粉末冶金材料論文

　　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度的復(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。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于粉末冶金材料論文的范文，歡迎大家閱讀參考!

　　粉末冶金材料論文篇1

　　淺析錳在粉末冶金材料中的應(yīng)用

　　摘要：錳是重要的工業(yè)原料，在粉末冶金材料中有廣泛應(yīng)用。該文概述錳在燒結(jié)鋼、阻尼合金、鋁合金、鈦鋁合金、鎢基重合金、硬質(zhì)合金等材料中的應(yīng)用情況。可以預(yù)期，在提高粉末冶金材料性能與開發(fā)粉末冶金新材料的領(lǐng)域中，錳將具有廣闊的應(yīng)用前景

　　關(guān)鍵詞 ：錳粉末冶金應(yīng)用前景

　　引言： 元素錳早在1774年就被發(fā)現(xiàn)，但是，在鋼鐵工業(yè)中的重要作用直到1856年發(fā)明底吹酸性轉(zhuǎn)爐，以及1864年發(fā)明平爐煉鋼法之后，才為人們所認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在，錳作為有效而廉價(jià)的合金化元素，已成為鋼鐵工業(yè)中不可缺少的重要原料。約90%錳消耗于鋼鐵工業(yè)，用量僅次于鐵，其余10%消耗于有色金屬冶金、化工、電子、電池、農(nóng)業(yè)等部門[4，5]。

　　錳及其化合物是生產(chǎn)粉末冶金材料的常用原料。于1950年便已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)到錳在粉末冶金材料中的重要性。此后，錳在粉末冶金工業(yè)中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。通過開發(fā)母合金技術(shù)和預(yù)合金技術(shù)，開發(fā)了含錳系列的高強(qiáng)度燒結(jié)鋼。并且，在其它粉末冶金材料中作為主要組元或添加組元，發(fā)揮了重要作用。本文就錳在粉末冶金材料中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜述。

　　一 錳在高強(qiáng)度燒結(jié)鋼中的作用

　　將錳和硅作為合金元素同時(shí)添加的低合金燒結(jié)鋼，表現(xiàn)出良好的強(qiáng)化效果和燒結(jié)尺寸穩(wěn)定性，價(jià)格便宜，具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢[7，8]。據(jù)相關(guān)報(bào)道，1250℃保溫60 min燒結(jié)的Fe-3.2%Mn-1.4%Si-0.4% C合金，拉伸強(qiáng)度達(dá)800~1000 MPa。燒結(jié)鐵和燒結(jié)鋼主要用于制造機(jī)械零件，在選擇合金元素時(shí)，必須注意到其對(duì)尺寸穩(wěn)定性的影響。在一般情況下，加入硅會(huì)引起壓坯在燒結(jié)時(shí)收縮，而加入錳則會(huì)引起壓坯膨脹。同時(shí)加入錳和硅，能夠較好控制燒結(jié)體的外觀形狀和尺寸[9]。在測定的5種成分試樣的尺寸變化ΔL/L0中，發(fā)現(xiàn)Fe-2.0%Si-2.0%Mn和Fe-2.0%Si-4.0%Mn基本與純鐵相同，尺寸變化為 1.2%~1.4%;而Fe-4.0%Mn較高，約為1.7%;Fe-2.0%Si較低，約為0.7%[10]。其中列舉了幾種含鎳、鉬、銅、錳、硅燒結(jié)鋼的力學(xué)性能，如表1?？梢钥闯?，同時(shí)添加錳和硅合金元素的燒結(jié)鋼具有很高的性能。

　　同時(shí)，燒結(jié)時(shí)錳升華并形成蒸氣。圖1給出了Fe-45%Mn-20%Si合金在600~1200℃條件下的錳蒸氣壓。在添加的錳足夠多的情況下，錳蒸氣填充到壓坯空隙中有效防止其它元素發(fā)生氧化[12，13]，并在鐵顆粒表面沉積，通過表面擴(kuò)散、體積擴(kuò)散等均勻滲入鐵顆粒，甚至顆粒中心，加快合金化速率[14]。在對(duì)Fe-2.0%Si-4.0%Mn試樣進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)有瞬時(shí)液相形成。液相促使合金元素快速擴(kuò)散，并可能克服母合金顆粒表面氧化物層的抑制作用，使合金元素達(dá)到高度均勻化[10]。

