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粉末冶金的热处理工艺是怎么操作的?

时间:2020-02-21 阅读:37

粉末冶金资料在现代工业中的使用越来越广泛,特别是轿车工业、生活用品、机械设备等的使用中,粉末冶金资料现已占有很大的比重。它们在替代低密度、低硬度和强度的铸铁资料方面现已具有显着优势,在高硬度、高精度和强度的精细杂乱零件的使用中也在逐步推行,这要归功于粉末冶金技能的快速开展。全细密钢的热处理工艺现已取得了成功,可是粉末冶金资料的热处理,由于粉末冶金资料的物理功能差异和热处理工艺的差异,还存在着一些缺点。各铸造锻炼企业在粉末冶金资料的技能研究中,热锻、粉末打针成型、热等静压、液相烧结、组合烧结等热处理和后续处理工艺,在粉末冶金资料的物理功能与力学功能缺点的改进中,取得了必定作用,进步了粉末冶金资料的强度和耐磨性,将大大扩展粉末冶金的使用规模。

粉末冶金资料的热处理要依据其化学成分和晶粒度确认,其间的孔隙存在是一个重要要素,粉末冶金资料在约束和烧结进程中,构成的孔隙贯穿整个零件中,孔隙的存在影响热处理的方法和作用。


粉末冶金资料的热处理有淬火、化学热处理、蒸汽处理和特别热处理几种方式:

1、淬火热处理工艺

粉末冶金资料由于孔隙的存在,在传热速度方面要低于细密资料,因而在淬火时,淬透性相对较差。别的淬火时,粉末资料的烧结密度和资料的导热性是成正比联系的;粉末冶金资料由于烧结工艺与细密资料的差异,内部安排均匀性要优于细密资料,但存在较小的微观区域的不均匀性,所以,彻底奥氏体化时刻比相应锻件长50%,在添加合金元素时,彻底奥氏体化温度会更高、时刻会更长。

在粉末冶金资料的热处理中,为了进步淬透性,一般参加一些合金元素如:镍、钼、锰、铬、钒等,它们的作用跟在细密资猜中的作用机理相同,可显着细化晶粒,当其溶于奥氏体后会添加过冷奥氏体的稳定性,确保淬火时的奥氏体改变,使淬火后资料的外表硬度添加,淬硬深度也添加。别的,粉末冶金资料淬火后都要进行回火处理,回火处理的温度操控对粉末冶金资料的的功能影响较大,因而要依据不同资料的特性确认回火温度,下降回火脆性的影响,一般的资料可在175-250℃下空气或油中回火0.5-1.0h。


2.化学热处理工艺

化学热处理一般都包含分化、吸收、分散三个根本进程,比方,渗碳热处理的反响如下:

2CO≒[C]+CO2 (放热反响)

CH4≒[C]+2H2 (吸热反响)

    碳分化出后被金属外表吸收并逐步向内部分散,在资料的外表取得满足的碳浓度后再进行淬火和回火处理,会进步粉末冶金资料的外表硬度和淬硬深度。由于粉末冶金资料的孔隙存在,使得活性炭原子从外表进入内部,完结化学热处理的进程。可是,资料密度越高,孔隙效应就越弱,化学热处理的作用就越不显着,因而,要选用碳势较高的复原性气氛维护。依据粉末冶金资料的孔隙特色,其加热和冷却速度要低于细密资料,所以加热时要延伸保温时刻,进步加热温度。

    粉末冶金资料的化学热处理包含渗碳、渗氮、渗硫和多元共渗等几种方式,在化学热处理中,淬硬深度主要与资料的密度有关。因而,能够在热处理工艺上采纳相应措施,比方:渗碳时,在资料密度大于7g/cm3时恰当延伸时刻。经过化学热处理可进步资料的耐磨性,粉末冶金资料的不均匀奥氏体渗碳工艺,使处理后的资料渗层外表的含碳量可达2%以上,碳化物均匀分布于渗层外表,能够很好地进步硬度和耐磨功能。


    3.蒸汽处理

    蒸汽处理是把资料经过加热蒸汽使其外表氧化,在资料表层构成氧化膜,然后改进粉末冶金资料的功能。特别是关于粉末冶金资料的外表的防腐,其有效期比发蓝处理作用显着,处理后的资料硬度和耐磨性显着添加。


    4.特别热处理工艺

    特别热处理工艺是近些年来科技开展的产品,包含感应加热淬火、激光外表硬化等。感应加热淬火是在高频电磁感应涡流的影响下,加热温度进步快,关于外表硬度的添加有明显作用,可是简单呈现软点,一般能够采纳连续加热法延伸奥氏体化时刻;激光外表硬化工艺是以激光为热源使金属外表快速升温文冷却,使奥氏体晶粒内部的亚结构来不及回复再结晶而取得超细结构。


三、粉末冶金资料热处理的影响要素剖析

    粉末冶金资料在烧结进程中生成的孔隙是其固有特色,也给热处理带来了很大影响,特别是孔隙率的改变与热处理的联系,为了改进细密性和晶粒度,参加的合金元素也对热处理有必定影响:


1.孔隙对热处理进程的影响

    粉末冶金资料在热处理时,经过快速冷却按捺奥氏体分散改变成其他安排,然后取得马氏体,而孔隙的存在对资料的散热性影响较大。经过导热率公式:

导热率=金属理论导热率×(1-2×孔隙率)/100

    能够看出,淬透性跟着孔隙率的添加而下降。另一方面,孔隙还影响资料的密度,对资料热处理后外表硬度和淬硬深度的作用又因密度影响而有相关,下降了资料外表硬度。并且,由于孔隙的存在,淬火时不能用盐水作为介质,避免因盐分残留形成腐蚀,所以,一般热处理是在真空或气体介质中进行的。


2.孔隙率对热处理时外表淬硬深度的影响

    粉末冶金资料的热处理作用与资料的密度、渗(淬)透性、导热性和电阻性有关,孔隙率是形成这些要素的较大原因,孔隙率超越8%时,气体就会经过空地敏捷浸透,在进行渗碳硬化时,添加渗碳深度,外表硬化的作用就会下降。并且,假如渗碳气体进入速度过快,在淬火中会发生软点,下降外表硬度,使资料脆变和变形。


3.合金含量和类型对粉末冶金热处理的影响

    合金元素中常见的是铜和镍,它们的含量与类型都会对热处理作用发生影响。热处理硬化深度随铜含量、碳含量的添加而逐步增高到达必定含量时又逐步下降;镍合金的刚度要大于铜合金,可是镍含量的不均匀性会导致奥氏体安排不均匀。


4.高温烧结的影响

    高温烧结尽管能够取得较佳的合金化作用和促进细密化,可是,烧结温度的不同,特别是温度较低时,会导致热处理的敏感性下降(固溶体中的合金削减)和机械功能下降。因而,选用高温烧结,辅佐以充沛的复原气氛,能够取得较好的热处理作用。


粉末冶金资料的热处理工艺是一个杂乱的进程,它与孔隙率、合金类型、合金元素含量、烧结温度有联系,同细密资料比较,内部的均匀性较差,要想取得较高的淬透性,要进步彻底奥氏体化温度并延伸时刻,不均匀奥氏体渗碳可得到不受奥氏体饱满碳浓度约束的高碳浓度。别的,参加合金元素也可进步淬透性。蒸汽处理可明显进步其防腐功能和外表硬度。


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