一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法与流程

1.本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法。

背景技术：

2.粉末高速钢是通过粉末冶金方法制备得到致密钢坯，再经热变形、热处理而得到的高速钢，其粉末冶金技术解决了传统高速钢冶炼过程中一次碳化物粗大和组织严重偏析等问题，改善了组织，极大地提升了使用性能。随着制造业的快速发展，对粉末高速钢的切削性能和加工性能提出了更高的要求，促使粉末高速钢向着高性能和长寿命的方向发展。
3.为了进一步提高粉末高速钢的使用寿命，经过热处理的粉末高速钢通常会再进行表面硬化处理，如渗入、涂镀、化学转化膜、表面浅层淬火硬化等，以期增加表面硬度及耐磨性。但是，上述表面处理方法均存在一些问题。如渗入(如渗碳、渗氮、碳氮共渗等)形成的硬质渗层太薄容易引起表面疲劳剥落，太厚则承受较大冲击时易崩边、角，因此工艺复杂且对工艺参数要求严格；涂镀或化学转化形成的膜层与高速钢基体之间存在一定应力，一般需要引入过渡层或去应力处理，另外还存在膜层因高频交变接触应力和材料热膨胀差异导致结合强度下降的问题；表面浅层淬火硬化处理过程中易导致表面脱碳，同时可能会造成工件变形。不仅如此，上述的表面硬化均是对粉末高速钢工件成品进行处理，增加了制备工艺流程，降低了生产效率。

技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中的高速钢表面硬化方法存在工艺繁琐、生产效率低、表面层易脱落的问题，提供一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，将粉末高速钢工件制备及表面处理一体化，在表层的高速钢粉末中掺杂陶瓷粉末，采用分层堆积方式形成坯料，通过粉末冶金法制备出具有超高表面硬度和耐磨性的陶瓷材料表面增强粉末高速钢，简化了工艺流程，提升生产效率，且表面的陶瓷层与高速钢基体之间不存在应力，结合牢固。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，包括如下步骤：(1)对高速钢粉末在保护气氛中进行退火处理；(2)将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末，另一份与陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷-高速钢混合粉末，陶瓷-高速钢混合粉末中陶瓷粉末的质量含量为5～30％；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为10:1～20:1；(3)在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂，搅拌均匀后得到混合浆料；(4)将步骤(3)得到的混合浆料涂覆在模具内表面，然后向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，预压制成生坯；
(5)将所得的生坯在保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；(6)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，获得致密高速钢烧结坯；(7)在保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。
6.本发明采用粉末冶金法，通过一体化工艺制备粉末高速钢工件及表面层。本发明在表层的高速钢粉末中掺杂适量的陶瓷粉末，将陶瓷-高速钢混合粉末和无陶瓷掺杂的高速钢粉末采用分层堆积的方式制成坯料，烧结得到烧结体后再进行一系列后处理工艺，最终得到陶瓷材料表面增强粉末高速钢。本发明将粉末高速钢工件的制备及其表面处理通过一体化工艺进行，简化了工艺流程，提升了生产效率。并且，将掺杂有陶瓷材料的涂层直接设置在坯料表面然后进行一次烧结，与传统的先制成高速钢工件，再用陶瓷涂层对其进行表面处理相比，不存在陶瓷涂层与高速钢基体之间弹性模量、泊松比、热膨胀系数等匹配度差的问题，陶瓷层与高速钢基体间的结合强度高。
7.作为优选，步骤(1)中所述的高速钢粉末的组分为：c 1.1～1.3％，v 3.0～3.2％，cr 4.1～4.3％，mo 4.9～5.1％，w 6.3～6.5％，co 8.4～8.6％，余量为fe。采用本发明中的组分及配比制得的粉末高速钢可具有高硬度(65-68hrc)，高抗弯强度(2800～3200mpa)及优异的韧性(冲击功28～35j)；掺杂陶瓷粉末后可制备出具有优异耐磨性能的陶瓷材料表面增强粉末高速钢。
8.作为优选，步骤(1)中所述的高速钢粉末的粒径为45～100μm；形貌为球形、不规则形或树枝形中的一种。