　　二 改善鐵基燒結(jié)材料的切削加工性能

　　燒結(jié)鋼中添加硫化錳(MnS)后能有效減小切削力，改善其切削加工性能[22~26]。在鐵基材料中，硫化錳是一種脆性的而又有潤滑作用的金屬夾雜物，其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鐵基體。硫化錳在材料中的作用相當(dāng)于孔隙，它破壞鐵基體的連續(xù)性，降低強(qiáng)度，從而使切削力減小。韓蘊(yùn)秋等研究發(fā)現(xiàn)[27]，燒結(jié)鋼中含有錳、硫元素之后切削性能得到有效的提高，錳和硫含量分別為0.318%和0.21%的600MS牌號(hào)鐵粉，燒結(jié)制得樣品的平均切削力僅為295MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于錳、硫含量較低的牌號(hào)SC-100.26的688 MPa。尹平玉等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[28]，往Fe-2%Cu-0.5%Mo-0.6%C燒結(jié)體系中添加硫化錳粉末后，材料的切削性能大大改善。而且，添加劑對(duì)材料的燒結(jié)溫度、硬度以及尺寸精度均無明顯影響。

　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，304L奧氏體不銹鋼中添加硫化錳后鋼粉的成形性和燒結(jié)性能發(fā)生明顯變化。硫化錳粉的加入降低了壓坯密度，在硫化錳含量低于0.6%時(shí)，壓坯收縮比和燒結(jié)坯密度隨添加劑含量升高而降低;而高于0.6%之后卻上升。添加硫化錳粉之后，燒結(jié)鋼的耐腐蝕性變差，經(jīng)10%濃度的FeCl3腐蝕液浸泡之后，樣品質(zhì)量損失隨硫化錳添加量的增加而增加[29]。硫化錳對(duì)粉末冶金燒結(jié)鋼的疲勞斷裂有重要影響，裂紋萌生于樣品表面或表面下層的空洞，并以多種模式擴(kuò)展，但是添加硫化錳并沒有改變燒結(jié)鋼的疲勞機(jī)理[30,31]。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)燒結(jié)鋼的抗撓強(qiáng)度、斷裂韌性等性能不僅受硫化錳添加量的影響，而且與添加劑顆粒大小也有明顯關(guān)系。硫化錳相主要分布于基體顆粒之間或孔隙當(dāng)中，而顆粒內(nèi)部卻很少，因而硫化錳晶粒尺寸對(duì)上述性能具有直接的影響[32]。

　　三 燒結(jié)鋼表面滲錳

　　燒結(jié)鋼常需防磨損保護(hù)而進(jìn)行熱處理，包括：表面淬火、碳氮共滲、軟氮化、滲硼等。采用這些方法可以獲得硬化表面，但或多或少使零件尺寸變大。不宜對(duì)硬化零件作精整處理，只能以磨加工進(jìn)行尺寸修正。滲錳處理可用于制造燒結(jié)耐磨零件，并能夠保證零件的尺寸精度不變，避免上述缺點(diǎn)。使得錳的表面合金化可以在燒結(jié)過程中進(jìn)行，從而免除附加的工序如滲碳、硬化和磨削。滲錳生成奧氏體錳鋼表面硬化層，其性能類似于高錳鋼。

　　表面經(jīng)錳擴(kuò)散處理的零件，其特性對(duì)在磨損和高溫工況應(yīng)用具有特殊的價(jià)值。Pohl測定了表面滲錳試樣的硬度和強(qiáng)度(試樣經(jīng)450℃回火1h)。據(jù)作者的結(jié)果，在450℃測試溫度下，表面滲錳零件的硬度高于碳氮共滲零件，兩者分別約為400HV0.05和350HV0.05;而且，相對(duì)于室溫下的硬度值，表面滲錳零件下降不多，仍有室溫的80%，但碳氮共滲零件僅有50%。表面滲錳零件疲勞強(qiáng)度高于碳氮共滲零件，且隨回火溫度上升而線性增加，于450℃的值比室溫時(shí)高8%。

