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粉末冶金的热处理

粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广泛。随着粉末冶金技术的不断进步,用高密度、高精度的复杂零件代替锻钢零件的应用也得到了快速发展。但由于后续处理工艺的不同,其物理性能和力学性能仍存在一些缺陷。简要介绍和分析了粉末冶金材料的热处理工艺,分析了影响因素,提出了改进措施。

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粉末冶金材料广泛应用于现代工业,特别是在汽车工业、家电、机械设备等应用中,粉末冶金材料占有很大比例。在替代低密度、低硬度、低强度的铸铁材料方面具有明显的优势。随着粉末冶金技术的快速发展,在高硬度、高精度、高强度的精密复杂零件的应用中也逐步得到推广。全致密钢热处理工艺已取得成功,但由于粉末冶金材料的物理性能和热处理工艺的差异,粉末冶金材料的热处理仍存在一些缺陷。在粉末冶金材料的技术研究中,热锻、粉末注射成型、热等静压、液相烧结、复合烧结等热处理及后续处理工艺在改善粉末冶金毡的物理性能和力学性能方面取得了一定的效果。提高了粉末冶金材料的强度和耐磨性,极大地拓展了粉末冶金工业。适用范围。

二。粉末冶金材料的热处理工艺

粉末冶金材料的热处理应根据其化学成分和粒度来确定。孔隙的存在是一个重要因素。粉末冶金材料在压制和烧结过程中形成的气孔贯穿整个零件。气孔的存在影响热处理的方式和效果。

粉末冶金材料的热处理包括淬火、化学热处理、蒸汽处理和特殊热处理。

1。淬火热处理工艺

由于存在空隙,粉末冶金材料的传热速率低于致密材料,因此在淬火过程中粉末冶金材料的淬透性较差。另外,粉末材料的烧结密度和导热系数在淬火时是成比例的,由于烧结工艺与致密材料的不同,粉末冶金材料的内部均匀性优于致密材料,但微观区域的不均匀性很小,因此在淬火过程中,粉末冶金材料的内部均匀性比致密材料好。完全奥氏体化的时间比相应的锻件长50%,当加入合金元素时,完全奥氏体化发生。温度会更高,时间也会更长。

为了提高粉末冶金材料在热处理过程中的淬透性,通常加入镍、钼、锰、铬、钒等合金元素。其功能与紧凑型材料相同。它们能明显地细化晶粒尺寸。当它们溶解在奥氏体中时,将提高过冷奥氏体的稳定性,保证淬火过程中奥氏体的转变,提高淬火材料的表面硬度。随着硬化深度的增加,硬化深度增加。此外,粉末冶金材料在淬火后进行回火。回火温度控制对粉末冶金材料的性能有很大影响。因此,应根据不同材料的特点确定回火温度,以降低回火脆性的影响。一般材料可在175-250℃的空气或油中回火0.5-1.0 h。

2.化学热处理工艺

  化学热处理一般都包括分解、吸收、扩散三个基本过程,比如,渗碳热处理的反应如下:

2CO≒[C]+CO2 (放热反应)

CH4≒[C]+2H2 (吸热反应)

碳分解出后被金属表面吸收并逐渐向内部扩散,在材料的表面获得足够的碳浓度后再进行淬火和回火处理,会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,使得活性炭原子从表面渗入内部,完成化学热处理的过程。但是,材料密度越高,孔隙效应就越弱,化学热处理的效果就越不明显,因此,要采用碳势较高的还原性气氛保护。根据粉末冶金材料的孔隙特点,其加热和冷却速度要低于致密材料,所以加热时要延长保温时间,提高加热温度。

粉末冶金材料的化学热处理包括渗碳、渗氮、渗硫和多元共渗等几种形式,在化学热处理中,淬硬深度主要与材料的密度有关。因此,可以在热处理工艺上采取相应措施,比如:渗碳时,在材料密度大于7g/cm3时适当延长时间。通过化学热处理可提高材料的耐磨性,粉末冶金材料的不均匀奥氏体渗碳工艺,使处理后的材料渗层表面的含碳量可达2%以上,碳化物均匀分布于渗层表面,能够很好地提高硬度和耐磨性能。


3.蒸汽处理

蒸汽处理是把材料通过加热蒸汽使其表面氧化,在材料表层形成氧化膜,从而改善粉末冶金材料的性能。特别是对于粉末冶金材料的表面的防腐,其有效期比发蓝处理效果明显,处理后的材料硬度和耐磨性明显增加。


4.特殊热处理工艺

特殊热处理工艺是近些年来科技发展的产物,包括感应加热淬火、激光表面硬化等。感应加热淬火是在高频电磁感应涡流的影响下,加热温度提升快,对于表面硬度的增加有显著效果,但是容易出现软点,一般可以采取间断加热法延长奥氏体化时间;激光表面硬化工艺是以激光为热源使金属表面快速升温和冷却,使奥氏体晶粒内部的亚结构来不及回复再结晶而获得超细结


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