铁基烧结合金表面处理技术的研究进展章林,周科朝,刘芳,李志友(中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083)摘要:粉末冶金铁基烧结合金在工业中的应用已越来越广泛,但由于孔隙的存在,耐磨性,耐蚀性和抗疲劳性均有待改善.目前,旨在提高粉末冶金铁基烧结合金综合性能的方法很多,该文综合介绍了其中几种比较典型的粉末冶金铁基合金表面处理工艺,包括渗碳,离子氮化,气体碳氮共渗,水蒸气处理,电镀,镀锌,电沉积,激光处理等,阐述了各自的原理及其优缺点,探讨r表面处理技术的应用和发展方向.最后结论为表面处理技术有利于提高铁基烧结合金的整体性能,拓宽其应用领域和降低其制备技术,而主要研究方向仍在于妥善解决由孔隙带来的问题.关键词:粉末冶金;铁基合金;表面处理表面处理可使铁基烧结合金的耐磨性,耐蚀性和抗疲劳强度获得整体优化.主要的表面处理工艺有涂层(电沉积[1],化学镀I2l,激光表面合金化l3),化学热处理(渗碳,渗氮],碳氮共渗l5],离子氮化,蒸汽处理_6),表面热处理(激光淬火),机械变形(喷丸硬化),其表面处理层的厚度分别见图1.表面处理工艺的选择要综合考虑工件的使用要求(耐磨损,抗腐蚀,抗疲劳),使用环境(温度,工作介质,承受载荷,滑动速度,冲击),磨损机制以及尺寸畸变lg].由于孔隙的原因,铁基烧结合金的表面处理比致密材料的显得困难,因此重点是要解决孔隙带来的一系列问题.1提高耐磨性的表面处理工艺表面处理可以增加铁基合金的表层硬度,使耐磨性提高,同时能保持良好的心部塑性和韧性.但在化学表面改性后,一般要低温回火以去除应力.1.1渗碳气体渗碳时主受发卜以下反应.:CH一Ec]+2H(1)2CO=[(]+CO(2)(:()+H_-[C]+H2()(:3)生成的活性C进人丧F懈,讣向内部扩散.渗层厚度与温度和碳势有关,提高渗碳温度---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---(900~930℃)I可得到较深的厚度.碳势体积分数为0.9~l_0的范围,对密腰6.8g/era的样品,渗碳2h可以得到1.0n】H1的度,仳l11于热应力较大,零件会产生不规则变形,为丁减小变形,最好采用碳氮共渗.渗碳工艺分为气体渗碳和液体渗碳.液体渗碳时有害的盐能进入孔隙,』Ju速腐蚀,rfl很啦通过后续处理予以排除,这就限制_r液体渗碳的JiJ,^一般采用气体渗碳.渗碳后表面硬度HV"n到800以上.使材料的耐磨性得以大人改善,体渗碳时渗碳气氛通过孔隙进入样品内部再,难以形成明显的表而硬化层.同时,【l』于孔隙的原,高温渗碳(95O℃)的变形大,也制约了其I{.I.1.2气体碳氮共渗气体碳氮共渗工艺,将N引入渗碳氛中,使工件表面形成初生态N,且与【I-J时…I*J扩敞形成含N的渗碳层.碳氮渗时,以热解高纯rtI醇为戟气,以高纯丙烷和氨气裂解作为碳氮共海川富化气,通过丙烷建立碳势,最后通过低川火上除应N仃设的奥氏仆稳定元素,与C相比,在形成5氏体时要求的临界冷却速率较小,冈此引入N缓ff}|i_(的利影四.时,样品含c量也有影响,莘什的尺寸变化取决于铁索体的饱和程度,Lj寄呱yN的扩散,使渗人的N减少和铁索体的饱和张瞍降低,战商材料的尺寸变化较小】.碳氮共渗后形成岛硬度表面薄层,适合于耐磨和爱求心部好的零件.与气体渗碳相比,碳氮其渗较低0580~590℃),这是有利的.但是,_琏]Ei:fL使氮化氛无序渗入,引起变形和脆化,敛渗深度,组织和性能难以控制,难以形成致密的,高碰的化合物层及扩散层.氮碳共渗层深达130,~270fn1,桕组成符合FeNc三元相图],她2,随着N禽培的提高,桕继m现T相和e相.渗【jJ∈_Fe,;N,￡Fe;N固溶体和少量Fe4N化合物战,比较疏松,而且表面硬度值较低,HV---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---为650~724I"I.¨1I^,】/%图2FeC-N570℃等温截面图Fig.2TernarydiagramofFeCN一一铁素体;一兜氏体;z渗碳体;EFe2(N,C)十1{;y一F(N,C)相O为解氮碳共渗气氛)己序渗入的问题,要进行预处理.呵以在540℃进行蒸汽处理,形成Fe().的氧化层,氧化物孔隙中形成,使孑L隙封闭,当继续进行碳氮处理肟,抗划伤抗疲劳的性能得到极大提高.电呵以川其他物质浸渍,例如SCHONK烧结金属技术公司提出用水玻璃预浸渍零件后再进行热处理的方法,呵有效地限制零件硬化层深度和保持尺寸稳定,但是零件会相瓦粘结.1.3离子氮化离子渗氮在辉光...