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熔渗铜对高合金烧结钢组织的影响（MIM）
发布时间：2016-07-29 09:41:43 来源： 作者： 查看：
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1引言 铜及铜合金渗入铁基合金是制造高强度的烧结结构的部分的一个有效方法。自从五十年代，该方法逐渐被认识，扩大应用范围。一般认为渗透主要填充有过程的孔内的铜材料的液相烧结，可提高材料的密度，由此提高了材料的机械性能。出国留学也更侧重于渗铜工艺对材料力学性能[1,2]，对组织的影响鲜有报道的影响。
上发现了排气阀座研究和粉末冶金的发展：渗透铁基粉末冶金材料铜促进合金元素的扩散，从而使合金化材料的程度提高。
在这项研究中，高合金烧结钢的纯金属粉末混合系统研究铜的影响力渗透到他们的组织，以实际生产提供一些有益的指导金属注射成型。
2实验方法
在的Fe-C-Cu基粉末（其中Cu和C的质量分数，分别为1.2％和5％）加入到5％的镍，钼，钨，铬粉，与V混合的质量分数粉后型混合器被压缩成一个样品Φ23×6中，烧结的样品推杆烧结炉，烧结温度1120℃，保温4小时，浸渗温度1120℃，氨的分解保护气氛中，冷却在水套冷却区。
与观察到的微观结构中OLYPUS光学显微镜用样品的能量分散元素分析2％的硝酸和醇侵蚀抛光试样与A-100的洛氏硬度测定试样的表观硬度，与HX-1000型显微硬度测量硬度分析金属注射成型。
3测试结果及分析
图1-4的Fe-Cu系-5X（镍，钼，铬，钨）-C微观后渗入烧结4小时合金和铜。组织构成图1（a）示出了烧结铁 - 铜 - 5Ni-C合金有：光隔离的区域（有孔上）;厚薄不均片状珠光体，并沿其边缘铁氧体铁网的分布。图5示出矩阵是镍的分布不均，富镍区和镍贫区的出现。分离的有色高镍含量面积，分布不均匀，该组织是更复杂的：一针，显微硬度650450HV0.01，马氏体和贝氏体的边缘;该区域的硬度值镍的峰中心线很低（132HV0.01），铁在富镍奥氏体固体溶液。
图1铁 - 铜 - 5Ni-C合金和铜微结构（2％乙醇，硝酸蚀刻）（一）烧结×200（B）铜渗入×200后渗入烧结状态金属注射成型
图2的Fe-Cu系-5Mo-C合金和铜微结构（2％乙醇，硝酸蚀刻）（一）烧结×300（B）铜渗入×300后渗入烧结状态
图3铁 - 铜 - 5CR-C合金和铜微结构（2％乙醇，硝酸蚀刻）（一）烧结×200（B）铜渗入×200后渗入烧结状态
图4铁 - 铜 - 5W-C合金和铜微结构（2％硝酸蚀刻醇）后渗入烧结态（一个）烧结×200（B）铜渗入×200
镍元素的图5电子探针线分布的烧结铁 - 铜 - 5Ni-C合金（×950）
图6铁 - 铜 - 5Ni-C样品铜和镍元件表面的组织分布的浸润（×800）后，
由于在以往的烧结温度镍固相烧结缓慢扩散和时间是困难的一个冷却水套冷却烧结炉中，以实现均匀的金属注射成型，不同的区域具有不同浓度的镍。因此基质样品，不同的成分这将是在不同的机制区域转移，因此上述的复合组织。
微观铁 - 铜 - 5Ni-C铜合金组织渗透后的图1（b）。从形态和组织构成的分布和相应的硬度值可以判断这些组织：珠光体和渗碳体大量白条黑蛞蝓;针状贝氏体;沿晶界自由白色铜网和孔分布。图6是对组织和镍元素对应的区域分布后铁 - 铜 - 5Ni-C样品表面渗铜，可以看到镍在整个基质中，富镍区域分布更加均匀，镍区的瘦肉含量不太多的差异。用同样的方法组织的其他合金的分析，在表1所示的结果（表1还列出了相同组织组合物合金铸造状态）。
4。讨论
铁 - 铜 - 5X（镍，钼，钨，铬）-C显微样品之前和之后铜的渗透相比可以看出该组织的粉末状钢移位更大的影响渗铜工艺：
（1）减少孔的数量，孔变得光滑;
（2）在组织更均匀颗粒变得更经常的，相对均匀的尺寸;
（3）附近的同一组合物的形态致密钢。
显然，这些变化是合金元素，以获得进一步扩散的结果。由铜渗透机理解释：金属注射成型当烧结温度超过铜的1083℃的熔点，所述铜变成液体，因为铜铁具有良好的润湿性，毛细力的作用下，快速地沿铁颗粒表面浸透，包裹在铁颗粒溶解的颗粒扩散的内表面形成含有γ固溶8％的铜和过剩的铜填充孔隙。因此，在第一渗铜后的组织的变化被减小的孔隙率。
此外，铜渗入铁基合金，虽然铜的溶解度在γ-Fe对小，但铜的铁合金颗粒和其它所谓的“载体相”的表面上的液体的形式中，相变的迁移物质载体和通过溶解 - 沉淀机制，使在基片上的合金元素的均匀分布。
5应用
汽车发动机排气阀座阀是一起的一个非常重要的部分与阀密封气缸的完成的效果。由于服务条件差，其高性能要求：那就是，穿，抗氧化性和耐腐蚀性，也能保持高温硬度和强度。供个人使用，而不是传统的铸造烧结材料和锻造合金由于烧结工艺和排气阀座材料的成熟。外国一般真空炉，高温液相烧结[5]。 ？与国内众多中小制造商通常达到这个生产条件下，如何利用现有设备，生产出目前研究的高性能排气阀座表明：在常规的烧结温度（1150℃以下），由熔渗铜工艺可来实现。
这项研究是由粉末冶金排气阀座纯金属粉末，混合，烧结温度1120℃，渗透温度1120℃生成。其在图中所示的组织7,8。图7是FM-03排气阀座烧结结构，从图中可以看出，虽然经过1120℃，保温2h烧结由于合金元素的扩散的高合金含量是很充分，烧结结构相当不均匀，金属注射成型粉末颗粒都清晰可见。产品硬度93HRB。
图8是FM-03烧结排气阀座渗入铜微结构后的组织为整体上均匀的，除了珠光体的碱量，所有针状结构（600〜700HV0.01），附加有未溶碳化物白色块（1095HV0.01）和分散硬质颗粒（1320HV0.01）。这显然是由于促进铜合金元素扩散的结果。铜游离形式馅孔还可以提高在高温下的热导率的排气阀座和改进的耐腐蚀性。渗透43HRC的铜产品后硬度。
图7 FM-03排气阀座材料的烧结组织（×200）
图8 FM-03烧结排气阀座后渗铜显微组织（×200）
6结论
1）铜渗入烧结是液相烧结的一种特殊情况，铜作为“载波相位”，使比固相扩散快合金元素的扩散速率。
2）金属注射成型在固相烧结温度高合金烧结钢，铜处理的渗透，可以提高合金元素的扩散的条件，改善合金元素，组织接近锻钢的利用率。
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