以電解錳粉和Fe-76%Mn粉末（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為原料,在600℃和70%N₂+30%H₂混合氣體（體積分?jǐn)?shù)）管式爐中氮化得到三種抗氧化含氮錳源粉末（Mn-3%N、Mn-5%N和FeMn-3%N,質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,研究錳含量以及錳源粉末種類對(duì)壓制燒結(jié)Fe-Mn-C燒結(jié)鋼組織和力學(xué)性能的影響。研究表明:使用氮化錳源粉末制備的Fe-Mn-C燒結(jié)鋼的力學(xué)性能明顯優(yōu)于采用電解錳粉為原料制備的同類材料,隨著錳源粉末中N含量的升高,燒結(jié)鋼燒結(jié)膨脹率減小,對(duì)合金的強(qiáng)化作用增加。以Mn-5%N作為錳源制備的Fe-2Mn-0.5C燒結(jié)鋼,其拉伸強(qiáng)度為576 MPa,斷后延伸率為3.8%,與電解錳粉為錳源相比,燒結(jié)鋼的拉伸強(qiáng)度和斷后延伸率分別提升了29%和123%。使用氮化錳粉作為錳源的燒結(jié)鋼內(nèi)孔隙數(shù)量減小,珠光體增多,片層間距降低。 

【文章來源】：粉末冶金技術(shù). 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)坯體壓制密度的影響

圖1 Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)坯體壓制密度的影響圖3為Mn含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對(duì)燒結(jié)鋼尺寸膨脹率的影響。結(jié)果表明，電解錳粉制備的燒結(jié)鋼發(fā)生明顯膨脹，膨脹率為0.40%；以Fe Mn?3%N粉為錳源的樣品燒結(jié)尺寸膨脹率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N為錳源的燒結(jié)鋼，燒結(jié)密度高于壓坯密度，燒結(jié)體產(chǎn)生收縮，收縮率分別為0.11%和0.22%。不同錳源粉末燒結(jié)鋼尺寸收縮率大小依次為Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的燒結(jié)樣品存在類似規(guī)律。在燒結(jié)升溫過程中，Mn極易發(fā)生蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀�，�?jīng)?alak和Selecká計(jì)算[11]，電解錳在700℃即可蒸發(fā)，在1100℃時(shí)蒸發(fā)現(xiàn)象明顯，升溫形成的Mn蒸汽部分填充在坯體空隙中，取代原有空隙中的氣體，由于Mn蒸汽壓較大，最終造成空隙尺寸增加以及燒結(jié)體的膨脹。另一方面，在冷卻過程中，Mn蒸汽在空隙表面和鐵基體顆粒表面凝結(jié)，也會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)體尺寸增加[11?12]。氮化粉末的熱穩(wěn)定性高于電解錳，在燒結(jié)過程中，錳顆粒首先發(fā)生粉末表面氮化物的分解，大大延緩了Mn元素的蒸發(fā)，穩(wěn)定了燒結(jié)體尺寸。當(dāng)Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，以Mn?3%N與Mn?5%N為原料制備的燒結(jié)鋼也發(fā)生膨脹，膨脹率分別為0.21%、0.08%。這可能是由于Mn元素含量較高，燒結(jié)后期氮化物分解完成，無法阻止大量Mn元素的蒸發(fā)凝聚所致。

圖3為Mn含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對(duì)燒結(jié)鋼尺寸膨脹率的影響。結(jié)果表明，電解錳粉制備的燒結(jié)鋼發(fā)生明顯膨脹，膨脹率為0.40%；以Fe Mn?3%N粉為錳源的樣品燒結(jié)尺寸膨脹率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N為錳源的燒結(jié)鋼，燒結(jié)密度高于壓坯密度，燒結(jié)體產(chǎn)生收縮，收縮率分別為0.11%和0.22%。不同錳源粉末燒結(jié)鋼尺寸收縮率大小依次為Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的燒結(jié)樣品存在類似規(guī)律。在燒結(jié)升溫過程中，Mn極易發(fā)生蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀�，�?jīng)?alak和Selecká計(jì)算[11]，電解錳在700℃即可蒸發(fā)，在1100℃時(shí)蒸發(fā)現(xiàn)象明顯，升溫形成的Mn蒸汽部分填充在坯體空隙中，取代原有空隙中的氣體，由于Mn蒸汽壓較大，最終造成空隙尺寸增加以及燒結(jié)體的膨脹。另一方面，在冷卻過程中，Mn蒸汽在空隙表面和鐵基體顆粒表面凝結(jié)，也會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)體尺寸增加[11?12]。氮化粉末的熱穩(wěn)定性高于電解錳，在燒結(jié)過程中，錳顆粒首先發(fā)生粉末表面氮化物的分解，大大延緩了Mn元素的蒸發(fā)，穩(wěn)定了燒結(jié)體尺寸。當(dāng)Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，以Mn?3%N與Mn?5%N為原料制備的燒結(jié)鋼也發(fā)生膨脹，膨脹率分別為0.21%、0.08%。這可能是由于Mn元素含量較高，燒結(jié)后期氮化物分解完成，無法阻止大量Mn元素的蒸發(fā)凝聚所致。2.2 力學(xué)性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]N含量對(duì)鑄造CE8MN雙相不銹鋼組織和性能影響[J]. 劉東,向紅亮,胡育瑞.  鑄造技術(shù). 2015(06)
[2]硅錳母合金對(duì)燒結(jié)鋼性能和組織的影響[J]. 周國(guó)理,洪恒泉,何鳳鳴,楊宗坡.  粉末冶金技術(shù). 1996(04)



本文編號(hào)：3493481