锰源粉末对Fe-Mn-C烧结钢组织和力学性能的影响
发布时间：2021-11-13 18:14
以电解锰粉和Fe-76%Mn粉末（质量分数）为原料,在600℃和70%N2+30%H2混合气体（体积分数）管式炉中氮化得到三种抗氧化含氮锰源粉末（Mn-3%N、Mn-5%N和FeMn-3%N,质量分数）,研究锰含量以及锰源粉末种类对压制烧结Fe-Mn-C烧结钢组织和力学性能的影响。研究表明:使用氮化锰源粉末制备的Fe-Mn-C烧结钢的力学性能明显优于采用电解锰粉为原料制备的同类材料,随着锰源粉末中N含量的升高,烧结钢烧结膨胀率减小,对合金的强化作用增加。以Mn-5%N作为锰源制备的Fe-2Mn-0.5C烧结钢,其拉伸强度为576 MPa,断后延伸率为3.8%,与电解锰粉为锰源相比,烧结钢的拉伸强度和断后延伸率分别提升了29%和123%。使用氮化锰粉作为锰源的烧结钢内孔隙数量减小,珠光体增多,片层间距降低。
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Mn质量分数对坯体压制密度的影响
图1 Mn质量分数对坯体压制密度的影响图3为Mn含量（质量分数）对烧结钢尺寸膨胀率的影响。结果表明，电解锰粉制备的烧结钢发生明显膨胀，膨胀率为0.40%；以Fe Mn?3%N粉为锰源的样品烧结尺寸膨胀率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N为锰源的烧结钢，烧结密度高于压坯密度，烧结体产生收缩，收缩率分别为0.11%和0.22%。不同锰源粉末烧结钢尺寸收缩率大小依次为Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn质量分数为3%的烧结样品存在类似规律。在烧结升温过程中，Mn极易发生蒸发转变为气相，经?alak和Selecká计算[11]，电解锰在700℃即可蒸发，在1100℃时蒸发现象明显，升温形成的Mn蒸汽部分填充在坯体空隙中，取代原有空隙中的气体，由于Mn蒸汽压较大，最终造成空隙尺寸增加以及烧结体的膨胀。另一方面，在冷却过程中，Mn蒸汽在空隙表面和铁基体颗粒表面凝结，也会导致烧结体尺寸增加[11?12]。氮化粉末的热稳定性高于电解锰，在烧结过程中，锰颗粒首先发生粉末表面氮化物的分解，大大延缓了Mn元素的蒸发，稳定了烧结体尺寸。当Mn质量分数为4%时，以Mn?3%N与Mn?5%N为原料制备的烧结钢也发生膨胀，膨胀率分别为0.21%、0.08%。这可能是由于Mn元素含量较高，烧结后期氮化物分解完成，无法阻止大量Mn元素的蒸发凝聚所致。
图3为Mn含量（质量分数）对烧结钢尺寸膨胀率的影响。结果表明，电解锰粉制备的烧结钢发生明显膨胀，膨胀率为0.40%；以Fe Mn?3%N粉为锰源的样品烧结尺寸膨胀率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N为锰源的烧结钢，烧结密度高于压坯密度，烧结体产生收缩，收缩率分别为0.11%和0.22%。不同锰源粉末烧结钢尺寸收缩率大小依次为Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn质量分数为3%的烧结样品存在类似规律。在烧结升温过程中，Mn极易发生蒸发转变为气相，经?alak和Selecká计算[11]，电解锰在700℃即可蒸发，在1100℃时蒸发现象明显，升温形成的Mn蒸汽部分填充在坯体空隙中，取代原有空隙中的气体，由于Mn蒸汽压较大，最终造成空隙尺寸增加以及烧结体的膨胀。另一方面，在冷却过程中，Mn蒸汽在空隙表面和铁基体颗粒表面凝结，也会导致烧结体尺寸增加[11?12]。氮化粉末的热稳定性高于电解锰，在烧结过程中，锰颗粒首先发生粉末表面氮化物的分解，大大延缓了Mn元素的蒸发，稳定了烧结体尺寸。当Mn质量分数为4%时，以Mn?3%N与Mn?5%N为原料制备的烧结钢也发生膨胀，膨胀率分别为0.21%、0.08%。这可能是由于Mn元素含量较高，烧结后期氮化物分解完成，无法阻止大量Mn元素的蒸发凝聚所致。2.2 力学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]N含量对铸造CE8MN双相不锈钢组织和性能影响[J]. 刘东,向红亮,胡育瑞. 铸造技术. 2015(06)
