【摘要】：Fe-Ni-Mo-Cu-C系粉末冶金低合金鋼具有良好的綜合力學性能而廣泛應用于汽車結構零件。但由于材料內(nèi)部固有孔隙的存在,對于力學性能要求較高的場合其強度、耐磨性仍有不足。利用高性能潤滑劑提高生坯密度以及添加合金元素、熱處理工藝是提高材料強韌性、耐磨性的有效方法。本文利用粉末流速計、光學顯微分析、掃描電鏡分析以及力學性能測試等手段,研究了復合潤滑劑(聚氧乙烯與芥酸酰胺組成的混合物)、微合金元素V以及淬火-低溫回火熱處理對Fe-Ni-Mo-Cu-C燒結低合金鋼工藝性、顯微組織與力學性能的影響。研究結果表明:復合潤滑劑的加入降低了鎳鉬預合金鐵基混合粉的流動性和松裝密度,當復合潤滑劑中芥酸酰胺含量達到40%時混合粉末已不能從霍爾流速計中順利流出。與含有硬脂酸鋅的生坯相比,添加復合潤滑劑得到的生坯強度、密度較高,含有復合潤滑劑的混合粉在600MPa壓制壓力下能夠得到最高密度為7.126 g/cm~3的生坯,比含有硬脂酸鋅的生坯提高了0.101g/cm~3。相比于含硬脂酸鋅的試樣,含復合潤滑劑的試樣燒結后強度較高,尺寸變化小。V的加入細化了中碳Fe-1.75Ni-0.5Mo-2Cu-0.45C以及高碳Fe-1.75Ni-0.5Mo-2Cu-0.8C兩種PM低合金鋼的燒結態(tài)組織、減小了晶粒尺寸。在中碳燒結鋼中,V的添加提高了多邊形鐵素體以及粒狀貝氏體的含量。含V高碳PM鋼燒結組織中碳元素分布更加均勻,富碳區(qū)以及晶界碳化物數(shù)量減少。含V鋼在含有氮氣氣氛下燒結原位生成V(C,N),但釩鐵在燒結過程并未完全溶入鋼基體中,試樣在冷卻過程有V(C,N)顆粒沉淀析出。添加0.1~0.3%的V提高了中、高碳PM鋼燒結態(tài)的強度和硬度。加入0.2%V使得中碳鋼的橫向斷裂強度由772.6MPa提高至830MPa,硬度由116.8HV提升至123.3HV;高碳鋼的橫向斷裂強度由894.3MPa提升到963.5MPa,硬度由128.5HV提高至137.2HV。加入0.3%的V似乎對韌性有不利的影響。鋼中的V(C,N)的存在阻礙了熱處理加熱過程中奧氏體晶粒的長大。相比于不含V試樣,含V燒結態(tài)試樣淬火后得到更加細小的馬氏體。0.1,0.2%V的添加提高了熱處理試樣的橫向斷裂強度,但當加入0.3%釩鐵時,合金熱處理后強度明顯下降。摩擦磨損實驗表明釩鐵的加入提高了高碳PM低合金鋼熱處理后的硬度與耐磨性,但降低了中碳PM低合金鋼的硬度與耐磨性。
【圖文】：

酸作為潤滑劑。此類潤滑劑潤滑性良好，但顆粒間的粘聚出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，降低了混合粉的流動性[21,22]。硬脂酸鋅與壓制，壓制壓力為 450~600MPa）都難以得到密度高于低[23]。3).聚合物類，用于粉末冶金潤滑劑的通常有聚乙、聚乙烯蠟等[24]。熱塑性高聚物在受熱時會發(fā)生玻璃態(tài)潤滑劑作為粉末冶金潤滑劑受熱以粘流態(tài)存在時可在金降低壓制過程中顆粒與之間以及顆粒與模壁間的摩擦，因為高聚物的潤滑性能以及對生坯的回彈、脫模力的影響與具有相對于其他的潤滑劑而言具有更高的力學性能，因此成均勻的潤滑劑，對顆粒間的機械連接影響較小，因而作。潤滑劑的選擇與設計需根據(jù)不同工藝要求而定，通常僅燒結污染低；對于粉末流動性要求高時潤滑劑顆粒應細小要潤滑劑在壓制時不易變形和鋪展，或能夠變形形成具有性優(yōu)良，需要潤滑劑在壓制過程中能夠滑動變形，且形成

南京航空航天大學全日制專業(yè)學位碩士學位論文1.3 高強韌性粉末冶金低合金鋼的制備1.3.1 鐵基粉末冶金鋼的合金化為了滿足特定的服役要求，往往需要添加合金元素來提高燒結材料的力學性能。對于粉末冶金鋼而言，外加元素的合金化主要有三種[5,35-36]：1）合金元素粉末直接與鐵粉混合，2）合金元素預合金化，3）合金元素通過擴散實現(xiàn)與鐵粉部分預合金化。由此三種方法得到的混合粉可分別稱為預混合粉、預合金粉與部分預合金粉。圖 1.2 為合金元素在鐵粉中的的分布示意圖。不同合金化的粉末各自具有優(yōu)缺點，其中預混合粉由于基體粉為純鐵粉，因此壓縮性最好，但合金元素容易產(chǎn)生偏析且燒結時不易均勻化; 預合金粉基本消除了合金元素的偏析，燒結組織均勻，但壓縮性較差；部分預合金粉通過預擴散促進了合金元素的均勻分布，，同時對鐵粉的壓縮性無明顯影響，但增加了生產(chǎn)成本，且預擴散工藝不易控制，元素粉末容易出現(xiàn)氧化。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF125.1

【參考文獻】

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本文編號：2697023