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介紹粉末冶金零件的熱處理以及一般注意事項

2020-11-26 10:31:42

了解孔隙率/密度可能隨加熱時間而導致的差異,以及在加工粉末冶金零件時增加淬火劑的排出量,可以減少熱處理車間中出現的麻煩。近年來,由於性能的提高以及產生近淨形狀的優勢,粉末冶金(P / M)在近淨形狀零件的生產中的使用有所增加。 P / M不是單個過程,而是對以金屬粉末作為原料開始的過程的描述。這可以包括傳統的壓製和燒結,金屬注射成型(MIM),粉末鍛造和熱等靜壓(HIP)。增材製造也可以被視為粉末冶金工藝,因為該工藝以金屬粉末為原料開始。

在常規鋼零件和粉末冶金零件之間進行熱處理存在顯著差異。孔隙率,成分和均質性是鍛鋼零件與P / M零件熱處理之間差異的主要來源。了解這些差異可以使熱處理機進行補償,以實現部分一致的性能。

由於它是常遇到的方法,因此著眼於傳統的壓製和燒結P / M操作,因此將所需合金的金屬粉末混合在一起。將添加劑(例如潤滑劑和粘合劑)添加到混合物中,以增加生坯強度並減少模頭摩擦。粉末正確混合後,將零件壓實以形成生坯。

壓實是關鍵的步驟,因為適當的壓實過程可以確定生坯的密度。壓坯的強度;以及綠色部分的均質性。熱處理後的性能在很大程度上取決於零件的密度。均勻的特性需要密度的均勻分布。機械或液壓機與剛性工具一起使用可實現所需的壓坯。

壓實的另一考慮因素是生壓坯的機械強度。它必需足夠堅固,以抵抗噴射過程以及燒結過程中的機械作用力。通常,如果零件可以承受頂出過程,則其強度足以用於後續處理。

P / M零件的屬性在很大程度上取決於零件的密度。零件的密度取決於所用壓力以及粉末的特性。在壓實過程中,粉末會發生移動,粉末會重新排列以填充可用空間。粉末會發生變形,以及粉末顆粒破裂或碎裂。粉末和合金的類型決定了發生機理。脆性或陶瓷粉末易於破裂;元素粉末(鐵,鎳和銅)將易於變形。高度合金化的粉末通常介於這兩個極端之間。

粉末冶金零件

一旦零件被壓實並彈出,就將其燒結。燒結包括將零件放在受控的氣氛中並加熱。燒結通常使用網帶式爐或推進爐來完成。如果需要更高的溫度,則使用真空爐。進行吹掃以減少存在的可燃氣氛的量並通過揮發除去存在的任何粘合劑。將溫度升高到熔化溫度的大約75%,以使固態擴散發生。在溫度上需要足夠的時間以允許固態擴散以形成橫跨顆粒的足夠的強度橋鍵,並形成顆粒的適當的冶金鍵。燒結過程中的額外時間通過減少孔的數量和大小來增加零件密度。然後將零件在保護氣氛下冷卻。保護氣氛可以是真空或氬氣和10%的氫氣。其他氣氛也用於減少在顆粒界麵處金屬氧化物的形成。

壓實通常設置零件的尺寸。但是,在致密化或加熱或冷卻不均勻的過程中可能會發生變形。壓製或壓印通常用於校正尺寸。此過程還可以增加零件的密度。

熱處理P / M零件的一般注意事項:

表麵損壞。由於P / M零件被設計成形狀,並且避免機加工,並且某種形式的缺口或表麵損壞會降低合格率。

殘留液體。在熱處理之前進行過二次操作的零件可能存在殘留流體,這些殘留流體被保留在P / M零件的孔中。這些殘留的液體會影響零件的表麵質量,並可能在熱處理過程中降低零件的強度。必需使用適當的清潔劑進行清洗和漂洗。

在熱處理過程中加載。像鍛造零件一樣,載荷或擱架對於實現低變形零件至關重要。正確的機架安裝可確保在零件周圍獲得適當的淬火劑和氣流。它還可以確保將零件正確加熱到奧氏體化溫度。

拖出淬滅劑。由於P / M零件中存在孔隙,因此淬火劑可以穿透這些孔。通常需要適當的清潔步驟,通常包含多個清潔操作。這也減少了淬火劑向回火操作的拖出,並產生了煙霧。

感應淬火。如果使用水或水性淬火劑,則零件表麵和內部可能會生鏽。建議使用帶有合適腐蝕抑製劑的淬火劑。除了回火操作之外,可能還需要幹燥操作。

淬滅劑。 P / M零件的可淬性低於類似化學成分的零件。這是由於P / M部件的熱擴散率降低。降低的熱擴散率是部件密度降低的結果。與類似的化學鍛造產品相比,降低的熱密度需要更快的淬滅劑。

P / M零件中存在的孔隙率導致較低的密度和較低的熱擴散率。這導致較低的淬透性。


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