9.作为优选，步骤(1)中所述的保护气氛为氢气，退火处理工艺为：在800～930℃下保温1～5h，以10～25℃/min的冷速降温至500℃，再空冷。本发明先对高速钢粉末进行退火，目的是为了消除应力，使组织更加均匀，便于后续淬火；同时可以降低硬度，有利于提高压制性能。
10.作为优选，步骤(2)中所述的陶瓷粉末选自bn、b4c、sic、si3n4、zrb2、al2o3、zro2、beo、aln、tic、tib2中的一种或多种；陶瓷粉末与高速钢粉末的平均粒径的比值为1:300～1:100。
11.本发明通过控制高速钢粉末与陶瓷粉末的粒径比，使得球磨过程中陶瓷粉末与高速钢粉末颗粒可以实现良好的嵌入结合，在后续压制烧结过程中，陶瓷粉末可分布在原金属颗粒搭接的位置或嵌入金属颗粒内，陶瓷粉末能够更加均匀弥散地分布在高速钢中，使得表面强化层的硬度和耐磨性均匀，强化效果显著。
12.作为优选，步骤(2)中制备无陶瓷掺杂的高速钢粉末及陶瓷-高速钢混合粉末球磨时抽真空并注入氩气保护，球磨时间30～100h，转速为1000～10000r/min。
13.作为优选，步骤(3)中所述的粘合剂选自酒精、丙酮、液体石蜡、硬质酸锌、聚乙烯醇、乙二醇、合成橡胶中的一种或多种；粘合剂与陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为1:2.5～1:1.5。粘合剂用量过多，表面层致密性差，导致产品的表面硬度和耐磨性下降；粘合剂用量过少则会导致混合浆料不均匀，且不易粘附在模具内表面，同样也会影响产品性能。
14.作为优选，步骤(4)中混合浆料的涂覆厚度为0.5～2mm，预压制压力为5～50mpa。
15.作为优选，步骤(5)中烧结温度为1050℃～1350℃，保温时间0.5～3h，烧结气氛为氩气、氢气、氮气、甲烷中的一种或多种。
16.作为优选，步骤(6)中分段热等静压处理方法为：第一段热等静压处理温度为500～800℃，保温时间2～5h，压力为200～500mpa；第二段热等静压处理温度为1000～1150℃，保温时间1～3h，压力为100～300mpa。
17.本发明对高速钢烧结体进行分段热等静压处理，进一步提高了压坯的致密度。其中，第一段进行较低温度压制处理，目的是为了去除表面层中的粘合剂，因此保温时间较长，压力加大；第二段压制则是为了进一步压实样品，高温保温，也有利于金属原子扩散，包覆陶瓷颗粒。
18.作为优选，步骤(7)中的保护气氛为氩气或氮气，淬火处理包括预热阶段和淬火阶段：预热温度750～950℃，保温时间为1～2h，升温速率为1～5℃/min；淬火温度为1000～1200℃，保温时间为5～30min，升温速率为5～20℃/min，冷却方式为油冷或高压气体冷却；回火温度为500～650℃，保温时间为1～3h，回火次数1～5次。
19.本发明采用淬火和多次回火工艺对高速钢进行热处理，进一步提升了高速钢的强硬度、塑韧性等性能。由于高速钢的导热性差，因此淬火时要分段处理，预热阶段的目的是避免引起较大的热应力，因此保温时间要长一点，升温速率要慢一些；采用油冷或者高压气体冷却的目的是为了隔绝氧气，避免脱碳且使淬火温度均匀分布；同时采用本发明中的冷却方式避免了冷速过快而开裂的问题。由于高速钢淬火后内部组织中还保留一部分残余奥氏体没有转变为马氏体，影响了高速钢的性能，因此本发明在淬火后进行回火，使得残余奥氏体转变为马氏体，进一步提高高速钢的硬度和耐磨性。并且，一次回火也并不能把残余奥氏体全部转化为马氏体，多次回火处理转化效果更佳。
20.因此，本发明具有如下有益效果：(1)将粉末高速钢工件制备及表面处理一体化，简化了工艺流程，提升了生产效率；(2)采用一体化工艺可避免陶瓷涂层与高速钢基体之间弹性模量、泊松比、热膨胀系数等匹配度差的问题，陶瓷层与高速钢基体间的结合强度高；(3)通过控制高速钢粉末与陶瓷粉末的粒径比，使得陶瓷粉末与高速钢粉末颗粒可以实现良好的嵌入结合，陶瓷粉末能够更加均匀弥散地分布在高速钢中，使得表面强化层的硬度和耐磨性更加均匀，强化效果更加显著；(4)结合高速钢粉末的组分特征，通过分段热等静压处理即淬火+多次回火的后处理工艺，可进一步提升制得的高速钢产品的致密度、强硬度、塑韧性以及耐磨性等。
附图说明
21.图1是本发明的工艺流程图。
22.图2是本发明实施例1和对比例1中制得的粉末高速钢的摩擦系数测试图。
23.图3是本发明实施例2和对比例2中制得的粉末高速钢的摩擦系数测试图。
具体实施方式
24.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
25.在本发明中，若非特指，所有原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
