fe-cr-mo粉末冶金钢组织与性能的研究

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1、万方数据硕士学位论文1文献综述从图1．1中可知，Mn对淬透性倍乘系数的影响最为明显，其次是Mo、Cr、Ni【引。通过改变烧结后的冷却速度，合金元素的类型和数量可以获得不同类型的显微组织。在铁粉末中加入如C、Mo、Cu、Ni和Cr等合金元素，通过预合金化或者混合工艺，可以有效提升铁基合金的淬透性15J。在粉末冶金钢(aM钢)的生产中，通常会使用合金化的方法来提高材料的性能，比如添加Cu、Ni、Mo、Cr和C等合金元素来获得高性能。在合金化方法中要综合考虑合金化对粉末压制性能、对制品的强化效果，合金元素的易氧化程度以及扩散能力等的影响。表1．1【6’7】是几种合金

2、化元素对钢粉压制性、淬硬性的影响能力以及合金元素的亲氧性和高温下的扩散能力对比。表1．1几种合金化元素对钢粉淬硬性、压制性影响以及合金元素亲氧性和高温下的扩散能力对比【6’71Tablel-1Variousalloyingelementsonthehardenability,compact渺ility,affinityforoxygenanddiffusioncapacityathightemperature【6’71结合图1．1和表1．1，来综合阐述各个元素添加到钢材料中的各种利弊：Cu元素：Cu的熔点为1083℃。Cu是粉末冶金铁基中常见的合金添加元素，在

3、低合金钢中，通过添加少量的Cu元素，可以达到提高合金钢强度、延展性以及耐蚀性的作用。Cu对Fe有固溶强化作用，Cu对氧的亲和力比Fe对氧的亲和力小。在铁基粉末冶金零件的烧结中，在烧结温度高于1100℃下生成液相，此时Cu的扩散速率增加，有利于Cu元素的均匀分布；同时在材料局部形成液相烧结，促进烧结致密化。Cu的溶解度随温度的变化较大：在1090℃时，Cu在奥氏体中的溶解度为5～8．5％；835℃时，溶解度为3．5％；而在室温时，Cu在Fe中的溶解度仅为0．2％。在Fe基合金中，温度升高，Cu的溶解度反而下降。即使加快冷却速度，采用烧结硬化工艺，在冷却阶段仍发现

4、部分Cu沉淀出来，提高铁基合金的显微硬度【8l。另外，加快冷却速度会使析出物的形成温度降低，降低析出物的尺寸，提高铁基烧结合金的硬度。当铁基制品中含有较多的Cu时，熔融状态的Cu会浸到铁颗粒界面或者晶界上，导致Fe颗粒长大，阻碍烧结体万方数据硕士学位论文1文献综述的收缩，降低铁基烧结制品的密度和尺寸精度，后续加工成本升高。从而一般添加l～3％的Cu最为适宜。Ni元素：Ni可以提高奥氏体的稳定性，并减缓珠光体转变速度；这是因为Ni可降低共析钢中共析珠光体的碳含量，并可剧烈降低临界转变温度，使转变时的过冷度减小，延长转变孕育期。当Ni元素含量增加时，奥氏体稳定性会

5、提高，而珠光体的形成速度则会放缓；且随着合金钢中碳含量的增加，这种影响会越大。Mo元素：Mo元素在钢中的扩散极慢，必须同时加入C才能增大其扩散系数。在铁基合金中，C含量的不同会影响Mo元素的作用：当C含量较低时，Mo元素的作用主要是通过固溶于铁素体中而达到强化的作用；当C含量较高时，Mo元素与C形成碳化物，使C的扩散减少，导致珠光体的转变推迟，减小了珠光体的片间距，从而起到提高珠光体含量以及细化珠光体的作用。但Mo元素的加入对铁素体、渗碳体以及贝氏体的转变形成影响不大。钼碳化合物的数目以及形态分布对材料性能尤其是耐磨性有主要的影响。Mo元素添加到钢中的主要作用

6、除了能够细化晶粒，提高材料的强度、淬透性，还可以有效降低材料的回火脆性。Mo对热处理特性的影响较大，在材料中加入Mo元素后，有利于材料获得较好的综合力学性能。一般在材料中加入的Mo含量为0．5～1．5％。Cr元素：Cr元素有很好的固溶强化作用。Cr元素在一般的氧化保护气氛中容易氧化，且其氧化物难以还原，所以一般不用Cr元素粉末直接作为原料，常以中间合金粉末或者预合金粉末的形式作为原料。Cr和C的亲和力较大，在铁基体中扩散速度缓慢，同时Cr元素会使碳的扩散速度降低，从而引起钢的临界冷却速度降低。Cr元素能够起到提高过冷奥氏体的稳定性的作用，延长孕育期，C曲线右移

7、。增加C晗量，分解的奥氏体量减少，提高了钢的淬透性。当Cr和碳同时增多，会强烈降低贝氏体转变速度，降低贝氏体转变温度，促进贝氏体转变生成下贝氏体组织oCr在珠光体的转变中，能扩散到珠光体的渗碳体中，形成合金渗碳体(Fe，Cr)C3，阻碍C的扩散，使珠光体细化，提高铁合金的综合力学性能。C元素：C元素一般以石墨状态加入到粉末冶金铁基材料中，能够改善材料的强度和硬度，是主要的强化元素。C在奥氏体中的溶解度远高于铁素体。一般，C溶解于奥氏体中，能够减慢奥氏体中原子的扩散速度，奥氏体转变前的孕育期延长，减慢了奥氏体的转变速度，从而使其稳定性提高，进而达到提高合金淬透性

8、的效果。随着C含量的增加，由于先共析铁