Процесс термообработки порошковой металлургии

Применение материалов порошковой металлургии в современной промышленности становится все более широким. Благодаря непрерывному прогрессу технологии порошковой металлургии было достигнуто быстрое развитие в области применения сложных деталей высокой плотности и точности, которые заменяют детали из кованой стали. Однако из-за разницы в последующем процессе обработки его физико-механические свойства все еще имеют некоторые дефекты. В этой статье кратко описывается и анализируется процесс термообработки материалов порошковой металлургии, анализируются факторы, влияющие на него, и предлагаются стратегии по улучшению процесса.

i. введение
Материалы порошковой металлургии все более широко используются в современной промышленности, особенно в автомобильной промышленности, производстве предметов первой необходимости, машин и оборудования и т.д. Материалы порошковой металлургии занимают значительную долю. Они обладают очевидными преимуществами при замене чугунных материалов с низкой плотностью, низкой твердостью и прочностью и постепенно завоевывают популярность при изготовлении высокотвердых, высокоточных и высокопрочных прецизионных и сложных деталей благодаря быстрому развитию технологии порошковой металлургии. Процесс термообработки полностью плотной стали был успешным, но при термообработке материалов порошковой металлургии из-за разницы в физических свойствах материалов порошковой металлургии и различиях в процессе термообработки все еще имеются некоторые дефекты. В ходе технических исследований материалов порошковой металлургии, проводимых различными литейными и плавильными предприятиями, горячей ковки, порошкового литья под давлением, горячего изостатического прессования, спекания в жидкой фазе, комбинированного спекания и других процессов термообработки и последующей обработки, в физико-механических свойствах материалов порошковой металлургии были обнаружены дефекты при улучшении, определенные эффекты в результате были улучшены прочность и износостойкость материалов порошковой металлургии, а область применения порошковой металлургии была значительно расширена.
2. Процесс термообработки материалов порошковой металлургии

Термообработка материалов порошковой металлургии должна определяться в соответствии с их химическим составом и размером зерен. Наличие пор является важным фактором. Поры, образующиеся при прессовании и спекании материалов порошковой металлургии, проходят по всей детали. Наличие пор влияет на способ термической обработки. И эффект.

Термическая обработка материалов порошковой металлургии имеет несколько форм: закалка, химико-термическая обработка, обработка паром и специальная термообработка:

1. Процесс закалочной термообработки

Из-за наличия пор скорость теплопередачи материалов порошковой металлургии ниже, чем у плотных материалов, поэтому прокаливаемость при закалке относительно низкая. Кроме того, во время закалки плотность спеченного порошкового материала пропорциональна теплопроводности материала; из-за разницы между процессом спекания и плотным материалом однородность внутренней структуры материала порошковой металлургии лучше, чем у плотного материала, но существует меньшая микроскопическая площадь. Неоднородность, следовательно, время полной аустенитизации на 50% больше, чем у соответствующих поковок. При добавлении легирующих элементов температура полной аустенитизации будет выше, а время - больше.

При термообработке материалов порошковой металлургии для улучшения прокаливаемости обычно добавляют некоторые легирующие элементы, такие как никель, молибден, марганец, хром, ванадий и т.д. Их роль такая же, как и в плотных материалах, которые могут значительно облагораживать кристаллы. Гранулы, растворенные в аустените, повышают стабильность переохлажденного аустенита, обеспечивают превращение аустенита во время закалки, повышают поверхностную твердость материала после закалки и увеличивают глубину закалки. Кроме того, материалы порошковой металлургии должны быть закалены после закалки. Контроль температуры при закалке оказывает большее влияние на эксплуатационные характеристики материалов порошковой металлургии. Поэтому температуру отпуска следует определять в соответствии с характеристиками различных материалов, чтобы уменьшить влияние хрупкости при отпуске. Обычные материалы можно закалять на воздухе или в масле при температуре 175-250 ℃ в течение 0,5-1,0 ч.

2. Процесс химико-термической обработки

Химико-термическая обработка обычно включает в себя три основных процесса разложения, абсорбции и диффузии. Например, реакция термообработки науглероживания выглядит следующим образом:
2CO≒[C]+CO2 (экзотермическая реакция)
СН4≒[С]+2Н2 (эндотермическая реакция)

После разложения углерод поглощается поверхностью металла и постепенно проникает внутрь. После получения достаточной концентрации углерода на поверхности материала обработка закалкой и отпуском увеличит твердость поверхности и глубину упрочнения материалов порошковой металлургии. Благодаря наличию пор в материалах порошковой металлургии атомы активированного угля проникают внутрь с поверхности, завершая процесс химико-термической обработки. Однако, чем выше плотность материала, тем слабее эффект пористости и тем менее очевиден эффект химико-термической обработки. Поэтому для защиты следует использовать восстановительную атмосферу с более высоким углеродным потенциалом. В соответствии с характеристиками пор материалов порошковой металлургии скорость нагрева и охлаждения ниже, чем у плотных материалов, поэтому время сохранения тепла следует увеличить, а температуру нагрева - увеличить при нагреве.