26.实施例1：一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，工艺流程如图1所示，步骤为：(1)将平均粒径为45μm的球形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；以质量百分数计，高速钢粉末的组分为：c 1.28％，v 3.1％，cr 4.2％，mo 5.0％，w 6.4％，co 8.5％，余量为fe；退火温度为850℃，保温时间为2h，以10℃/min的冷速降温至500℃，再空冷；(2)将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末；另一份中加入平均粒径为200nm的陶瓷粉末进行球磨形成陶瓷-高速钢混合粉末，混合粉末中陶瓷粉末的含量为15wt％；陶瓷粉末由质量比为1:1.5的bn粉末和sic粉末组成；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为15:1；球磨工艺为：球磨罐抽真空并注入氩气保护，球磨时间50h，转速为2000r/min；(3)在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂聚乙烯醇，搅拌均匀后得到混合浆料；加入的聚乙烯醇与陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为1:2；(4)将步骤(3)得到的混合浆料涂覆在模具内表面，涂覆厚度为2mm，然后向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，在30mpa的压力下预压制成生坯；(5)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，烧结温度为1150℃，保温时间1h，获得高速钢烧结体；(6)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，第一段热等静压处理温度为560℃，保温时间3h，压力为300mpa，第二段热等静压处理温度为1050℃，保温时间1h，压力为200mpa，获得致密高速钢烧结坯；(7)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理：首先以5℃/min升温速率加热至500℃，保温1h，接着再以5℃/min升温速率加热至860℃，保温1h，然后以15℃/min升温速率加热至1120℃，保温8min，接着油冷至50℃进行回火，回火温度为580℃，保温时间为1h，回火3次，且每次回火后均降至室温在进行下次回火，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。
27.实施例2：一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，步骤为：(1)将平均粒径为75μm的不规则形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；以质量百分数计，高速钢粉末的组分为：c 1.28％，v 3.1％，cr 4.2％，mo 5.0％，w 6.4％，co 8.5％，余量为fe；退火温度为920℃，保温时间为1.5h，以10℃/min的冷速降温至500℃，再空冷；(2)将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末；另一份中加入平均粒径为750nm的陶瓷粉末进行球磨形成陶瓷-高速钢混合粉末，混合粉末中陶瓷粉末的含量为30wt％；陶瓷粉末由质量比为1:2的bn粉末和sic粉末组成；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为20:1，球磨工艺为：球磨罐抽真空并注入氩气保护，球磨时间72h，转速为2500r/min；(3)在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂乙二醇，搅拌均匀后得到混合浆料；加入的乙二醇与陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为1:1.8；(4)将步骤(3)得到的混合浆料涂覆在模具内表面，涂覆厚度为1.5mm，然后向模具
中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，在40mpa的压力下预压制成生坯；(5)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，烧结温度为1180℃，保温时间1h，获得高速钢烧结体；(6)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，第一段热等静压处理温度为580℃，保温时间2h，压力为450mpa，第二段热等静压处理温度为1080℃，保温时间1h，压力为250mpa，获得致密高速钢烧结坯；(7)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理：首先以5℃/min升温速率加热至550℃，保温1.5h，接着再以5℃/min升温速率加热至890℃，保温1.5h，然后以15℃/min升温速率加热至1150℃，保温6min，接着油冷至50℃进行回火，回火温度为560℃，保温时间为1h，回火3次，且每次回火后均降至室温在进行下次回火，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。
