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粉末冶金的熱處理工藝
2025-03-17粉末冶金材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣,在取代鍛鋼件的高密度和高精的復(fù)雜零件的應(yīng)用中,隨著粉末冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步也取得了快速發(fā)展。但是由于后續(xù)處理工藝的差異,其物理性能和力學(xué)性能還存在著一些缺陷,本文就針對粉末冶金材料的熱處理工藝進(jìn)行簡要闡述分析,并分析其影響因素,提出改善工藝的策略。
1 前言
粉末冶金材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,特別是汽車工業(yè)、生活用品、機械設(shè)備等的應(yīng)用中,粉末冶金材料已經(jīng)占有很大的比重。它們在取代低密度、低硬度和強度的鑄鐵材料方面已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢,在高硬度、高精度和強度的精密復(fù)雜零件的應(yīng)用中也在逐漸推廣,這要歸功于粉末冶金技術(shù)的快速發(fā)展。全致密鋼的熱處理工藝已經(jīng)取得了成功,但是粉末冶金材料的熱處理,由于粉末冶金材料的物理性能差異和熱處理工藝的差異,還存在著一些缺陷。各鑄造冶煉企業(yè)在粉末冶金材料的技術(shù)研究中,熱鍛、粉末注射成型、熱等靜壓、液相燒結(jié)、組合燒結(jié)等熱處理和后續(xù)處理工藝,在粉末冶金材料的物理性能與力學(xué)性能缺陷的改善中,取得了一定效果,提高了粉末冶金材料的強度和耐磨性,將大大擴展粉末冶金的應(yīng)用范圍。
2 粉末冶金材料的熱處理工藝
粉末冶金材料的熱處理要根據(jù)其化學(xué)成分和晶粒度確定,其中的孔隙存在是一個重要因素,粉末冶金材料在壓制和燒結(jié)過程中,形成的孔隙貫穿整個零件中,孔隙的存在影響熱處理的方式和效果。
粉末冶金材料的熱處理有淬火、化學(xué)熱處理、蒸汽處理和特殊熱處理幾種形式:
01 淬火熱處理工藝
粉末冶金材料由于孔隙的存在,在傳熱速度方面要低于致密材料,因此在淬火時,淬透性相對較差。另外淬火時,粉末材料的燒結(jié)密度和材料的導(dǎo)熱性是成正比關(guān)系的;粉末冶金材料因為燒結(jié)工藝與致密材料的差異,內(nèi)部組織均勻性要優(yōu)于致密材料,但存在較小的微觀區(qū)域的不均勻性,所以,完全奧氏體化時間比相應(yīng)鍛件長50%,在添加合金元素時,完全奧氏體化溫度會更高、時間會更長。
在粉末冶金材料的熱處理中,為了提高淬透性,通常加入一些合金元素如:鎳、鉬、錳、鉻、釩等,它們的作用跟在致密材料中的作用機理相同,可明顯細(xì)化晶粒,當(dāng)其溶于奧氏體后會增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性,保證淬火時的奧氏體轉(zhuǎn)變,使淬火后材料的表面硬度增加,淬硬深度也增加。另外,粉末冶金材料淬火后都要進(jìn)行回火處理,回火處理的溫度控制對粉末冶金材料的的性能影響較大,因此要根據(jù)不同材料的特性確定回火溫度,降低回火脆性的影響,一般的材料可在175-250℃下空氣或油中回火0.5-1.0h。
02 化學(xué)熱處理工藝
化學(xué)熱處理一般都包括分解、吸收、擴散三個基本過程,比如,滲碳熱處理的反應(yīng)如下:
2CO