粉末冶金材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣，在取代鍛鋼件的高密度和高精度的復(fù)雜零件的應(yīng)用中,，隨著粉末冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步也取得了快速發(fā)展,。但是由于后續(xù)處理工藝的差異，其物理性能和力學(xué)性能還存在著一些缺陷,，本文就針對粉末冶金材料的熱處理工藝進(jìn)行簡要闡述分析,，并分析其影響因素，提出改善工藝的策略,。

　　粉末冶金材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,，特別是汽車工業(yè)、生活用品,、機(jī)械設(shè)備等的應(yīng)用中,，粉末冶金材料已經(jīng)占有很大的比重。它們在取代低密度,、低硬度和強(qiáng)度的鑄鐵材料方面已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢,，在高硬度、高精度和強(qiáng)度的精密復(fù)雜零件的應(yīng)用中也在逐漸推廣,，這要?dú)w功于粉末冶金技術(shù)的快速發(fā)展,。全致密鋼的熱處理工藝已經(jīng)取得了成功，但是粉末冶金材料的熱處理,，由于粉末冶金材料的物理性能差異和熱處理工藝的差異,，還存在著一些缺陷。各鑄造冶煉企業(yè)在粉末冶金材料的技術(shù)研究中,，熱鍛,、粉末注射成型、熱等靜壓,、液相燒結(jié),、組合燒結(jié)等熱處理和后續(xù)處理工藝，在粉末冶金材料的物理性能與力學(xué)性能缺陷的改善中,，取得了一定效果,，提高了粉末冶金材料的強(qiáng)度和耐磨性,，將大大擴(kuò)展粉末冶金的應(yīng)用范圍。

粉末冶金材料的熱處理工藝

　　粉末冶金材料的熱處理要根據(jù)其化學(xué)成分和晶粒度確定,，其中的孔隙存在是一個(gè)重要因素,，粉末冶金材料在壓制和燒結(jié)過程中，形成的孔隙貫穿整個(gè)零件中,，孔隙的存在影響熱處理的方式和效果,。

　　粉末冶金材料的熱處理有淬火、化學(xué)熱處理,、蒸汽處理和特殊熱處理幾種形式：

　　1.淬火熱處理工藝

　　粉末冶金材料由于孔隙的存在,，在傳熱速度方面要低于致密材料，因此在淬火時(shí),，淬透性相對較差。另外淬火時(shí),，粉末材料的燒結(jié)密度和材料的導(dǎo)熱性是成正比關(guān)系的;粉末冶金材料因?yàn)闊Y(jié)工藝與致密材料的差異,，內(nèi)部組織均勻性要優(yōu)于致密材料，但存在較小的微觀區(qū)域的不均勻性,，所以,，完全奧氏體化時(shí)間比相應(yīng)鍛件長50%，在添加合金元素時(shí),，完全奧氏體化溫度會(huì)更高,、時(shí)間會(huì)更長。

　　在粉末冶金材料的熱處理中,，為了提高淬透性,，通常加入一些合金元素如：鎳、鉬,、錳,、鉻、釩等,，它們的作用跟在致密材料中的作用機(jī)理相同,，可明顯細(xì)化晶粒，當(dāng)其溶于奧氏體后會(huì)增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性,，保證淬火時(shí)的奧氏體轉(zhuǎn)變,，使淬火后材料的表面硬度增加，淬硬深度也增加,。另外,，粉末冶金材料淬火后都要進(jìn)行回火處理，回火處理的溫度控制對粉末冶金材料的的性能影響較大,，因此要根據(jù)不同材料的特性確定回火溫度,，降低回火脆性的影響,，一般的材料可在175-250℃下空氣或油中回火0.5-1.0h。

　　2.化學(xué)熱處理工藝

　　化學(xué)熱處理一般都包括分解,、吸收,、擴(kuò)散三個(gè)基本過程，比如,，滲碳熱處理的反應(yīng)如下：

　　2CO≒[C]+CO2 (放熱反應(yīng))

　　CH4≒[C]+2H2 (吸熱反應(yīng))

　　碳分解出后被金屬表面吸收并逐漸向內(nèi)部擴(kuò)散,，在材料的表面獲得足夠的碳濃度后再進(jìn)行淬火和回火處理，會(huì)提高粉末冶金材料的表面硬度和淬硬深度,。由于粉末冶金材料的孔隙存在,，使得活性炭原子從表面滲入內(nèi)部，完成化學(xué)熱處理的過程,。但是,，材料密度越高，孔隙效應(yīng)就越弱,，化學(xué)熱處理的效果就越不明顯,，因此，要采用碳勢較高的還原性氣氛保護(hù),。根據(jù)粉末冶金材料的孔隙特點(diǎn),，其加熱和冷卻速度要低于致密材料，所以加熱時(shí)要延長保溫時(shí)間,，提高加熱溫度,。