　　四錳基阻尼材料

　　據(jù)1976年的相關(guān)報(bào)道，通過粉末冶金方法已開發(fā)成功Mn-Cu阻尼合金。燒結(jié)在露點(diǎn)較低的氫氣中進(jìn)行，最終燒結(jié)溫度取決于錳含量，含55%Mn的合金約900℃，含75%Mn的合金升高到1075℃。當(dāng)錳粉粒度由-100目減小到-325目時(shí)，燒結(jié)密度和拉伸強(qiáng)度略有增加。60Mn-40Cu合金在真空中燒結(jié)，如果燒結(jié)溫度不低于氫中燒結(jié)，則錳將顯著揮發(fā)。壓坯在加熱過程中先有百分之幾的膨脹，當(dāng)溫度接近最終燒結(jié)溫度時(shí)才發(fā)生收縮。表3列出了60%～75%Mn合金(含1%粘結(jié)劑)的拉伸強(qiáng)度和硬度數(shù)據(jù)。試樣在氫氣中加熱，于760℃保溫0.5h，860℃保溫1h，最終燒結(jié)溫度保溫1h，可獲得最大拉伸強(qiáng)度。孔隙和其他組織特性降低力學(xué)性能，但增加相對(duì)阻尼性能。材料燒結(jié)后便可獲得良好的阻尼性能，從簡化工藝和降低成本的角度出發(fā)，這一點(diǎn)是可取的。

　　以錳為基體的阻尼材料包括Mn-Cu、Mn-Fe及Mn-Ni合金等[33]。在Mn-Cu系的燒結(jié)過程中，表現(xiàn)為錳進(jìn)入銅的單向擴(kuò)散機(jī)制,生成單相固溶體[34]。Mn-Cu合金是良好的阻尼材料，在對(duì)Mn-Cu(70%Mn)合金回火過程中的衰減能力進(jìn)行了研究[35]，發(fā)現(xiàn)：在回火過程中，經(jīng)過預(yù)先淬火的燒結(jié)樣品內(nèi)的γ固溶體具有與普通鑄造合金極為相似的衰減方式;但不同的是，即使回火溫度達(dá)到460℃，燒結(jié)合金的衰減強(qiáng)度也相對(duì)較低。

　　他們認(rèn)為，造成這一現(xiàn)象的原因與合金優(yōu)異的化學(xué)均勻性有關(guān)。增加合金中銅含量，密度、硬度、聲波傳播速率以及泊松比等均隨之提高，但楊氏模量與體彈性模量之比(E/K)卻減小。E/K在2.0~2.4范圍時(shí)，高錳含量對(duì)應(yīng)的高E/K值的合金具有更優(yōu)異的阻尼性質(zhì)。燒結(jié)Mn-Cu合金含有α-Mn和γ-MnCu相，其阻尼常數(shù)在10-1量級(jí)，并且對(duì)溫度和頻率不敏感。當(dāng)Mn-Cu合金1123K淬火后，僅由γ-MnCu單相構(gòu)成。單相合金的對(duì)數(shù)衰減率與溫度關(guān)系曲線上存在兩個(gè)峰，分別位于223K和460K位置，該雙峰強(qiáng)度均高于鑄造生產(chǎn)的M2052合金。作者認(rèn)為，位于223K的主峰是由微觀結(jié)構(gòu)中的孿晶界面引起，而另一個(gè)峰則源于面心正交結(jié)構(gòu)(fct)的γ-MnCu向面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)的轉(zhuǎn)變。此外，含銅、鎳組元的錳合金有很高的熱膨脹系數(shù)，在多種領(lǐng)域有應(yīng)用前景，如用作熱響應(yīng)控制器件中的雙金屬片。

　　五錳在鋁合金中的應(yīng)用

　　錳元素添加于鋁合金中通常是經(jīng)熔煉-破碎后按照粉末冶金工藝完成。在熔煉冷卻時(shí)，采用高的冷卻速率，以避免粗大的Al6Mn相的形成，為此，在嘗試了以MnAl薄餅或錳粉注射兩種方式添加到鋁合金基體中[38]。結(jié)果表明，前一方式依靠組元之間反應(yīng)釋放的熱量，使錳的固溶過程不需要額外的設(shè)備就可以維持，整個(gè)過程所需溫度較低;而且，材料性能對(duì)錳顆粒尺寸依賴程度小。而采用后一種方式時(shí)，由于通過高速氣流載入錳金屬粉末，需要補(bǔ)加設(shè)備。此外，采用該方法工藝周期長，操作溫度也明顯高于第一種方式。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)錳粉粒度不論在大于還是小于最佳尺寸時(shí)，均不利于材料性能。

