发明公布-202511407296.3-一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 120866727 A
(43)申请公布日 2025.10.31
(21)申请号 202511407296 .3
(22)申请日 2025 .09 .29
(71)申请人德清鑫晨新材料有限公司
地址 313200 浙江省湖州市德清县钟管镇
龙山路146号2幢
(72)发明人姚国忠
郝志芳魏浩
(74)专利代理机构厦门思说知识产权代理事务
所(普通合伙) 35319
专利代理师汤春微
C22C 30/00 (2006 .01)
C22C 38/08 (2006 .01)
C22C 38/14 (2006 .01)
C22C 38/12 (2006 .01)
B22F 1/052 (2022 .01)
B22F 9/08 (2006 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
(51)Int .Cl .
C22C 38/02 (2006 .01)
C22C 38/04 (2006 .01)
C22C 38/30 (2006 .01)
C22C 38/22 (2006 .01)
C22C 38/26 (2006 .01)
权利要求书1页
CN 120866727 A
(54)发明名称
一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末
(57)摘要
本发明涉及高硬度金属粉末注射成型高强
钢粉末，由粉末A和粉末B按重量比75～82:18～
25混合而成；所述粉末A由以下重量百分比的组
分组成：C 0 .15～0 .3%、
Cr 6 .0～8 .0%、
Ni 3 .0～
5 .0%、Co 6 .0～10 .0%、W 2 .0～5 .0%、Nb 0 .1～
1 .0%、
Si≤0 .5%、
Mn≤0 .5%，S≤0 .01%、
P≤0 .01%，
余量为Fe及不可避免杂质；Ni、Co、W的重量百分
比之和14%～18%；Ni与Co的重量比为1：2～2 .5。
钢结构件抗拉强度为2100～2250MPa，屈服强度
为1800～1885MPa，断后延伸率为7 .5～8 .5%，硬
度HRC为55～57。
说明书9页
附图1页
CN 120866727 A
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1 .一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末，其特征在于，所述高强钢粉末由粉末A和
粉末B按重量比75～82:18～25混合而成，所述粉末A的平均粒径为10～20μm；所述粉末B的
平均粒径为25～35μm；其中，所述粉末A由以下重量百分比的组分组成：C 0 .15～0 .3%、Cr
6 .0～8 .0%、Ni 3 .0～5 .0%、Co 6 .0～10 .0%、W 2 .0～5 .0%、Nb 0 .1～1 .0%、Si≤0 .5%、Mn≤
0 .5%，S≤0 .01%、
P≤0 .01%，余量为Fe及不可避免杂质；所述高强钢粉末A中，Ni、
Co、
W的重量
百分比之和14%～18%；Ni与Co的重量比为1：2～2 .5；所述粉末B由以下重量百分比的组分组
Ni 20～30%、
Ti 15～30%、
Nb 10‑16%，Mo 1 .0～3 .0%，
余量为Fe及不可避免杂质。
2 .根据权利要求1所述的一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末，其特征在于，所述
高强钢粉末中粉末A和粉末B的重量比为80:20。
3 .根据权利要求1所述的一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末，其特征在于，将符
合所述粉末A和粉末B组分的原料分别在保护气氛下进行熔炼；采用高压气体雾化法对合金
熔体进行雾化获得初始粉末；采用气流分级机对所述初始粉末进行精细分级筛选获得所述
粉末A和所述粉末B。
4 .一种采用权利要求1～3任一项所述高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末制备钢结
构件的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将粉末A和粉末B按比例混合形成混合粉末，将
