介绍粉末冶金零件的热处理以及一般注意事项

了解孔隙率/密度可能随加热时间而导致的差异，以及在加工粉末冶金零件时增加淬火剂的排出量，可以减少热处理车间中出现的麻烦。近年来，由于性能的提高以及产生近净形状的优势，粉末冶金（P / M）在近净形状零件的生产中的使用有所增加。 P / M不是单个过程，而是对以金属粉末作为原料开始的过程的描述。这可以包括传统的压制和烧结，金属注射成型（MIM），粉末锻造和热等静压（HIP）。增材制造也可以被视为粉末冶金工艺，因为该工艺以金属粉末为原料开始。

在常规钢零件和粉末冶金零件之间进行热处理存在显着差异。孔隙率，成分和均质性是锻钢零件与P / M零件热处理之间差异的主要来源。了解这些差异可以使热处理机进行补偿，以实现部分一致的性能。

由于它是常遇到的方法，因此着眼于传统的压制和烧结P / M操作，因此将所需合金的金属粉末混合在一起。将添加剂（例如润滑剂和粘合剂）添加到混合物中，以增加生坯强度并减少模头摩擦。粉末正确混合后，将零件压实以形成生坯。

压实是关键的步骤，因为适当的压实过程可以确定生坯的密度。压坯的强度；以及绿色部分的均质性。热处理后的性能在很大程度上取决于零件的密度。均匀的特性需要密度的均匀分布。机械或液压机与刚性工具一起使用可实现所需的压坯。

压实的另一考虑因素是生压坯的机械强度。它必需足够坚固，以抵抗喷射过程以及烧结过程中的机械作用力。通常，如果零件可以承受顶出过程，则其强度足以用于后续处理。

P / M零件的属性在很大程度上取决于零件的密度。零件的密度取决于所用压力以及粉末的特性。在压实过程中，粉末会发生移动，粉末会重新排列以填充可用空间。粉末会发生变形，以及粉末颗粒破裂或碎裂。粉末和合金的类型决定了发生机理。脆性或陶瓷粉末易于破裂；元素粉末（铁，镍和铜）将易于变形。高度合金化的粉末通常介于这两个极端之间。

一旦零件被压实并弹出，就将其烧结。烧结包括将零件放在受控的气氛中并加热。烧结通常使用网带式炉或推进炉来完成。如果需要更高的温度，则使用真空炉。进行吹扫以减少存在的可燃气氛的量并通过挥发除去存在的任何粘合剂。将温度升高到熔化温度的大约75％，以使固态扩散发生。在温度上需要足够的时间以允许固态扩散以形成横跨颗粒的足够的强度桥键，并形成颗粒的适当的冶金键。烧结过程中的额外时间通过减少孔的数量和大小来增加零件密度。然后将零件在保护气氛下冷却。保护气氛可以是真空或氩气和10％的氢气。其他气氛也用于减少在颗粒界面处金属氧化物的形成。

压实通常设置零件的尺寸。但是，在致密化或加热或冷却不均匀的过程中可能会发生变形。压制或压印通常用于校正尺寸。此过程还可以增加零件的密度。

热处理P / M零件的一般注意事项：

表面损坏。由于P / M零件被设计成形状，并且避免机加工，并且某种形式的缺口或表面损坏会降低合格率。

残留液体。在热处理之前进行过二次操作的零件可能存在残留流体，这些残留流体被保留在P / M零件的孔中。这些残留的液体会影响零件的表面质量，并可能在热处理过程中降低零件的强度。必需使用适当的清洁剂进行清洗和漂洗。

在热处理过程中加载。像锻造零件一样，载荷或搁架对于实现低变形零件至关重要。正确的机架安装可确保在零件周围获得适当的淬火剂和气流。它还可以确保将零件正确加热到奥氏体化温度。

拖出淬灭剂。由于P / M零件中存在孔隙，因此淬火剂可以穿透这些孔。通常需要适当的清洁步骤，通常包含多个清洁操作。这也减少了淬火剂向回火操作的拖出，并产生了烟雾。

感应淬火。如果使用水或水性淬火剂，则零件表面和内部可能会生锈。建议使用带有合适腐蚀抑制剂的淬火剂。除了回火操作之外，可能还需要干燥操作。

淬灭剂。 P / M零件的可淬性低于类似化学成分的零件。这是由于P / M部件的热扩散率降低。降低的热扩散率是部件密度降低的结果。与类似的化学锻造产品相比，降低的热密度需要更快的淬灭剂。

P / M零件中存在的孔隙率导致较低的密度和较低的热扩散率。这导致较低的淬透性。