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粉末冶金基本的材料体系
发布时间:2023-12-02
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当碳含量小于0.2%时为烧结铁,大于0.2%时为烧结碳素钢。材料的抗弯强度随化合碳的增加而迅速增大,在0.85%时达到最大值,这是由于显微组织中珠光体最多。碳含量继续增多时,抗弯强度明显下降,这是由于可能会生成网状的渗碳体。烧结碳素钢化合碳含量应该控制在0.8%~0.9%的范围内。

 

Fe-C系粉末冶金零件一般使用铁粉与石墨粉作为原材料。石墨的加入量应考虑碳与铁粉中的氧化物及与烧结气氛反应所引起的损失。烧结气氛最好采用可控碳势气氛,以达到准确控制烧结钢化合碳含量的目的。

Fe-C系粉末冶金零件的显微组织与碳含量有关,烧结铁的显微组织为铁素体,随碳含量的增加,组织中珠光体含量增加。

 

B Fe-Cu-C系和Fe-Cu-Mo-C

铜是烧结钢中常见的合金元素。由于铜在铁中的溶解度随温度变化很大,所以铜对铁具有固溶强化作用,也可以进行时效强化处理。

普通烧结钢中,铜的加入量为10%以内,而浸铜烧结钢中铜含量可达15%~20%。普通烧结钢中,铜以单质粉末的形式加入,烧结温度在铜的熔点之上。从材料的抗拉强度看,最佳的成分配比为碳含量约1.5%,铜含量约8%

 

铜的加入对烧结制品的尺寸变化有很大的影响。当铜含量为8%-9%时,烧结后的膨胀最大。

钼也是烧结钢中常用的合金元素,具有固溶强化作用与细晶强化作用,还能够提高淬透性与防止回火脆性。由于钼在铁中的扩散速度很低,所以一般使用Mo-Fe合金粉末。

 

C Fe-Ni-C

镍是稳定奥氏体的元素,与铁互溶,具有固溶强化的作用。镍可降低钢的临界转变温度和降低钢中各种元素的扩散速度,从而提高钢的淬透性。

当碳含量一定时,抗拉强度随镍含量的增加而增大。

 

D Fe-Mn-C

锰在烧结钢中具有固溶强化作用,还能够提高钢的淬透性,从而提高材料的强度。

锰资源丰富,价格较低,对钢的强化效果好。但是,由于锰与氧的亲和能力强,易于生成氧化物,且难以还原,所以一般是以合金粉的形式加入。

 

E Fe-Cr-C

络除了能够提高烧结钢的强度之外,还能够改善钢的抗氧化性与耐腐蚀性。由于铬与

氧的亲和能力很强,所以一般是以合金粉的形式加入,而且烧结时必须严格控制气氛的露点或采用真空烧结。

 

F Fe-P-C

烧结钢中添加磷元素能够改善和提高强度与韧性,这一点与普通钢有很大不同。主要原因如下:

(1)磷扩散到铁中形成Fe-P固溶体,具有明显的固溶强化作用。

(2)磷能够缩小铁的面心立方区域,强化烧结时铁原子的扩散,加速致密化。

(3)Fe-P系在1050℃有一共晶反应,因而在烧结时产生少量的液相,有利于烧结致密化。

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