混合粉末与粘结剂混合，得到喂料颗粒；S2：将喂料颗粒在注射温度180～210℃、注射压力
80～140MPa条件下注塑成型为生坯；S3：将所述生坯在110～130℃进行硝酸催化脱脂获得
脱脂坯；S4：将所述脱脂坯进行两阶段烧结：
第一阶段：520～550℃在真空炉进行热脱脂，升
温速率2～5℃/min；第二阶段：在1300～1350℃真空烧结，升温速率2～4℃/min，保温60～
180min，冷却至室温获得烧结坯；S5：烧结坯依次经固溶处理、
时效处理得到所述钢结构件。
5 .根据权利要求4所述的制备钢结构件的方法，其特征在于，以质量份数计，所述粘结
剂由聚丙烯60～70份、高密度聚乙烯4～8份、硬脂酸1～2份、石蜡20～25份组成，所述粘结
剂占喂料颗粒质量分数的8～10%。
6 .根据权利要求4所述的制备钢结构件的方法，其特征在于，所述步骤S3中硝酸通入量
3 .5～4 .5ml/min，
脱脂处理1～2h。
7 .根据权利要求4所述的制备钢结构件的方法，其特征在于，所述步骤S5中所述固溶处
理在800～1000℃保温1～1 .5h后水冷至室温，所述时效处理在350～400℃保温2～3h。
CN 120866727 A
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一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末
技术领域
[0001] 本发明属于金属粉末注射成型技术领域，
具体涉及一种高硬度金属粉末注射成型
高强钢粉末。
背景技术
[0002] 金属粉末注射成型技术（MIM）凭借其能够批量生产复杂形状零件的优势，
在现代
制造业中占据重要地位。在高强钢零部件的制备中，粉末的特性（如化学成分、
粒径分布）及
成型工艺参数直接影响最终产品的性能。
[0003] 目前，
现有技术中常用的高强钢粉末多采用单一组分设计，其成分体系难以同时
兼顾强度、硬度与韧性的平衡；同时，单一粒径分布的粉末在烧结过程中易出现孔隙率高、
致密化程度不足的问题，导致零部件力学性能下降。现有技术通常通过提高合金元素的含
量来增强钢的强度和耐腐蚀性，但过高的合金元素添加会显著增加材料成本，高合金化的
复杂成分预合金粉末在雾化制备过程中容易产生元素偏析，且粉末的球形度和流动性难以
保证，导致粉末成型性变差，增加了后续MIM工艺的难度。采用超细粉末可以提高烧结致密
化程度，但超细粉末的制备成本高，且在注射成型过程中易出现喂料流动性不佳、
生坯强度
不足等问题。因此，开发一种成本适中、
成型性优异，且能同时提高钢结构件强度、
硬度及韧
性的高强钢粉末，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末，
用于解决目前现有单一
组分和粒径的粉末难以同时兼顾强度、
硬度与韧性的平衡，成本较高的技术问题。本发明通
过设计双粉末多粒径协同体系，优化粉末组分及制备工艺，
显著提升了钢结构件的强度、
度及韧性，适用于对材料综合性能要求严苛的精密结构件制造场景。由高硬度金属粉末注
射成型高强钢粉末制备的钢结构件具有优异的力学性能，
抗拉强度为2100～2250MPa，屈服
强度为1800～1885MPa，断后延伸率为7 .5～8 .5%，硬度HRC为55～57。
[0005] 第一方面，
本发明涉及一种高硬度金属粉末注射成型高强钢粉末，所述高强钢粉
末由粉末A和粉末B按重量比75～82:18～25混合而成，所述粉末A的平均粒径为10～20μm；
所述粉末B的平均粒径为25～35μm。
[0006] 其中，
所述粉末A由以下重量百分比的组分组成：C 0 .15～0 .3%、
Cr 6 .0～8 .0%、
3 .0～5 .0%、
Co 6 .0～10 .0%、
W 2 .0～5 .0%、
Nb 0 .1～1 .0%、
Si≤0 .5%、
Mn≤0 .5%，S≤0 .01%、
≤0 .01%，
余量为Fe及不可避免杂质。
[0007] 所述高强钢粉末A中，
Ni、
Co、
W的重量百分比之和14%～18%。
[0008] Ni与Co的重量比为1：
2～2 .5。
[0009] 所述粉末B由以下重量百分比的组分组成：
Ni 20～30%、Ti 15～30%、
Nb 10‑16%，
Mo 1 .0～3 .0%，
余量为Fe及不可避免杂质。
[0010] 优选的，
所述高强钢粉

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