[2]硅锰母合金对烧结钢性能和组织的影响[J]. 周国理,洪恒泉,何凤鸣,杨宗坡. 粉末冶金技术. 1996(04)
本文编号：3493481
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Mn质量分数对坯体压制密度的影响
图1 Mn质量分数对坯体压制密度的影响图3为Mn含量（质量分数）对烧结钢尺寸膨胀率的影响。结果表明，电解锰粉制备的烧结钢发生明显膨胀，膨胀率为0.40%；以Fe Mn?3%N粉为锰源的样品烧结尺寸膨胀率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N为锰源的烧结钢，烧结密度高于压坯密度，烧结体产生收缩，收缩率分别为0.11%和0.22%。不同锰源粉末烧结钢尺寸收缩率大小依次为Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn质量分数为3%的烧结样品存在类似规律。在烧结升温过程中，Mn极易发生蒸发转变为气相，经?alak和Selecká计算[11]，电解锰在700℃即可蒸发，在1100℃时蒸发现象明显，升温形成的Mn蒸汽部分填充在坯体空隙中，取代原有空隙中的气体，由于Mn蒸汽压较大，最终造成空隙尺寸增加以及烧结体的膨胀。另一方面，在冷却过程中，Mn蒸汽在空隙表面和铁基体颗粒表面凝结，也会导致烧结体尺寸增加[11?12]。氮化粉末的热稳定性高于电解锰，在烧结过程中，锰颗粒首先发生粉末表面氮化物的分解，大大延缓了Mn元素的蒸发，稳定了烧结体尺寸。当Mn质量分数为4%时，以Mn?3%N与Mn?5%N为原料制备的烧结钢也发生膨胀，膨胀率分别为0.21%、0.08%。这可能是由于Mn元素含量较高，烧结后期氮化物分解完成，无法阻止大量Mn元素的蒸发凝聚所致。
图3为Mn含量（质量分数）对烧结钢尺寸膨胀率的影响。结果表明，电解锰粉制备的烧结钢发生明显膨胀，膨胀率为0.40%；以Fe Mn?3%N粉为锰源的样品烧结尺寸膨胀率只有0.07%。以Mn?3%N和Mn?5%N为锰源的烧结钢，烧结密度高于压坯密度，烧结体产生收缩，收缩率分别为0.11%和0.22%。不同锰源粉末烧结钢尺寸收缩率大小依次为Mn?5%N>Mn?3%N>Fe Mn?3%N>Mn。Mn质量分数为3%的烧结样品存在类似规律。在烧结升温过程中，Mn极易发生蒸发转变为气相，经?alak和Selecká计算[11]，电解锰在700℃即可蒸发，在1100℃时蒸发现象明显，升温形成的Mn蒸汽部分填充在坯体空隙中，取代原有空隙中的气体，由于Mn蒸汽压较大，最终造成空隙尺寸增加以及烧结体的膨胀。另一方面，在冷却过程中，Mn蒸汽在空隙表面和铁基体颗粒表面凝结，也会导致烧结体尺寸增加[11?12]。氮化粉末的热稳定性高于电解锰，在烧结过程中，锰颗粒首先发生粉末表面氮化物的分解，大大延缓了Mn元素的蒸发，稳定了烧结体尺寸。当Mn质量分数为4%时，以Mn?3%N与Mn?5%N为原料制备的烧结钢也发生膨胀，膨胀率分别为0.21%、0.08%。这可能是由于Mn元素含量较高，烧结后期氮化物分解完成，无法阻止大量Mn元素的蒸发凝聚所致。2.2 力学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]N含量对铸造CE8MN双相不锈钢组织和性能影响[J]. 刘东,向红亮,胡育瑞. 铸造技术. 2015(06)
[2]硅锰母合金对烧结钢性能和组织的影响[J]. 周国理,洪恒泉,何凤鸣,杨宗坡. 粉末冶金技术. 1996(04)
本文编号：3493481
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