再以中间合金(如Cr、Mo、V、Nb等)形式或者元素粉(如Ni、石墨)形式加入合金元素，并配齐成分。
[0044]可选地，上述440预合金粉按其重量百分比计，包括：C：0.75～1.2wt.%，Cr：16～18wt.%，Ni：0～0.5wt.%，Mo：0.5～0.75wt.%，Si：0.7～1.2wt.%，Nb：0～1wt.%。
[0045]可选地，Cr以铬铁中间合金的形式加入，Mo以钼铁中间合金的形式加入，V以钒铁中间合金的形式加入。
[0046]可选地，Cu以元素粉的形式加入。
[0047]本实施例的粉末冶金材料，合金元素通过混合形式加入，即既有合金化粉形式，又有元素粉形式，可有效提高材料的强度、耐腐蚀性、高温性能。此外，部分元素含量以合金状态加入，可使合金化更加充分。
[0048]本实施例中，烧结过程以固相反应和变化为主，与铸造过程相比，元素添加量对440基础材质的组织类型影响较小，且本实施例所用的元素添加量对440基础材质铬当量、镍当量的平衡影响较小。
[0049]一些实施例中，可采用440不锈钢金属粉末制备轴套，440属于高碳高铬马氏体型不锈钢，可通过热处理稳定获得马氏体型组织，其特点是高强度和高硬度。但是，其体心立方晶体结构，在超过600℃的高温下，强度会急剧下降而影响耐磨性，1000h发动机热机台架，轴套轴向磨损量接近1.2mm，导致结构精度丧失，进而影响EGR阀的功能。此外，其在特定高温腐蚀工况下耐腐蚀性、延性也相对不足。
[0050]本实施例中，在440不锈钢基础上，增加和配置合金元素含量，可提升材料耐腐蚀和耐磨性，达到匹配工况的能力，具体地，本实施例的轴套用于重型柴油发动机高温EGR阀，可适用于高温(大于700℃)、高流速压力气体、柴油燃烧气体介质、无润滑滑动摩擦工况，经过1000h发动机热机台架，轴套与阀片之间的磨损量不超过0.5mm，满足产品设计要求，解决了前述技术问题。
[0051]如图1所示，本申请提供一种高温轴套的制备方法的实施例，该制备方法包括以下步骤：
[0052]S1.将上述的粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;
[0053]S2.将上述颗粒状喂料通过MIM(Metal Powder Injection Molding Technology，金属注射成型技术)注射成型得到成型坯;
[0054]S3.将上述成型坯依次进行脱脂、烧结和机加工，得到上述高温轴套。
[0055]本实施例中，固体金属粉末的粒度为0.5～15μm，上述粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合，加热到一定温度至有机粘接剂融化，并使粉末冶金材料均匀地被有机粘接剂涂覆，再冷却破碎形成颗粒状喂料。有机粘接剂在受热时具有流变性和润滑性，即有机粘接剂起载体作用，在后续注射时可带动粉末冶金材料流动、充型，其与粉末冶金材料不发生化学反应，且易于脱除。
[0056]可选地，还可以预合金化马氏体型不锈钢粉为基粉，配以符合上述粉末冶金材料成分配比的其他粉末，其他粉末主要以元素粉形式加入。
[0057]进一步地，颗粒状喂料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料(150℃左右)，在适当注射压力下注入模具型腔中，得到成型坯。注射口布置在轴套外壁或者大端，还可一型多件提高效率。
[0058]本实施例中，粉末冶金材料属孔隙材料，是非致密的，其孔隙占比越小，即越致密，通常用相对密度衡量，即实际密度与理论密度之比。由于高含量的合金元素会降低粉末压缩性、从而降低材料密度、对力学性能有抵消作用。
[0059]因此，通过将上述粉末冶金材料得到的颗粒状喂料经过MIM注射成型，一方面，不仅可提高成型坯的致密度，使相对密度≥95%、接近全致密，还可有效提高制得零件的表观硬度，也即提高了强度、耐磨性，改善力学性能。另一方面，消减了粉末料压缩性影响密度的顾虑，部分合金元素可以以预合金化状态为主加入，并通过烧结，使合金化更加充分，进一步改善最终零件的耐腐蚀性。
[0060]本申请提供的一些实施例中，上述粉末冶金材料与上述有机粘接剂的质量比为(80～90)：(10～20)。
[0061]进一步地，上述粉末冶金材料与上述有机粘接剂的质量比为85：15，上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物。
[0062]本申请提供的一些实施例中，上述步骤S3中，将上述成型坯进行脱脂，具体包括：
[0063]将上述成型坯置于脱脂炉，并在90-100℃进行催化脱脂，使有机粘接剂分解并脱除，得到去除有机粘接剂的脱脂坯。
[0064]本申请提供的一些实施例中，上述步骤S3中，将上述成型坯进行烧结，具体包括：
[0065]将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1250-1350℃下进行烧结，以实现充分合金化和致密化，得到具有金属强度的毛坯，且其相对密度不小于95%。
[0066]可选地，上述烧结后的坯材可通过机加工得到高温轴套，或者通过整形得到高温轴套。
[0067]其中，可通过机加工对零件端面、内孔和外圆进行少量车削，达到零件几何精度要求，或者通过整形替代机加工，即在模具中，通过压力实现少量变形，达到几何精度。
