鐵基粉末冶金常見的合金元素有哪些?
作者:翔宇粉末冶金制品
發(fā)布時(shí)間:2022-06-28 18:09:14
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以鐵粉或合金鋼粉為主要原料,采用粉末冶金工藝制造的結(jié)構(gòu)零件。對(duì)這類零件的要求是要有足夠好的力學(xué)性能、耐磨性,較好的機(jī)械加工性能,有時(shí)還要有耐熱和耐蝕性能。粉末冶金鐵基零件廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。特別是汽車行業(yè),發(fā)達(dá)國(guó)家粉末冶金鐵基零件的60%~70%用于汽車,如凸輪軸、排氣門座、水泵葉輪及各類齒輪。
鐵基粉末冶金種常見的合金元素有哪些?
鐵基粉末冶金材料中,合金元素起著重要的作用。除了C以外,Cu元素是使用最廣的合金元素,此外,還有Ni和Mo等合金元素也起著強(qiáng)化材料性能的作用。Ni作為可以減小Cu的膨脹作用的元素,被認(rèn)為是有益元素。它能夠提供高的強(qiáng)度、高的韌性和良好的淬透性、高電阻、高的耐腐蝕性。在通常的燒結(jié)溫度下,絕大部分Ni與Fe只能進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散,且Ni在Fe基體中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于C、Cu、Mo等主要合金元素,導(dǎo)致Ni在奧氏體中分布不均,而Ni元素作為作為一種強(qiáng)烈的奧氏體穩(wěn)定化元素,一方面能減緩珠光體的轉(zhuǎn)變,起到細(xì)化珠光體和增加珠光體含量的作用;另一方面在冷卻過程中含鎳燒結(jié)鋼中會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的富鎳組織,對(duì)性能有極大的影響。即便淬火處理后,富Ni區(qū)仍然為奧氏體,富鎳組織通常夠強(qiáng)化基體并保持一定的韌性和延展性。很多情況下,通常將Cu和Ni復(fù)合添加能獲得最佳的綜合力學(xué)性能。
選擇熱處理工藝來(lái)提高燒結(jié)鋼的強(qiáng)度時(shí),C含量是最關(guān)鍵的變量。C含量由添加到粉末混合物中石墨和燒結(jié)過程中的氣氛控制的,通過影響顯微組織中各相的含量來(lái)影響材料的宏觀性能,對(duì)于Fe-C成分合金來(lái)說,一般在碳含量在0.8wt. %時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值,含量過高時(shí)會(huì)在晶界處和孔隙處形成網(wǎng)狀碳化物,引起明顯的脆化效果。
Mo可以極大提高燒結(jié)鋼的淬透性,是Fe基粉末冶金材料中最常用的固溶強(qiáng)化元素,主要通過溶入鐵素體或代替滲鐵體中的部分Fe原子形成合金滲碳體,起到細(xì)化珠光體組織和彌散強(qiáng)化效果。Mo還可以促進(jìn)貝氏體相變提高拉伸強(qiáng)度。
在粉末冶金材料中加入Cu可以起到固溶強(qiáng)化作用,增加材料燒結(jié)后的表觀硬度和抗拉強(qiáng)度,同時(shí),往往利用其在燒結(jié)時(shí)的脹大來(lái)平衡 Ni的收縮,以使材料達(dá)到零脹大、公差精密及高強(qiáng)度;為提高淬透性,Cu往往和預(yù)合金化粉末一起用于燒結(jié)硬化。但會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性一定程度的下降。Cu可以在常規(guī)燒結(jié)溫度下形成液相,可以攜帶其他合金元素快速填充孔隙,提高合金元素均勻性和燒結(jié)密度。熱處理后,Cu也增加表面硬度,但因其產(chǎn)生的脆化效果會(huì)降低材料韌性和強(qiáng)度。Cu含量過高時(shí)會(huì)降低零件尺寸的精度。
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