　　Al-Mn合金是常見的鋁合金，它由α固溶體和Al6Mn金屬間化合物兩相組成[39]。金屬間化合物對(duì)合金的力學(xué)性能影響很大，隨化合物含量的增加，合金屈服應(yīng)力和抗疲勞強(qiáng)度明顯上升，而延伸率卻降低(尤其在較低溫度的工作環(huán)境中)[40]。在Al-Mn合金中添加少量鉻之后合金性能改變明顯，在等研究了Al-(6~8)%Mn-(1~3)%Cr合金的力學(xué)性能與成分之間的關(guān)系后。

　　結(jié)果表明在Mn+Cr含量高于8.8%之后，合金強(qiáng)化程度因沉淀而明顯上升。Al-7Mn-3Cr合金具有最佳的強(qiáng)化效果，拉伸強(qiáng)度達(dá)到480MPa，同時(shí)延伸率為7%。在鉻添加量較低時(shí)，合金中沉淀出Al6Mn第二相;當(dāng)鉻添加量較高時(shí)，形成Al7Cr相，對(duì)熱擠壓的合金樣品進(jìn)行熱處理后，體系中生成G相，即(Mn,Cr)Al12相。第二相的形成對(duì)影響合金微觀組織和力學(xué)性能均表現(xiàn)出顯著影響。在Al-Mn合金中加入硅元素也取得了較好的效果，Hawk等采用快速凝固技術(shù)制備了Al-12.6Mn-4.8Si合金[42]。經(jīng)350℃退火處理100h后樣品的微觀組織非常穩(wěn)定，強(qiáng)度和延伸率沒有下降現(xiàn)象，在室溫至380℃區(qū)間，拉伸強(qiáng)度從465MPa降到115MPa，延伸率從 6%上升至12%;當(dāng)溫度上升至425℃后，延伸率進(jìn)而增加到30%。

　　同時(shí)，合金的強(qiáng)度、塑性取決于應(yīng)變速率，高的應(yīng)變速率下強(qiáng)度和塑性均有所提高。蠕變測試結(jié)果表明，在測試溫度范圍內(nèi)，合金的蠕變激活能在100～230 kJ/mol之間，應(yīng)力指數(shù)介于3～5間。粉末冶金工藝制備的高強(qiáng)度AlMnCe合金比傳統(tǒng)合金具有更高的耐磨損性能[43]。Al90Mn8Ce2合金在753～793K、1.2GPa條件下等靜壓制成形后，具有最佳的壓縮強(qiáng)度和硬度，分別達(dá)到900MPa和26HRC，強(qiáng)度的提高歸因于合金細(xì)小的晶粒和第二相強(qiáng)化[44];研究發(fā)現(xiàn)Al90Mn8Ce2合金具有優(yōu)異的耐磨損性能，如在773K條件下，該合金的耐磨損能力是普通A355鋁合金的3倍。還發(fā)現(xiàn)材料中的Al6Mn、Al4Ce以及Al2O3等第二相硬質(zhì)顆粒，對(duì)合金耐磨損性能提高有利。

　　六 結(jié)束語

　　錳作為粉末冶金材料的主要成分或添加劑，對(duì)改善材料性能和開發(fā)新材料起到重要的作用;而且，錳的資源豐富，價(jià)格低廉。研究和開發(fā)錳的應(yīng)用，無論在科學(xué)理論上還是在生產(chǎn)實(shí)踐上，均具有重要的意義。隨著市場需求的擴(kuò)大和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，錳的應(yīng)用前景必將更加廣闊。

　　但是，錳的擴(kuò)大應(yīng)用遇到了來自自身的障礙，那就是錳容易氧化，而氧化物又難于還原。在粉末冶金生產(chǎn)過程中，錳的氧化一直是十分棘手的問題。隨著制粉技術(shù)和燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展，防止錳氧化的問題有所緩解，但仍未徹底解決。在提倡擴(kuò)大應(yīng)用錳的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究，尋找合理的措施。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]楊志忠. 中國錳系鐵合金的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國錳業(yè)，2005,23(4):1-6.

