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烧结气氛控制及其对性能的影响,钢铁烧结金属注射成型2

发布时间:2016-07-29 10:25:43  来源:  作者: 查看:

 3.1氧化 - 还原反应

在一般情况下,粉末冶金烧结过程之后,可能会发生的氧化还原反应。其中Me表示金属原子,氧化反应从左至右,反之亦然用于还原反应的反应中,式的右边各反应括号的平衡常数表明反应。
我+ 1 /2O2MeO(PO2)
我+ H2OMeO+ H2(PH2O/ PH2)
我+ CO2MeO+ CO(PCO+ PCO)
请注意金属注射成型,这些类型的反应可以在部分烧结温度(1100〜1300℃)进行的,它也可以同时进行。在一定温度下随着时间的推移它们可以达到一定的平衡反应,即具有n等于逆反应的反应速率的速度。平衡的状态下的各个反应平衡常数可以用来表示在埃林厄姆理查森图的恒定基于在平衡状态(称为E R)的温度,并直接在反应体系中。只是得到任何上述三个反应平衡常数,根据烧结气氛中的在如果发生氧化反应所使用的温度的氧分压或CO/ CO 2分压比判定烧结气氛相同的温度下测定。例如,纯铁烧结,烧结温度为1120℃。如图3中,1120℃在垂直ëR图绘制一条直线,找到的的Fe / FeO线图中的线的交点。然后,通过根据不同的测试装置上的用户所拥有的,例如,用户拥有的氧分压测量仪可以在1120℃烧结炉的氧气分压(PO 2)进行测定,然后可以从图最左边的点ERO在虚线上点到的交叉点,已经发现连接并延长线。所以,你可以在PO2行的最右边找到图中的一个新的交叉点,然后,通过根据不同的测试装置上的用户所拥有的,例如,用户拥有的氧分压测量仪可以在1120℃烧结炉的氧气分压(PO 2)进行测定,然后可以从图最左边的点ERO在虚线上点到的交叉点,已经发现连接并延长线。所以,你可以找到图PO2最右边线的新的交叉点,对应点(8×10-11)的值是纯铁烧结氧化(平衡常数)的临界值发生在1120℃的温度。如果测得的氧分压高于此值,则表明在1120℃所测量的烧结炉产生烧结铁的氧化反应,即在炉内气氛中的氧含量太高不符合技术要求,相反它表明在1120℃的炉铁烧结气氛。用同样的方法可以在烧结中找到1120℃所需的纯铬平衡常数为3×10-18。因此,烧结近7个数量级低纯铁铬需要氧气分压比,说​​明比的Cr2O3的FeO较稳定,但也显示出铬烧结铁...
如果用户不具有氧气分压计,但是可测量的烧结炉的CO / CO 2的分压或H 2 / H 2 O的分压也可以找到临界值相同的方式,只是我们需要在图中的虚线的左侧ER点C或H点到第一交叉点连接,并相应地找到相应的CO / CO 2分图中的PCO / CO2或PH2 / H 2 O分界线的右侧压力或H 2 / H 2 O分压,并以同样的方法来确定是否该氧化反应的反应。
实际上烧结钢不能只是纯铁,通常还与其他的合金元素,如C,镍,铜,钼,锰,磷,等供应。如果用户能正确理解和有效地使用ER图,可以发现不同的氧化的合金元素,与烧结部件和烧结件测量部金相分析的氧和碳含量的临界值可用于判断是否在大气是合适的烧结合金系统。
在氧化还原反应烧结气氛烧结过程不仅是成分和氧气含量,金属注射成型对氧化还原反应烧结温度的变化会产生很大的影响。 4,铁的FeO Fe3O4的H 2 H 2 O气体的固态烧结系统中,如果在70/30 H 2/ H 2 O比的量的烧结气氛,以确保当系统在1120℃γFe相区烧结,没有任何发生氧化。但是,当烧结构件的端部进入冷却区时,系统首先由γFe相为αFe相。当温度降至低于650℃,即使在烧结气氛和质量的组合物是不是在系统中的任何变化或进入的FeO相区,表面因氧化和烧结的部分,以产生蓝色。你可以解决这个问题吹入在该地区的素净的气氛,同时也增加了空气流动,以在该地区的冷却速度。
3.2脱碳 - 碳化反应
烧结钢和普钢生产过程中,金属注射成型最大的区别在于普通钢烧结钢部分冶炼一次,除非热处理的碳含量不会改变,但由于在烧结过程中巨大的碳含量的烧结气氛的碳势的变化将发生变化。如上所述,烧结钢中的碳含量的性能是至关重要的,因此,PM生产者应该知道如何控制烧结气氛的碳势,以确保烧结件和烧结质量的碳含量。在一般情况下,金属注射成型在烧结气氛的碳势的变化主要取决于以下的反应:
