钒及复合润滑剂对Fe-Ni-Mo-Cu-C系粉末冶金钢组织与性能的影响

发布时间：2020-06-04 21:50

【摘要】：Fe-Ni-Mo-Cu-C系粉末冶金低合金钢具有良好的综合力学性能而广泛应用于汽车结构零件。但由于材料内部固有孔隙的存在,对于力学性能要求较高的场合其强度、耐磨性仍有不足。利用高性能润滑剂提高生坯密度以及添加合金元素、热处理工艺是提高材料强韧性、耐磨性的有效方法。本文利用粉末流速计、光学显微分析、扫描电镜分析以及力学性能测试等手段,研究了复合润滑剂(聚氧乙烯与芥酸酰胺组成的混合物)、微合金元素V以及淬火-低温回火热处理对Fe-Ni-Mo-Cu-C烧结低合金钢工艺性、显微组织与力学性能的影响。研究结果表明:复合润滑剂的加入降低了镍钼预合金铁基混合粉的流动性和松装密度,当复合润滑剂中芥酸酰胺含量达到40%时混合粉末已不能从霍尔流速计中顺利流出。与含有硬脂酸锌的生坯相比,添加复合润滑剂得到的生坯强度、密度较高,含有复合润滑剂的混合粉在600MPa压制压力下能够得到最高密度为7.126 g/cm~3的生坯,比含有硬脂酸锌的生坯提高了0.101g/cm~3。相比于含硬脂酸锌的试样,含复合润滑剂的试样烧结后强度较高,尺寸变化小。V的加入细化了中碳Fe-1.75Ni-0.5Mo-2Cu-0.45C以及高碳Fe-1.75Ni-0.5Mo-2Cu-0.8C两种PM低合金钢的烧结态组织、减小了晶粒尺寸。在中碳烧结钢中,V的添加提高了多边形铁素体以及粒状贝氏体的含量。含V高碳PM钢烧结组织中碳元素分布更加均匀,富碳区以及晶界碳化物数量减少。含V钢在含有氮气气氛下烧结原位生成V(C,N),但钒铁在烧结过程并未完全溶入钢基体中,试样在冷却过程有V(C,N)颗粒沉淀析出。添加0.1~0.3%的V提高了中、高碳PM钢烧结态的强度和硬度。加入0.2%V使得中碳钢的横向断裂强度由772.6MPa提高至830MPa,硬度由116.8HV提升至123.3HV;高碳钢的横向断裂强度由894.3MPa提升到963.5MPa,硬度由128.5HV提高至137.2HV。加入0.3%的V似乎对韧性有不利的影响。钢中的V(C,N)的存在阻碍了热处理加热过程中奥氏体晶粒的长大。相比于不含V试样,含V烧结态试样淬火后得到更加细小的马氏体。0.1,0.2%V的添加提高了热处理试样的横向断裂强度,但当加入0.3%钒铁时,合金热处理后强度明显下降。摩擦磨损实验表明钒铁的加入提高了高碳PM低合金钢热处理后的硬度与耐磨性,但降低了中碳PM低合金钢的硬度与耐磨性。
【图文】：

非晶态聚合物,形变,润滑剂

酸作为润滑剂。此类润滑剂润滑性良好，但颗粒间的粘聚出现团聚现象，降低了混合粉的流动性[21,22]。硬脂酸锌与压制，压制压力为 450~600MPa）都难以得到密度高于低[23]。3).聚合物类，用于粉末冶金润滑剂的通常有聚乙、聚乙烯蜡等[24]。热塑性高聚物在受热时会发生玻璃态润滑剂作为粉末冶金润滑剂受热以粘流态存在时可在金降低压制过程中颗粒与之间以及颗粒与模壁间的摩擦，因为高聚物的润滑性能以及对生坯的回弹、脱模力的影响与具有相对于其他的润滑剂而言具有更高的力学性能，因此成均匀的润滑剂，对颗粒间的机械连接影响较小，因而作。润滑剂的选择与设计需根据不同工艺要求而定，通常仅烧结污染低；对于粉末流动性要求高时润滑剂颗粒应细小要润滑剂在压制时不易变形和铺展，或能够变形形成具有性优良，需要润滑剂在压制过程中能够滑动变形，且形成

示意图,合金元素,铁粉,示意图

南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文1.3 高强韧性粉末冶金低合金钢的制备1.3.1 铁基粉末冶金钢的合金化为了满足特定的服役要求，往往需要添加合金元素来提高烧结材料的力学性能。对于粉末冶金钢而言，外加元素的合金化主要有三种[5,35-36]：1）合金元素粉末直接与铁粉混合，2）合金元素预合金化，3）合金元素通过扩散实现与铁粉部分预合金化。由此三种方法得到的混合粉可分别称为预混合粉、预合金粉与部分预合金粉。图 1.2 为合金元素在铁粉中的的分布示意图。不同合金化的粉末各自具有优缺点，其中预混合粉由于基体粉为纯铁粉，因此压缩性最好，但合金元素容易产生偏析且烧结时不易均匀化; 预合金粉基本消除了合金元素的偏析，烧结组织均匀，但压缩性较差；部分预合金粉通过预扩散促进了合金元素的均匀分布，，同时对铁粉的压缩性无明显影响，但增加了生产成本，且预扩散工艺不易控制，元素粉末容易出现氧化。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF125.1

【参考文献】