　　[2]江權(quán). 錳的存在及應(yīng)用[J]. 中國錳業(yè)，2001，19(3):36-38.

　　[3]陳剛，陳鼎. 錳在有色金屬中的應(yīng)用[J]. 中國錳業(yè)，2003,21(1):34-37.

　　[4]譚柱中，梅光貴，李維健，曾克新，梁汝騰，曾湘波. 錳冶金學(xué)[M]. 長沙：中南大學(xué)出版社，2004.

　　粉末冶金材料論文篇2

　　淺析粉末冶金材料的熱處理工藝

　　【摘 要】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度的復(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(duì)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。

　　【關(guān)鍵詞】粉末冶金材料 熱處理 密度 強(qiáng)度 淬透性 碳氮共滲

　　一. 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(jī)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?cè)谌〈兔芏取⒌陀捕群蛷?qiáng)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(qiáng)度的精密復(fù)雜零件的應(yīng)用中也在逐漸推廣，這要?dú)w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(qiáng)度和耐磨性，將大大擴(kuò)展粉末冶金的應(yīng)用范圍。

　　二. 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(gè)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(gè)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：

　　1.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(shí)，淬透性相對(duì)較差。另外淬火時(shí)，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?yàn)闊Y(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(shí)間比相應(yīng)鍛件長50%，在添加合金元素時(shí)，完全奧氏體化溫度會(huì)更高、時(shí)間會(huì)更長。比如，以不同化合碳含量的燒結(jié)碳鋼為例，淬火溫度如表1所示，

　　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(jī)理相同，可明顯細(xì)化晶粒，當(dāng)其溶于奧氏體后會(huì)增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，保證淬火時(shí)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(duì)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。

　　2.化學(xué)熱處理工藝

　　化學(xué)熱處理一般都包括分解、吸收、擴(kuò)散三個(gè)基本過程，比如，滲碳熱處理的反應(yīng)如下：

　　2CO≒[C]+CO2 (放熱反應(yīng))

　　CH4≒[C]+2H2 (吸熱反應(yīng))

　　碳分解出后被金屬表面吸收并逐漸向內(nèi)部擴(kuò)散，在材料的表面獲得足夠的碳濃度后再進(jìn)行淬火和回火處理，會(huì)提高粉末冶金材料的表面硬度和淬硬深度。由于粉末冶金材料的孔隙存在，使得活性炭原子從表面滲入內(nèi)部，完成化學(xué)熱處理的過程。但是，材料密度越高，孔隙效應(yīng)就越弱，化學(xué)熱處理的效果就越不明顯，因此，要采用碳勢較高的還原性氣氛保護(hù)。根據(jù)粉末冶金材料的孔隙特點(diǎn)，其加熱和冷卻速度要低于致密材料，所以加熱時(shí)要延長保溫時(shí)間，提高加熱溫度。

　　粉末冶金材料的化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮、滲硫和多元共滲等幾種形式，在化學(xué)熱處理中，淬硬深度主要與材料的密度有關(guān)。因此，可以在熱處理工藝上采取相應(yīng)措施，比如：滲碳時(shí)，在材料密度大于7g/cm3時(shí)適當(dāng)延長時(shí)間。通過化學(xué)熱處理可提高材料的耐磨性，粉末冶金材料的不均勻奧氏體滲碳工藝，使處理后的材料滲層表面的含碳量可達(dá)2%以上，碳化物均勻分布于滲層表面，能夠很好地提高硬度和耐磨性能。

　　3.蒸汽處理

　　蒸汽處理是把材料通過加熱蒸汽使其表面氧化，在材料表層形成氧化膜，從而改善粉末冶金材料的性能。特別是對(duì)于粉末冶金材料的表面的防腐，其有效期比發(fā)藍(lán)處理效果明顯，處理后的材料硬度和耐磨性明顯增加。

　　4.特殊熱處理工藝

　　特殊熱處理工藝是近些年來科技發(fā)展的產(chǎn)物，包括感應(yīng)加熱淬火、激光表面硬化等。感應(yīng)加熱淬火是在高頻電磁感應(yīng)渦流的影響下，加熱溫度提升快，對(duì)于表面硬度的增加有顯著效果，但是容易出現(xiàn)軟點(diǎn)，一般可以采取間斷加熱法延長奧氏體化時(shí)間;激光表面硬化工藝是以激光為熱源使金屬表面快速升溫和冷卻，使奧氏體晶粒內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)來不及回復(fù)再結(jié)晶而獲得超細(xì)結(jié)構(gòu)。