　　粉末冶金材料的化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮,、滲硫和多元共滲等幾種形式,，在化學(xué)熱處理中，淬硬深度主要與材料的密度有關(guān),。因此,，可以在熱處理工藝上采取相應(yīng)措施，比如：滲碳時(shí),，在材料密度大于7g/cm3時(shí)適當(dāng)延長時(shí)間,。通過化學(xué)熱處理可提高材料的耐磨性，粉末冶金材料的不均勻奧氏體滲碳工藝,，使處理后的材料滲層表面的含碳量可達(dá)2%以上,，碳化物均勻分布于滲層表面，能夠很好地提高硬度和耐磨性能,。

　　3.蒸汽處理

　　蒸汽處理是把材料通過加熱蒸汽使其表面氧化,，在材料表層形成氧化膜，從而改善粉末冶金材料的性能,。特別是對于粉末冶金材料的表面的防腐,，其有效期比發(fā)藍(lán)處理效果明顯,，處理后的材料硬度和耐磨性明顯增加。

　　4.特殊熱處理工藝

　　特殊熱處理工藝是近些年來科技發(fā)展的產(chǎn)物,，包括感應(yīng)加熱淬火,、激光表面硬化等。感應(yīng)加熱淬火是在高頻電磁感應(yīng)渦流的影響下,，加熱溫度提升快,，對于表面硬度的增加有顯著效果，但是容易出現(xiàn)軟點(diǎn),，一般可以采取間斷加熱法延長奧氏體化時(shí)間;激光表面硬化工藝是以激光為熱源使金屬表面快速升溫和冷卻,，使奧氏體晶粒內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)來不及回復(fù)再結(jié)晶而獲得超細(xì)結(jié)構(gòu)。

粉末冶金材料熱處理的影響因素分析

　　粉末冶金材料在燒結(jié)過程中生成的孔隙是其固有特點(diǎn),，也給熱處理帶來了很大影響,，特別是孔隙率的變化與熱處理的關(guān)系，為了改善致密性和晶粒度,，加入的合金元素也對熱處理有一定影響：

　　1.孔隙對熱處理過程的影響

　　粉末冶金材料在熱處理時(shí),，通過快速冷卻抑制奧氏體擴(kuò)散轉(zhuǎn)變成其他組織，從而獲得馬氏體,，而孔隙的存在對材料的散熱性影響較大。通過導(dǎo)熱率公式：

　　導(dǎo)熱率=金屬理論導(dǎo)熱率×(1-2×孔隙率)/100

　　可以看出,，淬透性隨著孔隙率的增加而下降,。另一方面，孔隙還影響材料的密度,，對材料熱處理后表面硬度和淬硬深度的效果又因密度影響而有關(guān)聯(lián),，降低了材料表面硬度。而且,，因?yàn)榭紫兜拇嬖?，淬火時(shí)不能用鹽水作為介質(zhì)，以免因鹽分殘留造成腐蝕,，所以,，一般熱處理是在真空或氣體介質(zhì)中進(jìn)行的。

　　2.孔隙率對熱處理時(shí)表面淬硬深度的影響

　　粉末冶金材料的熱處理效果與材料的密度,、滲(淬)透性,、導(dǎo)熱性和電阻性有關(guān)，孔隙率是造成這些因素的最大原因,，孔隙率超過8%時(shí),，氣體就會(huì)通過空隙迅速滲透，在進(jìn)行滲碳硬化時(shí),，增加滲碳深度,，表面硬化的效果就會(huì)降低,。而且，如果滲碳?xì)怏w滲入速度過快,，在淬火中會(huì)產(chǎn)生軟點(diǎn),，降低表面硬度，使材料脆變和變形,。

　　3.合金含量和類型對粉末冶金熱處理的影響

　　合金元素中常見的是銅和鎳,，它們的含量與類型都會(huì)對熱處理效果產(chǎn)生影響。熱處理硬化深度隨銅含量,、碳含量的增加而逐漸增高達(dá)到一定含量時(shí)又逐漸降低,；鎳合金的剛度要大于銅合金，但是鎳含量的不均勻性會(huì)導(dǎo)致奧氏體組織不均勻,。

　　4.高溫?zé)Y(jié)的影響

　　高溫?zé)Y(jié)雖然可以獲得最佳的合金化效果和促進(jìn)致密化,，但是，燒結(jié)溫度的不同,，特別是溫度較低時(shí),，會(huì)導(dǎo)致熱處理的敏感性下降(固溶體中的合金減少)和機(jī)械性能下降。因此,，采用高溫?zé)Y(jié),，輔助以充分的還原氣氛，可以獲得較好的熱處理效果,。

　　粉末冶金材料的熱處理工藝是一個(gè)復(fù)雜的過程,，它與孔隙率、合金類型,、合金元素含量,、燒結(jié)溫度有關(guān)系，同致密材料相比,，內(nèi)部的均勻性較差,，要想獲得較高的淬透性，要提高完全奧氏體化溫度并延長時(shí)間,，不均勻奧氏體滲碳可得到不受奧氏體飽和碳濃度限制的高碳濃度,。另外，加入合金元素也可提高淬透性,。蒸汽處理可顯著提高其防腐性能和表面硬度,。