一种粉末高速钢板材及其制备方法和应用

本发明涉及金属材料，具体而言，涉及一种粉末高速钢板材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、粉末高速钢是一种在传熔铸高速钢的基础上发展起来的一类材料，其采用粉末冶金工艺制备高合金含量高性能工模具材料。相比于传统熔铸高速钢，消除了合金成分的宏观偏析，碳化物细小且分布均匀，具有高硬度、高耐蚀性、高红硬性、高耐磨性等优异的综合性能，已经广泛应用于制备各种丝锥、钻头、刀具等切割设备以及各种冲压模具中。

2、目前，粉末高速钢的主要制备方法是包套+热等静压，主要步骤包括：在密闭容器中，对包套施加各方向相等的压力，经长时间的高温、高压的作用使包套内的粉末烧结成形达到致密化的工艺。热等静压工艺由于高压的作用极大程度上降低了粉末的烧结温度，使得热等静压态粉末高速钢具有晶粒细小、碳化物分布均匀及接近全致密等优点。然而，包套+热等静压不仅成本高、流程长，而且受包套和热等静压尺寸限制，难以制备大尺寸粉末高速高板材。

3、因此，目前亟需开发低成本、短流程的工艺制备粉末高速钢板材。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种粉末高速钢板材及其制备方法和应用，旨在提供流程短、成本低的工艺实现大尺寸粉末高速钢板材的制备。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种粉末高速钢板材的制备方法，包括：

4、将高速钢粉末和粘结剂形成的混合粉末进行轧制，得到生坯；

5、将生坯进行脱脂烧结；

6、其中，将混合粉末进行轧制的过程包括：将混合粉末加热至110℃-130℃，轧制过程中控制轧制压力100t-200t，轧缝尺寸为0.3mm-0.5mm，轧制速度为10r/min-15r/min；粘结剂选自固体石蜡；

7、脱脂烧结的过程包括：先在200℃-450℃条件下进行高温脱脂，之后在1050℃-1250℃条件下进行高温烧结；

8、脱脂烧结之后进行热等静压致密化处理；热等静压致密化处理的过程中，控制操作温度为1000℃-1150℃，压强为100mpa-150mpa，保温时间为1h-3h。

9、在可选的实施方式中，轧制过程中控制工作辊直径为200mm-250mm，支承辊直径400mm-500mm；

10、和/或，粉末轧机为卧式四辊冷轧机。

11、在可选的实施方式中，高速钢粉末和粘结剂的质量比为100：（1-5）；

12、和/或，按质量百分比计，高速钢粉末的组成如下：c 1.8-2.1%，cr18-21%，v 3-5%，mo 0.8-1.1%，si 0.6-0.8%，w 0.5-0.7%，mn 0.2-0.4%，n 0.1-0.3%，余量为fe；

13、和/或，高速钢粉末的平均粒径为10μm-60μm。

14、在可选的实施方式中，混合粉末的制备过程包括：将高速钢粉末和粘结剂在酒精中混合并加热，控制加热温度为50℃-70℃，使酒精蒸发。

15、在可选的实施方式中，控制高温脱脂的温度为350℃-450℃，保温时间为30min-120min；

16、控制高温脱脂过程中的升温速度为0.5℃/min-4℃/min。

17、在可选的实施方式中，高温烧结过程中，控制烧结温度为1050℃-1150℃，保温时间为30min-120min；

18、控制高温烧结过程的升温速度为3℃/min-8℃/min。

19、在可选的实施方式中， 控制热等静压致密化处理的升温速度为8-12℃/min。

20、在可选的实施方式中，在热等静压致密化处理完成后进行高压淬火；

21、高压淬火的速率为1400℃/min-1600℃/min。

22、第二方面，本发明提供一种粉末高速钢板材，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得。

23、第三方面，本发明提供前述实施方式的粉末高速钢板材在制备切割设备或冲压磨具中的应用。

24、本发明具有以下有益效果：本发明利用高速钢粉末和粘结剂形成的混合粉末进行轧制得到生坯，之后将生坯进行脱脂烧结，与冲压工艺结合，在脱脂烧结前将粉末高速钢板坯冲压成所需形状，可大幅降低粉末高速钢平板制件成形成本。通过优化轧制和脱脂烧结的操作参数，显著提高产品的力学性能，可以在原料粉末充足条件下，制备出大长度的粉末，为制备大尺寸板材提供了一种新的思路。

25、传统的热等静压工艺需要制备包套，不仅成本高、流程长，而且无法制备大尺寸粉末高速钢板材。相比于传统工艺，本发明可以显著缩短工艺流程，大幅降低粉末高速钢平板制件成形成本。

1.一种粉末高速钢板材的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，轧制过程中控制工作辊直径为200mm-250mm，支承辊直径400mm-500mm；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高速钢粉末和所述粘结剂的质量比为100：（1-5）；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉末的制备过程包括：将所述高速钢粉末和所述粘结剂在酒精中混合并加热，控制加热温度为50℃-70℃，使酒精蒸发。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制高温脱脂的温度为350℃-450℃，保温时间为30min-120min；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结过程中，控制烧结温度为1050℃-1150℃，保温时间为30min-120min；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于， 控制所述热等静压致密化处理的升温速度为8-12℃/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在热等静压致密化处理完成后进行高压淬火；

9.一种粉末高速钢板材，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而得。

10.权利要求9所述的粉末高速钢板材在制备切割设备或冲压磨具中的应用。