[0068]本实施例中，基于Cr对耐腐蚀性的基础作用，再增加Cr含量可相应加大铬的碳化物形成，以相应地改善抗氧化性提高耐腐蚀性;通过Ni提高热力学稳定性、抗氧化性，且具有使Fe-Cr-Ni(Mo)系高强度材料保持延性和韧性;增加Mo含量以强化材料，且还可增加热强性、回火稳定性，并促进钝化作用，改善耐腐蚀性;添加V在高温烧结条件下产生合金化形成碳化物，提高材料热强性和高温稳定性，乃至改善高温耐磨性。
[0069]本实施例的制备方法，利用MIM工艺优势，即对合金元素在原料粉中的化合状态不敏感，既可以用合金化的原料粉，也可以采用元素粉的形式，配合以预合金化原料粉的方式加入合金元素，即在马氏体型不锈钢配方基础上，增加Cr、Ni、Mo、V合金元素含量，并通过烧结，使合金化更充分，不仅可改善强度并提高高温耐腐蚀性、高温稳定性，还可实现轴套的高密度，以通过提高致密度提升强度、改善高温耐磨性。
[0070]本申请还提供一种高温轴套的实施例，其特征在于：上述高温轴套由上述的制备方法制备得到。
[0071]本实施例中，该高温轴套的密度≥7.3g/cm3，表观硬度≥228HV5。将该高温轴套应用于商用车重型柴油发动机用高温EGR阀时，使用1000h发动机热机台架后，轴套与阀片之间的磨损量不超过0.5mm，使用寿命大大提高。
[0072]本实施例的高温轴套还可用于结构、工况类似的涡轮增压器、排气制动阀中。
[0073]下面结合实施例对本申请提供的技术方案进行详细说明。
[0074]如无特殊说明，实施例与对比例1中均按如下方法制备而成：
[0075]首先，将粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;
[0076]然后，将颗粒状喂料通过MIM注射成型得到成型坯;
[0077]最后，将成型坯依次进行脱脂、烧结和机加工，得到轴套样件。
[0078]对比例2按冷压-烧结成型工艺制备而成：
[0079]首先，将粉末冶金材料加入常温模具，用高压压实成密实型坯;
[0080]然后送入烧结炉中烧结一定时间，最后经冷却和机加工，得到轴套样件。
[0081]实施例1：
[0082]本申请实施例1提供了一种粉末冶金材料及高温轴套，该粉末冶金材料按重量百分比计，包括：C：0.9wt.%，Cr：19wt.%，Ni：1wt.%，Mo：2wt.%，V：0.5wt.%，Si：1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0083]上述高温轴套的制备方法具体如下：
[0084]首先，以质量比为90：10将该粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物;
[0085]其次，将颗粒状喂料通过注射成型得到成型坯;
[0086]再次，将成型坯置于脱脂炉，并在95℃左右进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯;
[0087]然后，将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1230℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材;
[0088]最后，将上述坯材进行机加工得到高温轴套。
[0089]实施例2～4的粉末冶金材料与实施例1的不同，实施例2～4高温轴套与实施例1的制备方法相似，MIM注射成型、脱脂、烧结的参数均相同，粉末冶金材料与有机粘接剂的比例不同，具体不同见如下描述及表1。
[0090]实施例2
[0091]本申请实施例2提供了一种粉末冶金材料及高温轴套，该粉末冶金材料按重量百分比计，包括：C：1wt.%，Cr：20wt.%，Ni：3wt.%，Mo：3.5wt.%，Cu：2wt.%，V：0.8wt.%，Si：1wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0092]上述高温轴套的制备方法具体如下：
[0093]首先，以质量比为85：15将该粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物;
[0094]其次，将颗粒状喂料通过注射成型得到成型坯;
[0095]再次，将成型坯置于脱脂炉，并在95℃左右进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯;
[0096]然后，将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1230℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材;
[0097]最后，将上述坯材进行机加工得到高温轴套。
[0098]实施例3
[0099]本申请实施例3提供了一种粉末冶金材料及高温轴套，该粉末冶金材料按重量百分比计，包括：C：1.1wt.%，Cr：20.5wt.%，Ni：3.5wt.%，Mo：3.8wt.%，Cu：3wt.%，V：1.1wt.%，Si：0.9wt.%，Nb：0.5wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0100]上述高温轴套的制备方法具体如下：