28.实施例3：一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，步骤为：(1)将平均粒径为100μm的不规则形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；以质量百分数计，高速钢粉末的组分为：c 1.28％，v 3.1％，cr 4.2％，mo 5.0％，w 6.4％，co 8.5％，余量为fe；退火温度为800℃，保温时间为5h，以10℃/min的冷速降温至500℃，再空冷；(2)将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末；另一份中加入平均粒径为350nm的陶瓷粉末进行球磨形成陶瓷-高速钢混合粉末，混合粉末中陶瓷粉末的含量为5wt％；陶瓷粉末由质量比为1:3的bn粉末和sic粉末组成；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为10:1，球磨工艺为：球磨罐抽真空并注入氩气保护，球磨时间72h，转速为2500r/min；(3)在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂乙二醇，搅拌均匀后得到混合浆料；加入的乙二醇与陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为1:2.2；(4)将步骤(3)得到的混合浆料涂覆在模具内表面，涂覆厚度为2mm，然后向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，在40mpa的压力下预压制成生坯；(5)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，烧结温度为1350℃，保温时间0.5h，获得高速钢烧结体；(6)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，第一段热等静压处理温度为580℃，保温时间2h，压力为450mpa，第二段热等静压处理温度为1080℃，保温时间1h，压力为250mpa，获得致密高速钢烧结坯；(7)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理：首先以5℃/min升温速率加热至550℃，保温1.5h，接着再以5℃/min升温速率加热至890℃，保温1.5h，然后以15℃/min升温速率加热至1150℃，保温6min，接着油冷至50℃进行回火，回火温度为560℃，保温时间为1h，回火5次，且每次回火后均降至室温在进行下次回火，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。
29.对比例1：一种粉末高速钢的制备方法，步骤为：(1)将球形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；高速钢粉末的组分及退
火处理方法与实施例1中相同；(2)将退火处理后的高速钢粉末进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末；球磨工艺与实施例1中相同；(3)向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，在30mpa的压力下预压制成生坯；(4)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；烧结工艺与实施例1中相同；(5)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，处理工艺与实施例1中相同，获得致密高速钢烧结坯；(6)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，处理工艺与实施例1中相同，得到所述的粉末高速钢。
