常见的粉末冶金零件连接工艺进行焊接的方式

适用于粉末冶金零件的连接工艺可分为固态和液态。固态工艺如扩散连接和铜焊主要用于低密度多孔零件。相比之下，密度较高或孔隙率较小的零件通常被视为致密的锻造材料，这些零件通常使用基于熔化的连接工艺进行焊接，包括电弧焊，即气体钨极电弧焊、气体金属电弧焊、电子束和激光焊接。在某些应用中，还可以使用其他连接技术，如粘接和热缩配合，但此处不考虑。

一、弧焊

粉末冶金零件的电弧焊可能会产生气孔，并对焊接完整性产生不利影响。粉末压坯的气体金属电弧焊接(不是致密的)会导致多孔焊缝和焊趾开裂，后者可能是由于原始粉末冶金零件的低延展性造成的。正如所料，粉末冶金零件的密度及其成分会影响焊接过程中的气孔倾向。

此外，铁基粉末冶金零件的焊接会由于缓慢冷却而形成软珠光体微观结构，这是由于孔隙率降低了热导率，这可以允许应变被适应，否则应变会导致裂纹。此外，氢可以从金属中扩散出来，进入并通过相互连接的孔，因此降低了制造氢裂纹的敏感性，以至于烧结钢被认为比锻钢更耐磨。

对于含铁粉末冶金零件，还值得一提的是，当进行蒸汽处理(将零件加热到550℃左右的温度，并将其暴露在水蒸气中)时，会形成一层薄薄的Fe3O四形成在外表面和互连孔隙的表面上，提供了改进的耐腐蚀性、增加的表面硬度、抗压强度和耐磨性。然而，含铁烧结零件的这种或类似的烧结后热处理会妨碍令人满意的焊接。问题是由于产生的氧化膜，该氧化膜稍有多孔，可能含有水分并具有绝缘效果，因此可能是焊接金属孔隙的来源和焊接件开裂的潜在原因。

电弧焊(GTAW和GMAW)也被尝试用于有色金属基复合材料系统，例如碳化硅颗粒增强铝。焊缝金属和热影响区中的总孔隙率和脱层非常频繁。据称，尽管铝合金基体中有大量颗粒，但许多金属基复合材料可以进行熔焊，其焊接性与铝相似。

二、激光焊接

粉末冶金零件的激光焊接有其优势，因为它是一种高度自动化的过程，提供了精度和控制。焊接速度可达几米/分钟，热输入低，热影响区小，热变形和残余应力有限。

然而，通常在烧结钢部件的激光焊接中观察到各种缺陷，例如气孔，可能是由于在快速凝固过程中不能离开熔体的气体的滞留，同时在烧结钢部件的激光焊接中观察到中碳部件的氢开裂和冷、热开裂的发生。一位作者建议使用填充丝来防止所有这些缺陷，尽管添加填充丝是激光焊接中的一个额外的复杂因素。低碳钢(通常高达0.3%)可以令人满意地进行激光焊接，只要两种成分的碳含量都很低，烧结钢零件可以接受地激光焊接到锻造零件上。然而，中碳钢(通常为0.3-0.6%碳)的激光焊接似乎很困难，因为快速冷却会在接头中形成坚硬、易碎且对氢裂纹敏感的马氏体结构。预热可能有助于诱导具有一些细珠光体的更软的贝氏体显微组织，这将增加韧性，从而提高接头的缺陷容限，并降低对氢裂纹的敏感性。

气体渗碳钢和油淬钢被认为难以焊接，因为可能由于孔隙中夹带的油和气体而形成大量气孔。在其他地方，人们注意到平滑、无间断的焊接可以在较低的行进速度和较低的光束功率下产生。束织激光焊接技术将抑制多孔性，增加熔融金属的宽深比有利于焊接区气泡的逸出。

烧结奥氏体不锈钢(等级316L)的激光焊接非常容易，产生良好的接头。在烧结铝合金的试验中，由于多孔性的形成，很难获得良好的接头，从而产生海绵状焊缝。据认为，氧化是可能的原因，当氧化物比金属吸收更多的激光能量时，可能会产生局部过热点，另一种可能性是氧化物吸收水分，水分在焊接过程中释放。