[0101]首先，以质量比为85：15将该粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物;
[0102]其次，将颗粒状喂料通过注射成型得到成型坯;
[0103]再次，将成型坯置于脱脂炉，并在95℃左右进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯;
[0104]然后，将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1230℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材;
[0105]最后，将上述坯材进行机加工得到高温轴套。
[0106]实施例4
[0107]本申请实施例4提供了一种粉末冶金材料及高温轴套，该粉末冶金材料按重量百分比计，包括：C：1.2wt.%，Cr：22wt.%，Ni：5wt.%，Mo：5wt.%，V：1.2wt.%，Si：0.7wt.%，Nb：1wt.%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0108]上述高温轴套的制备方法具体如下：
[0109]首先，以质量比为80：20将该粉末冶金材料与有机粘接剂均匀混合并加热至有机粘接剂融化，经混炼使有机粘接剂均匀附着于上述粉末冶金材料，再经冷却破碎得到颗粒状喂料;上述有机粘接剂为聚烯烃类热塑性弹性体、石蜡和硬脂酸的混合物;
[0110]其次，将颗粒状喂料通过MIM注射成型得到成型坯;
[0111]再次，将成型坯置于脱脂炉，并在95℃左右进行催化脱脂，得到去除有机粘接剂的脱脂坯;
[0112]然后，将上述脱脂坯置于真空烧结炉，并在1230℃下进行烧结，得到相对密度不小于95%的坯材;
[0113]最后，将上述坯材进行机加工得到高温轴套。
[0114]对比例1～2
[0115]对比例1与实施例1的制备方法相同，区别在于制备高温轴套的粉末冶金材料不同;对比例2使用冷压-烧结工艺，且其粉末冶金材料也与实施例不同(见表1)。
[0116]对实施例1-4以及对比例1-2的轴套进行1000h发动机热机台架耐磨性能测试、耐腐蚀性能测试，以及表观硬度和密度测定。其中，耐腐蚀性能测试通过中性盐雾试验。
[0117]测试结果见表1。
[0118]表1测试结果
[0119]
[0120]
[0121]由表1可以看出，实施例1-4均使用金属注射成形工艺，得到的轴套致密度高，进而表观硬度和耐磨性提高。对比例1的成份配比接近440钢，并采用金属注射成形工艺，其表观硬度和密度均较高，但是中性盐雾试验未通过，耐腐蚀性差，且耐磨性较差。
[0122]由实施例1-4的数据可以看出，随着C、Cr、Mo，V含量的增加，制得的轴套的耐腐蚀性均较好，且磨损量明显降低，耐磨性和表观硬度呈现出逐渐上升的趋势;但是，在C、Cr和Mo的含量过高时，即使Ni含量达到5wt.%，整体性能提升速率仍然趋于平缓，且过高的元素添加比例，还会影响机加工的工艺性，导致机加工的工艺性降低，综合成本提高。
[0123]实施例2和实施例3与对比例2的数据可以看出，随着C含量增加，且配合注射成型工艺，轴套致密性增加，硬度和耐磨性明显提高;使用冷压-烧结工艺，得到的轴套致密度较低，进而其硬度和耐磨性较差。
[0124]以上结果说明了通过适量增加Cr、Ni、Mo、V的含量，配合MIM注射成型，使各组分共同作用，可提高轴套高温强度、回火稳定性和耐腐蚀性能，满足轴套高温工况下耐磨、耐腐蚀的功能要求，大幅提高使用寿命。
[0125]本实施例的高温轴套，通过配入了更高的Cr和Mo，有效增加了高温轴套的强度、耐腐蚀性，以及改善轴套高温耐磨性，其中，Cr、Mo属促进形成铁素体元素，C、Ni属奥氏体形成元素，Cr、Mo含量增加，将缩小奥氏体相区，因此，为避免促使δ铁素体的形成而产生不利影响，同时加入一定量的Ni，并在高碳含量下，共同作用平衡相成分，以优化高温轴套的性能。进一步地，配合加入一定量的V，以提高热强性、增加高温耐磨性。即，通过增加Cr、Ni、Mo、V的含量，各组分共同作用，实现提高粉末冶金材料的高温强度、回火稳定性和耐腐蚀性能的目的，以满足制得的高温轴套高温工况下耐磨、耐腐蚀的功能要求。
[0126]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0127]需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本申请中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的规定。
[0128]以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(1)
声明：
“粉末冶金材料、高温轴套及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：东风商用车有限公司
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2025年03月28日 ~ 30日 