30.对比例2：一种粉末高速钢的制备方法，步骤为：(1)将不规则形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；高速钢粉末的组分及退火处理方法与实施例2中相同；(2)将退火处理后的高速钢粉末进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末；球磨工艺与实施例2中相同；(3)向模具中加入步骤(2)得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，在40mpa的压力下预压制成生坯；(4)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；烧结工艺与实施例2中相同；(5)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，处理工艺与实施例2中相同，获得致密高速钢烧结坯；(6)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，处理工艺与实施例2中相同，得到所述的粉末高速钢。
31.对比例3(强化层中陶瓷粉末的含量过高)：对比例3中的陶瓷-高速钢混合粉末中，陶瓷粉末的含量为50wt％，其余均与实施例1中相同。
32.对比例4(直接将陶瓷粉末掺入高速钢基体)：一种陶瓷材料增强粉末高速钢的制备方法，步骤为：(1)将球形高速钢粉末在氢气保护气氛中进行退火处理；高速钢粉末的组分及退火处理方法与实施例1中相同；(2)在高速钢粉末中加入与实施例1中相同的陶瓷粉末进行球磨形成陶瓷-高速钢混合粉末，混合粉末中陶瓷粉末的含量为15wt％；球磨工艺与实施例1中相同；(3)向模具中加入步骤(2)得到的陶瓷-高速钢混合粉末，在30mpa的压力下预压制成生坯；(4)将所得的生坯在氩气保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；烧结工艺与实施例1中相同；(5)将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，处理工艺与实施例1中相同，
获得致密高速钢烧结坯；(6)在氩气保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，处理工艺与实施例1中相同，得到所述的陶瓷材料增强粉末高速钢。
33.对比例5(陶瓷粉末与高速钢粉末粒径比过大)：对比例5中使用的球形高速钢粉末的平均粒径为45μm；使用的陶瓷粉末的平均粒径为900nm；高速钢粉末和陶瓷粉末的组分配比及其余制备方法均与实施例1中相同。
34.对比例6(不进行分段热等静压处理)：对比例6的步骤(6)中，将所得的高速钢烧结体进行一次热等静压处理，热等静压处理温度为1050℃，保温时间4h，压力为200mpa，其余工艺均与实施例1中相同。
35.对上述实施例和对比例中制得的粉末高速钢的力学性能进行测试，结果如图1～2及表1中所示。
36.其中，各性能指标的测试方法为：抗弯强度：根据gb/t 232-2010测试标准，采用万能试验机进行三点弯曲测试，样品尺寸6
×6×
55mm，跨距40mm，加载速率为0.5mm/min；冲击功：根据gb/t 229-1994和gb/t 1817-2017测试标准，采用摆锤式冲击试验机进行冲击功测试，样品尺寸6
×6×
55mm，；硬度：根据gb/t230-1991测试标准，采用洛氏硬度计测试样品硬度值，加载力249n，保压时间30s；致密度：利用阿基米德排水法原理，以及致密度计算公式，致密度＝样品实测密度/样品理论密度
×
100％，测试计算致密度。其中，样品实测密度＝空气中样品的质量/(空气中样品的质量-样品中水的质量)，样品理论密度＝配制后总质量/(原料1质量/原料1理论密度+原料2质量/原料2理论密度+原料3质量/原料3理论密度+
·
+原料n质量/原料n理论密度)；耐磨性：室温球盘接触旋转磨损方式，载荷10n，摩擦转速200rmp，摩擦半径2mm，摩擦时间15min。
37.表1：粉末高速钢力学性能测试结果。
38.从表1和图1～2中可以看出，实施例1～3中采用本发明中的方法制得的陶瓷材料表面增强粉末高速钢具有高抗弯强度及优异的韧性，同时还具有高的表面硬度和优异的耐磨性能。而对比例1和对比例2中不用陶瓷材料对粉末高速钢表面进行强化，粉末高速钢表面的耐磨性能与实施例1和2中相比显著降低。
39.对比例3中的表面强化层中陶瓷粉末的含量过高，导致粉末高速钢的抗弯强度和冲击韧性下降，同时磨损过程中表层开裂脱落；对比例4中直接将陶瓷粉末掺入高速钢基体，而不是仅在表面层中添加，制得的粉末高速钢的抗弯强度和冲击韧性降低，同时致密度下降；对比例5的表面层中陶瓷粉末与高速钢粉末粒径比过大，陶瓷粉末难以与高速钢粉末颗粒实现良好的嵌入结合，导致表面硬化层在磨损过程中易产生微裂纹，同时磨损过程中大颗粒陶瓷剥落，耐磨性降低；对比例6中不进行分段热等静压处理，直接在高温下进行一次压实，会造成粉末高速钢的致密性降低，导致其力学性能下降。

技术特征：

