高温粉末冶金(粉末冶金的热处理)

1. 粉末冶金的热处理

粉末治金件淬火处理方案与钢制零件的处理方案完成相同。具体方案是：

1.零件清洗及淬火准备

2.淬火加热，保温及冷却

3.清洗及回火准备

4.回火加热，保温及冷却

5.清洗及性能检测

2. 粉末冶金热处理淬火工艺

（1）生产粉末。

粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。

（2）压制成型。

粉末在15-600MPa压力下，压成所需形状。

（3）烧结。

在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。

烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。

烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。

（4）后处理。

一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。

后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。 粉末的制取方法： 制取粉末是粉末冶金的第一步。粉末冶金材料和制品不断的增多，其质量不断提高，要求提供的粉末的种类愈来愈多。

例如，从材质范围来看，不仅使用金属粉末，也使用合金粉末，金属化合物粉末等；从粉末外形来看，要求使用各种形状的粉末，如产生过滤器时，就要求形成粉末；从粉末粒度来看，要求各种粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超细粉末粒度小于0.5微米等等。 为了满足对粉末的各种要求，也就要有各种各样生产粉末的方法这些方法不外乎使金属、合金或者金属化合物呈固态、液态或气态转变成粉末状态。制取粉末的各种方法以及各种方法制的粉末。

呈固态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末的方法包括：

（1）从固态金属与合金制取金属与合金粉末的有机械粉碎法和电化腐蚀法：

（2）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的还原法从金属和合金粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的还原-化合法。

呈液态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末方法包括：

（1）从液态金属与合金制取与合金粉末的有雾化法。

（2）从金属盐溶液置换和还原制取金属合金以及包覆粉末的有置换法、溶液氢还原法；从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔盐陈定法；从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有金属浴法。

（3）从金属盐溶液电解制取金属与合金粉末的有水溶液电解法；从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的有熔盐电解法。

呈气态使金属或者金属化合物转变成粉末的方法：

（1）从金属蒸汽冷凝制取金属粉末的有蒸汽冷凝法；

（2）从气态金属碳基物离解制取金属、合金以及包覆粉末的有碳基物热离解法。

（3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法；从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及涂层的有化学气相沉积法。 但是，从过程的实质来看，现有制粉方法大体上可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。

机械法是将原材料机械的粉碎，而化学成分基本上不发生变化的工艺过程；物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程，粉末的生产方法很多从工业规模而言，应用最广泛的汉斯还原法、雾化法和电解法有些方法如气相沉积法和液相沉积法在特殊应用时亦很重要。

3. 粉末冶金热处理表面发白

去除白色物质时，可以用稀盐酸将紫砂壶浸泡一会儿后，清洗壶的里外，白色物质全部除去后，用清水洗净紫砂壶即可。如果没有稀盐酸，白醋也可替代，不过用白醋时浸泡时间要相对久一些。造成紫砂壶发白的原因是紫砂壶开壶所用的水为富含钙镁离子的硬水，紫砂壶表面的物质和水反应生成白色物质，所以壶的表面会附着一层白色粉末物质。

4. 粉末冶金热处理后颜色问题

因为粉末状态下疏松多空，吸收可见光，反射能力较差，所以看起来是黑色。铁粉尺寸小于1mm的铁的颗粒集合体。颜色：黑色。是粉末冶金的主要原料。按粒度，习惯上分为粗粉、中等粉、细粉、微细粉和超细粉五个等级。

5. 粉末冶金热处理回火

白钢用盐炉炉化。

白钢是高速钢的俗称。高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过淬火、回火等一系列过程。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加 热到淬火温度1190～1290℃（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。

淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。

生产制造方法：通常采用电炉生产，曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。

用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。

6. 粉末冶金热处理温度

　　1、粒度不同

　　PM和MIM使用相同的基本粉末，这两种工艺都可以定制特殊的零部件，然而，材料的关键区别在于粒度。MIM注射成型的粉末要小得多，使用的原料粉末粒径在2-15μm，而传统粉末冶金的原粉粉末粒径大多在50-100μm，因而MIM比PM压制成型的粉末更贵。

　　2、成本不同

　　PM压制成型可能是简单零件的一种具有成本效益不错的生产方案，但MIM注射成型可以生产精密零件几何形状，无需切削无需二次加工，可以节约高密度、高复杂度的结构件，为整个生产降低成本。

　　3、自由度不同

　　PM压制成型取决于高压单轴压制成型，形状大多为二维圆柱型，更适合于较为简单的结构件。MIM注射成型的使用几乎没有几何限制，三维设计非常自由，因而成品密度高。

　　4、其他物理性质不同

　　生产出来的结构件密度大不相同，PM粉末和工具之间的摩擦会使零件不均匀，而MIM注射成型零件在各个方向上都是均匀的，相对密度可达95%-99%。MIM的烧结温度比PM高得多，MIM注射成型的强度、韧性和耐磨强度明显更高，原材料利用度高。

　　通过对比可知，MIM在制造精细、高复杂度的部件上有优势，能够快速的大批量、低成本制造复杂形状零件，材料利用率高，避免更多的二次机加工。

7. 粉末冶金热处理回火后产品发白硬度低

有些刀具将原先的 S30V 钢材改成了CPM 3V 粉末特种钢。