2CO2C+ O2(PO2/ P2CO)
2COC+ CO2(PCO2/ P2CO)
CH4C+2H2(P2H2/ PCH4)
O + H 2 C+ H2O(PH2O/ P2COPH2)
在一定温度下,反应如渗碳​​工艺从左为脱碳处理权,反之亦然。氧化还原反应,如在金属注射成型括号中的反应给出的公式的右侧平衡每个反应常数。因此,取决于CO,CO 2和大气甲烷相对含量的碳势的变化。这里,烧结钢过程中的气氛中进行详细的两个例子一般使用。
例1,铁的FeO的Fe3O4 FeC3二氧化碳CO2气体固态烧结系统
这个系统的CO / CO 2的变化,并在相对浓度的温度变化也决定脱碳和渗碳氧化还原两个过程。例如,测得的80/20的CO / CO 2之比,然后在γ铁烧结体相区域的安全系统时,在1120℃的烧结炉。如果由于某种原因,增加炉的烧结区,将反应2CO + O22CO2发生,CO浓度在减少的区域中的氧含量,增加二氧化碳的浓度。给出的CO / CO 2之比下降到70/30,在图中所示的系统。 5在同在的FeO的温度下进入该区域的氧化相。另一方面对应于80/20的CO / CO 2分压比,烧结温度是1120℃时,烧结炉区的碳势为0.02%。 0.5%这个碳含量势必会产生脱碳现象方面的契约。解决方法三:第一,增加CO的含量在大气中,使CO / CO分压比增加。但是,这种方法是,一方面可以增加碳势被限制(见图5),这也使得在烧结气氛中的成本增加。第二种方法是允许这个过程中,脱碳的发生,但在渗碳区(CarbonRestoration)后增加烧结区。 5,虽然CO / CO分压比不变,但在显著升高的温度较低的碳势相同气氛(对应于80/20的CO / CO 2之比,温度下降到700℃1120℃时从碳势0.02%至0.86%)。根据这个原理,可以使950℃850℃保持部件的碳含量的时间返回到设计要求之间的烧结部件。使用这种方法,用户必须有一个区域如由图1中的第三个方法是将烧结气氛CH 4或C 3 H 8的适量增加大气中的碳的烧结温度示含碳带烧结炉潜在。这种方法比较经济,但要求操作者了解它是如何工作的,可以控制的新增CH4或C3H8量,否则会出现过度的,甚至渗碳炭黑。
实施例2,铁FeC3ÇH 2 CH 4气体的固态烧结系统(对应于上述的第三种方法)
当烃气体(如甲烷)的量加入到含有氢气,烧结气氛使得气氛将有一些碳势的。如图6中所示,CH4变化的温度和量将有碳势产生巨大的影响,其中的较大的影响的温度。读者应注意到,在实施例1和2换算温度和碳势之间的关系是完全相反的。在铁的FeO实施例1的Fe3O4 FeC3 CO CO 2气 - 固态烧结系统(如常用的吸热型气体),烧结温度范围内具有随温度升高降低的碳势;但在铁FeC3ÇH 2 CH 4气 - 固态烧结系统(如氢和氮的常用纯氢气体或气体混合物),烧结温度区域随着温度的增加而碳势。 6,当温度为1120℃以确保完全烧结,而无需输入FeC3相区中产生的碳黑或γFe相区域,所述量应该小于0.2%CH 4。
 
3.3烧结过程控制氧和碳
图7示出了各种重要的气体(CO 2 / CO,CH4/ H2和H 2 O / H 2)与氧化还原反应的温度烧结过程分压比的变化,提高碳脱碳反应,还原数字R,O类氧化物,D脱碳的影响,增炭炭化。可通过在氧化还原反应的控制的烧结温度的气氛看出是由碳反应易于脱碳,金属注射成型只要这样能H 2 O / H 2和分压比CO 2 / CO被控制为小于0.7和小于0.32你能保证它不会在这个烧结1120℃氧化。但在相同的温度烧结体不能保证是脱碳是困难的,因为无论怎样控制CO 2/ CO和系统的CH 4/ H 2分压比是容易进入脱碳(D)的区域。要解决如在800〜900℃以上所述,使碳固态系统,因为此时的区域已经由碳扩大这一问题或方法,碳势的气氛容易控制。
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