　　三. 粉末冶金材料熱處理的影響因素分析

　　粉末冶金材料在燒結(jié)過程中生成的孔隙是其固有特點(diǎn)，也給熱處理帶來了很大影響，特別是孔隙率的變化與熱處理的關(guān)系，為了改善致密性和晶粒度，加入的合金元素也對(duì)熱處理有一定影響：

　　1.孔隙對(duì)熱處理過程的影響

　　粉末冶金材料在熱處理時(shí)，通過快速冷卻抑制奧氏體擴(kuò)散轉(zhuǎn)變成其他組織，從而獲得馬氏體，而孔隙的存在對(duì)材料的散熱性影響較大。通過導(dǎo)熱率公式：

　　導(dǎo)熱率=金屬理論導(dǎo)熱率×(1-2×孔隙率)/100

　　可以看出，淬透性隨著孔隙率的增加而下降。另一方面，孔隙還影響材料的密度，對(duì)材料熱處理后表面硬度和淬硬深度的效果又因密度影響而有關(guān)聯(lián)，降低了材料表面硬度。而且，因?yàn)榭紫兜拇嬖?，淬火時(shí)不能用鹽水作為介質(zhì)，以免因鹽分殘留造成腐蝕，所以，一般熱處理是在真空或氣體介質(zhì)中進(jìn)行的。

　　2.孔隙率對(duì)熱處理時(shí)表面淬硬深度的影響

　　粉末冶金材料的熱處理效果與材料的密度、滲(淬)透性、導(dǎo)熱性和電阻性有關(guān)，孔隙率是造成這些因素的最大原因，孔隙率超過8%時(shí)，氣體就會(huì)通過空隙迅速滲透，在進(jìn)行滲碳硬化時(shí)，增加滲碳深度，表面硬化的效果就會(huì)降低。而且，如果滲碳?xì)怏w滲入速度過快，在淬火中會(huì)產(chǎn)生軟點(diǎn)，降低表面硬度，使材料脆變和變形。

　　3.合金含量和類型對(duì)粉末冶金熱處理的影響

　　合金元素中常見的是銅和鎳，它們的含量與類型都會(huì)對(duì)熱處理效果產(chǎn)生影響。熱處理硬化深度隨銅含量、碳含量的增加而逐漸增高達(dá)到一定含量時(shí)又逐漸降低;鎳合金的剛度要大于銅合金，但是鎳含量的不均勻性會(huì)導(dǎo)致奧氏體組織不均勻;

　　4.高溫?zé)Y(jié)的影響

　　高溫?zé)Y(jié)雖然可以獲得最佳的合金化效果和促進(jìn)致密化，但是，燒結(jié)溫度的不同，特別是溫度較低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致熱處理的敏感性下降(固溶體中的合金減少)和機(jī)械性能下降。因此，采用高溫?zé)Y(jié)，輔助以充分的還原氣氛，可以獲得較好的熱處理效果。

　　四、結(jié)語

　　粉末冶金材料的熱處理工藝是一個(gè)復(fù)雜的過程，它與孔隙率、合金類型、合金元素含量、燒結(jié)溫度有關(guān)系，同致密材料相比，內(nèi)部的均勻性較差，要想獲得較高的淬透性，要提高完全奧氏體化溫度并延長時(shí)間，不均勻奧氏體滲碳可得到不受奧氏體飽和碳濃度限制的高碳濃度。另外，加入合金元素也可提高淬透性。蒸汽處理可顯著提高其防腐性能和表面硬度。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]曹放，粉末冶金材料的熱處理工藝試驗(yàn)，粉末冶金技術(shù)，1993，11

　　[2]劉傳習(xí)，周作平，解子章等，粉末冶金工藝學(xué)，科學(xué)普及出版社，1987，27

　　[3]董盼，合金化對(duì)粉末冶金鐵基合金的組織結(jié)構(gòu)與性能的影響，合肥工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院2001屆碩士論文