猛在粉末冶金材料中地应用.doc

猛在粉末冶金材料中地应用罗述东1,李祖德2,赵慕岳1,易健宏1•中南大学粉末冶金国家重点实验室，2.北京市粉末冶金研究所，）摘要：镭是重要地工业原料，在粉末冶金材料中有广泛应用•该文概述鑼在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝 合金、钩基重合金、硬质合金等材料中地应用情况•可以预期,在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料 地领域中，镒将具有广阔地应用前景.1.引言元素镭地原子序数为25,在周期表中位于第四周期,V1IB族，属于过渡族金属•金属镒密度7. 43g/cm：性硬而脆，莫氏硬度5~6,致密块状金属鎰表面为银白色，粉末呈灰色口⑵锚元素在地壳中地含量约0. 085%,在已知元素中占第十五位,在重金属中仅次于铁而居第二位⑶镭资源丰富，价格便宜.元素锚早在1774年就被发现，但是，在钢铁工业中地重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉，以及1864年发明平炉炼钢法Z后，才为人们所认识•现在，猛作为有效而廉价地合金化元素，已成为钢铁工业中不可 缺少地重要原料•约90%镒消耗于钢铁工业,用量仅次于铁，其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、 农业等部门施］.镭及其化合物是生产粉末冶金材料地常用原料.Benesovsky和Kieffer于1950年首先认识到猛在 粉末冶金材料中地重要性•此后，镭在粉末冶金工业中地应用逐渐扩大•通过开发母合金技术和预合金技术，开发 了含钮系列地高强度烧结钢•并且，在其它粉末冶金材料中作为主耍组元或添加组元，发挥了重耍作用•本文就镒 在粉末冶金材料中地应用情况进行综述.2-猛在髙强度烧结钢中用作合金元素镒溶于铁素体中所产生地固溶强化作用，优于许多合金元素〈强化作用递增次序：Cr 0. 85%〜0. 95%Mo、1. 05%〜1. 15%Ni地粉末，氧含量低于0. 25%.坯件在1120°C烧结后，经回火处 理,表观硬度值为30HRC[2,].3.改善铁基烧结材料地切削加工性能烧结钢中添加硫化鎰〈MnS）后能有效减小切削力，改善其切削加工性能国26在铁基材料中，硫化鎰 是一种脆性地而乂有润滑作用地金属夹杂物,其强度远低于铁基体•硫化镒在材料中地作用相当于孔隙,它破坏 铁基体地连续性，降低强度，从而使切削力减小•韩蕴秋等研究发现呦，烧结钢中含有鑼、硫元素之后切削性能 得到有效地提高，镒和硫含量分别为0. 318%和0. 21%地600MS牌号铁粉，烧结制得样品地平均切削力仅为295MPa,远远低于鑼、硫含量较低地牌号SC-100. 26地688 MPa.尹平玉等地实验结果表明曲，往Fe~2%Cu-0. 5%Mo-0. 6%C烧结体系中添加硫化镭粉末后，材料地切削性能大大改善•而且，添加剂对材料地烧结温度、硬度 以及尺寸精度均无明显影响.Wang等地实验表明，304L奥氏体不锈钢中添加硫化镭后钢粉地成形性和烧结性能发生明显变化•硫 化镭粉地加入降低了压坯密度，在硫化鑼含量低于0. 6%时,压坯收缩比和烧结坯密度随添加剂含量升高而降 低；而高于0. 6%之后却上升•添加硫化镒粉之后，烧结钢地耐腐蚀性变差，经10%浓度地FeCh腐蚀液浸泡之后， 样品质量损失随硫化镭添加量地增加而增加测•硫化镒对粉末冶金烧结钢地疲劳断裂有重要影响，裂纹萌生于 样品表面或表面下层地空洞，并以多种模式扩展，但是添加硫化镒并没有改变烧结钢地疲劳机理肌切同时，还发 现烧结钢地抗挠强度、断裂韧性等性能不仅受硫化猛添加量地影响，而且与添加剂颗粒大小也有明显关系•硫化 镭相主要分布于基体颗粒之间或孔隙当中，而颗粒内部却很少，因而硫化镭晶粒尺寸对上述性能具有直接地影响 [32]■4・铜熔渗剂中地添加剂⑹多孔铁和多孔钢一般采用铜基熔渗剂进行熔渗•铜熔渗铁往往使坯件表面产生腐蚀,在顶部留下残渣，影响零件表面精度•在铜熔渗剂中加入鑼，可以使情况得到改善.Elliott认为铜基熔渗剂含5%Fe和6%Mn是 合适地•他指出，镭先于其他合金元素与烧结气氛和粉末压坯中地氧起反应，所生成地氧化物阻碍残渣附着，而 且，氧化物多孔骨架起到储存器作用，使其中地熔融合金达到平衡并保留住铁.Yokota等研究了铜熔渗剂类型对铁粉压坯地力学性能地影响，比较了 4种成分地熔渗剂，所得结果 列如表2•作者指出：(1> 铜熔渗试样地拉伸强度随熔渗时间延长而快速增加,最大值在大约5min处；(2> 添加4%Ni或4%Mn地铜熔渗剂，在防止熔渗试样表面点蚀方面，优于添加铁地熔渗剂；(3> 各种热处理方案中，水冷和480 °C吋效30 min可以提高拉伸强度,炉冷和700°C吋效20min可以提高延性.5・烧结钢表面渗链烧结钢常需防磨损保护而进行热处理,包括：表面淬火、碳氮共渗、软氮化、渗硼等•采用这些方法可以获得硬化表面，但或多或少使零件尺寸变大•不宜对硬化零件作精整处理，只能以磨加工进行尺寸修正•渗镭处理可用于制造烧结耐磨零件，并能够保证零件地尺寸精度不变，避免上述缺点.Pohl和Redlinger报道了此 工艺•猛地表面合金化可以在烧结过程中进行，从而免除附加地工序如渗碳、硬化和磨削•渗锚生成奥氏体钮钢 表面硬化层，其性能类似于Hadfield高镭钢.Amecarelli和Bogheitich采用装箱渗法对几种烧结钢进行渗镒，温度1100°C,保温25h.渗剂含 10%〜12%Fe、55%〜57%Mn、32%〜34%高岭土和0. 3%NH4I.作者发现,烧结钢中镭扩散深度取决于原材料地物理 性质和化学性质•坯件密度由表1 Fe-Mn-Si-C与其他系列烧结钢力学性能比较〔⑴合金元素/ %烧结条件拉伸强度 /MPa硬度延伸率/%MnMoSiNiCuC1.741.480.51150 °C/60 minn2790289/HVl04.01.520.41120 °C/30 min吸热型气体630179/HVI02.51.50.81250 °C/60 min真空7。