1.一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，其特征是，包括如下步骤：（1）对高速钢粉末在保护气氛中进行退火处理；（2）将退火处理后的高速钢粉末分成两份；其中一份进行球磨处理后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末，另一份与陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷-高速钢混合粉末，陶瓷-高速钢混合粉末中陶瓷粉末的质量含量为5~30%；无陶瓷掺杂的高速钢粉末和陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为10:1~20:1；（3）在得到的陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂，搅拌均匀后得到混合浆料；（4）将步骤（3）得到的混合浆料涂覆在模具内表面，然后向模具中加入步骤（2）得到的无陶瓷掺杂的高速钢粉末，预压制成生坯；（5）将所得的生坯在保护气氛中进行烧结处理，获得高速钢烧结体；（6）将所得的高速钢烧结体进行分段热等静压处理，获得致密高速钢烧结坯；（7）在保护气氛中对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理，得到所述的表面陶瓷硬化粉末高速钢。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，以质量百分数计，步骤（1）中所述的高速钢粉末的组分为：c 1.1~1.3%，v 3.0~3.2%，cr 4.1~4.3%，mo 4.9~5.1%，w 6.3~6.5%，co 8.4~8.6%，余量为fe。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的高速钢粉末的平均粒径为45~100μm；形貌为球形、不规则形或树枝形中的一种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的保护气氛为氢气，退火处理工艺为：在800~930 (c下保温1~5 h，以10~25 (c/min的冷速降温至500 (c，再空冷。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（2）中所述的陶瓷粉末选自bn、b4c、sic、si3n4、zrb2、al2o3、zro2、beo、aln、tic、tib2中的一种或多种；陶瓷粉末与高速钢粉末的平均粒径的比值为1:300~1:100。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（3）中所述的粘合剂选自酒精、丙酮、液体石蜡、硬质酸锌、聚乙烯醇、乙二醇、合成橡胶中的一种或多种；粘合剂与陶瓷-高速钢混合粉末的质量比为1:2.5~1:1.5。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（4）中混合浆料的涂覆厚度为0.5~2 mm，预压制压力为5~50 mpa。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（5）中烧结温度为1050(c~1350 (c，保温时间0.5~3 h，烧结气氛为氩气、氢气、氮气、甲烷中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（6）中分段热等静压处理方法为：第一段热等静压处理温度为500~800 (c，保温时间2~5 h，压力为200~500 mpa；第二段热等静压处理温度为1000~1150 (c，保温时间1~3 h，压力为100~300 mpa。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（7）中的保护气氛为氩气或氮气，淬火处理包括预热阶段和淬火阶段：预热温度750~950 (c，保温时间为1~2 h，升温速率为1~5 (c/min；淬火温度为1000~1200 (c，保温时间为5~30 min，升温速率为5~20 (c/min，冷却方式为油冷或高压气体冷却；回火温度为500~650 (c，保温时间为1~3 h，回火次数1~5次。

技术总结

本发明公开了一种表面陶瓷硬化粉末高速钢的制备方法，步骤为：对高速钢粉末进行退火处理；将退火处理后的高速钢粉末分成两份，一份球磨后得到无陶瓷掺杂的高速钢粉末，另一份与陶瓷粉末混合球磨后得到陶瓷-高速钢混合粉末；在陶瓷-高速钢混合粉末中加入粘合剂得到混合浆料并涂覆在模具内表面，然后向模具中加入无陶瓷掺杂的高速钢粉末，预压制成生坯；将生坯进行烧结处理；将所得的烧结体进行分段热等静压处理；对所得的致密高速钢烧结坯进行淬火和回火处理。本发明将粉末高速钢工件制备及表面处理一体化，在表层的高速钢粉末中掺杂陶瓷粉末，采用分层堆积方式形成坯料，可通过粉末冶金法制备出具有超高表面硬度和耐磨性的粉末高速钢。粉末高速钢。粉末高速钢。