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DT300高强度钢粉末冶金法制备工艺研究

杨璐  
【摘要】:DT300钢是我国自行研制的一种高强度高韧性的低合金超高强度钢.具有高达1800 MPa的抗拉强度及100 MPa·m1/2以上的断裂韧性。由于该种钢的高强度高硬度,出厂时一般采用软化退化降低其硬度以利于机械加工。但是DT300钢目前多用于军工上制造薄壁和精密零件,出于减轻重量的同时又要保证强度硬度的需求,传统铸造后机加工困难,并且无法同时满足加工质量和加工效率。随着合金化程度的提高,偏析、缩松、缩孔等铸造缺陷难以彻底消除,限制了产品的最终性能。这就阻碍了DT300钢的推广应用。粉末冶金技术具有能耗低、材料利用率高以及低成本等特点,可以实现净成型,大幅降低了加工难度,粉末合金组织细小均匀,综合性能好,因此成为新材料研发的重要方法。本文通过致密度分析、金相分析、断口分析、XRD分析、SEM分析等方法,对冷等静压(CIP)+真空烧结法制备(简称CIP法)和热等静压法制备(简称HIP法)进行研究。粉体制备采用元素混合法和真空气雾化法两种方法。真空气雾化法制备的粉体过筛后得到106μm、48μm、25μm三种粒度的球形粉体。将制备所得的四种粉体采用CIP法分六种烧结温度进行烧结对比分析,将48μm和25μm的粉体采用HIP法分两种烧结温度进行烧结对比分析。将两种制备工艺获得的最好的两种试样经920℃×1 h油淬+300℃×2 h回火热处理后与铸造法进行对比分析。结果表明:25μm粉体采用CIP法经1250℃烧结后致密度达到94.8%,48μm粉体采用CIP法经1300℃烧结后致密度达到87.3%,48μm、25μm粉体采用HIP法经1160℃+100MP烧结后致密度达到99.3%、99.7%,接近全致密。采用25μm的粉体经热等静压制备的DT300钢经热处理后其抗拉强度最高达到1870MPa,冲击韧度108 J·cm-2,硬度66HRC,断裂韧性114 MPa·m1/2。采用48μm的粉体经热等静压制备的DT300钢经热处理后其抗拉强度最高达到1850MPa,冲击韧度104 J·cm-2,硬度65HRC,断裂韧性110MPa·m1/2。热处理后均获得组织细小的板条状马氏体,CIP法性能与铸造法持平,HIP法性能与铸造法相比提升20%。综合考虑组织性能、操作可行性、经济性等客观因素,真空气雾化法制得的48μm粉体采用HIP法经1160℃+100MP烧结为最佳制备工艺。此种制备工艺简单可行,具有现实应用价值。


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