Химико-термическая обработка материалов порошковой металлургии включает в себя несколько форм, таких как науглероживание, азотирование, сульфирование и многоэлементная совместная инфильтрация. При химико-термической обработке глубина отверждения в основном зависит от плотности материала. Следовательно, в процессе термообработки могут быть приняты соответствующие меры, например, когда плотность материала во время науглероживания превышает 7 г/см3, время должно быть соответствующим образом увеличено. Химико-термическая обработка может повысить износостойкость материала. Неравномерный процесс науглероживания аустенита в материалах порошковой металлургии может привести к тому, что содержание углерода на поверхности обрабатываемого материала может достигать более 2%, а карбиды равномерно распределяются по поверхности науглероженного слоя. , Может повысить твердость и износостойкость.

3. Обработка паром

Обработка паром заключается в окислении поверхности материала путем нагрева пара с образованием оксидной пленки на поверхности материала, тем самым улучшая эксплуатационные характеристики материалов порошковой металлургии. Особенно для антикоррозийных покрытий на поверхности материалов порошковой металлургии срок годности более очевиден, чем при обработке воронением, а твердость и износостойкость обработанных материалов, очевидно, повышаются.

4. Специальный процесс термообработки

Специальные процессы термообработки являются результатом технологических разработок последних лет, включая упрочнение индукционным нагревом, лазерное упрочнение поверхности и т.д. Индукционная закалка происходит под воздействием высокочастотного электромагнитного индукционного вихревого тока, температура нагрева быстро повышается, и это оказывает значительное влияние на повышение твердости поверхности, но она склонна к образованию мягких пятен. Как правило, для увеличения времени аустенитизации можно использовать прерывистый нагрев; лазерное упрочнение поверхности Процесс заключается в использовании лазера в качестве источника тепла для быстрого нагрева и охлаждения поверхности металла, так что субструктура внутри зерен аустенита не успеет восстановиться и перекристаллизоваться для получения сверхтонкой структуры.

3. Анализ факторов, влияющих на термообработку материалов порошковой металлургии

Пористость, образующаяся в процессе спекания материалов порошковой металлургии, является их неотъемлемой характеристикой, и она также оказывает большое влияние на термообработку, особенно на взаимосвязь между изменением пористости и термообработкой. Для улучшения плотности и размера зерен добавляемые легирующие элементы также оказывают определенное влияние на термообработку:

1. Влияние пористости на процесс термообработки

Во время термообработки материалов порошковой металлургии быстрое охлаждение препятствует диффузии и превращению аустенита в другие структуры, тем самым получая мартенсит, а наличие пор оказывает большее влияние на теплоотдачу материала. С помощью формулы теплопроводности:
Теплопроводность = теоретическая теплопроводность металла × (1-2 × пористость) / 100
Можно видеть, что способность к отверждению снижается по мере увеличения пористости. С другой стороны, поры также влияют на плотность материала, и влияние на поверхностную твердость и глубину затвердевания материала после термообработки связано с плотностью, которая снижает поверхностную твердость материала. Кроме того, из-за наличия пор соленую воду нельзя использовать в качестве среды во время закалки, чтобы избежать коррозии из-за остаточной соли. Поэтому термообработку обычно проводят в вакууме или газовой среде.

2. Влияние пористости на глубину упрочнения поверхности при термообработке

Эффект термообработки материалов порошковой металлургии связан с плотностью, проницаемостью (прокаливаемостью), теплопроводностью и электрическим сопротивлением материала. Пористость является основной причиной этих факторов. Когда пористость превысит 8%, газ будет быстро проникать через пустоты. В случае науглероживающего упрочнения увеличение глубины науглероживания уменьшит эффект поверхностного упрочнения. Кроме того, если скорость проникновения науглероживающего газа слишком высока, во время закалки образуются мягкие пятна, что снижает твердость поверхности и делает материал хрупким и деформированным.

3. Влияние содержания и типа сплава на термообработку в порошковой металлургии