一種鐵基粉末冶金零件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金領域，尤其涉及一種鐵基粉末冶金零件的制備方法。
【背景技術】
[0002]粉末冶金是一門制造金屬粉末或以金屬粉末(包括混入非金屬粉末)為原料，以成形一燒結的基本方法制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的技術學科。廣義上講，它還包括以氧化物、氮化物、碳化物等非金屬化合物粉末為原料的，以成形一燒結方法制造材料或制品的技術。粉末冶金工藝是將原料粉末加入一定模腔后加壓成形，再經一定條件下燒結，或在特定的模具中燒結以得到制品的技術過程。
[0003]隨著工業的發展，對零件的要求越來越高，例如成本、交貨周期和噪音等方面機械加工的零件往往難以滿足要求，而粉末冶金是一項能制造機械零件的先進技術，具有高效、優質、精密、低耗、節能等優點，非常適合大批量生產各種機械零部件，如汽車零件，尤其是采用鑄、鍛、機加工等常規方法難以成形或無法成形，以及雖能成形但極不經濟的復雜形狀零件。采用粉末冶金工藝生產零件，不僅可使零件達到高精度、高性能，而且可以保證流水線上生產的精度和性能的穩定一致，從而帶來巨大的技術經濟效果。
[0004]鎳是鐵基粉末冶金零件中除銅之外最重要合金元素，其中鎳的良好作用在于強化鐵基粉末燒結體的同時，還具有提高鐵基粉末燒結體塑形的特點，對鐵基粉末冶金材料的強韌化十分有利。通常，粉末冶金鋼中添加鎳元素可促使材料在燒結過程中發生收縮，提高材料的強度、抗沖擊性、耐磨性和抗疲勞性。然而，在工業化生產的條件下，含鎳的粉末冶金鋼，燒結后均存在非均勻組織，即富鎳區和貧鎳區，富鎳區通常位于鐵粉顆粒表面、燒結頸、孔隙表面。這是因為鎳向鐵的擴散度比其他合金元素要慢，例如碳、銅、鉬，同時還有研宄者表面:燒結過程中碳與鎳之間的強烈互斥作用也是造成鎳分布不均勻的的原因，而添加碳和鉬則有利于鎳的均勻分布。
[0005]合金元素對粉末冶金鋼的性能的影響，不僅與添加的合金元素的種類、數量有關，還與其添加的方式有關，通常粉末冶金合金元素的添加方式為合金元素粉混合，擴散合金化及完全預合金。鎳作為合金元素，添加到鐵基粉末冶金零件中，一般有三種方式，其一，采用霧化法，即直接按照需求配置合金成分，熔煉后制粉壓制，一般采用此方式鎳含量不會超過3% ;其二，將羰基鎳粉直接添加到鐵粉中混合；其三，鎳粉與鐵粉高溫擴散退火，形成部分合金化的母粉。上述鎳元素的添加方法中，第一種方法，由于鎳與鐵完全合金化，會造成粉末壓制性降低，鎳含量越高壓制性越低；對于第二種方法，由于鎳粉顆粒很細，在混合中以及混合后容易偏析，造成燒結后存在大片的富鎳奧氏體，使鎳的強化作用降低；第三種方法，可以很好地解決了壓制性和偏析問題，但燒結后仍然存在富鎳奧氏體，尤其對于高鎳的粉末，此外還增加了成本。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術而提供一種燒結后組織均勻、燒結性能良好的鐵基粉末冶金零件的制備方法。
[0007]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:
[0008](I)設計材料組成:根據需要設計材料組成，除Fe外，還至少包括C或和Ni兩種元素，C含量為0.02?1.5%，Ni含量為0.1?10%，其中Fe元素的添加或采用元素粉末形式或采用母合金粉形式或采用部分元素粉部分母合金粉，Ni元素的添加全部或部分采用羧基鐵鎳粉形式；
[0009](2)混料:按步驟(I)中設計的材料組成進行混合，混合時添加不超過I % (質量)的粉末成形潤滑劑；
[0010](3)成型:將設計好的模具安裝至粉末冶金成型壓機上，并將上述已混合粉末進行壓制，得到生坯；
[0011](4)燒結:對上述生坯進行燒結，燒結溫度為1000°C?1300°C，燒結時間為5?150min，燒結氣氛為氮氫氣氛。
[0012]作為優選，所述羧基鐵鎳粉的質量百分比組成為:C O?l%，Ni 20?50%，Fe余量，不可避免雜質不超過2%。
[0013]上述方法中，作為優選，所述羧基鐵鎳粉的松裝密度為1.50?2.50g/cm3，從而保證與鐵基粉的松裝密度相近，混合后松裝沒有大的變化，因為松裝發生變化會引起零件高度或成形壓力發生變化。
[0014]粒度及粒度分布與生坯密度、燒結擴散等關系密切，也與燒結后的材料性能密切相關，因此上述方法中，作為優選，所述羧基鐵鎳粉的D5tl小于10 μπι，D 99小于50 μ mo
[0015]上述方法中，作為優選，所述氮氫氣氛的氫含量為1vol%。
[0016]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明中以羧基鐵鎳粉作為鎳源，將鎳添加至鐵基粉末冶金零件中，與傳統的添加方式相比，具有以下優點:燒結后組織更加均勻；粉末壓縮性沒有大幅下降；制得的產品富鎳相較少，性能更佳；粉末的生坯強度更高。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1中羧基鐵鎳粉的照片；
[0018]圖2為實施例1中鎳源為羧基鐵鎳粉的燒結鋼金相組織；
[0019]圖3為實施例1中鎳源為羧基鎳粉的燒結鋼金相組織；
[0020]圖4為實施例2中鎳源為羧基鐵鎳粉的燒結鋼金相組織；
[0021]圖5為實施例2中鎳源為羧基鎳粉的燒結鋼金相組織；
[0022]圖6為實施例3中鎳源為羧基鐵鎳粉的燒結鋼金相組織；
[0023]圖7為實施例3中鎳源為羧基鎳粉的燒結鋼金相組織。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖實施例對發明作進一步詳細描述。
[0025]實施例1:
[0026](I)設計材料組成:本實施例中，根據需要設計材料組成，該材料的質量百分比為Mo 1.4%，C 0.68%，Ni 1.75%，2%以下的不可避免的其他成分，余量為鐵。
[0027](2)混料:按上述材料組成進行混料，混料而成的混合粉末中各原料的質量百分比為:鐵鉬合金粉(鉬含量1.50% )為95.45% ;石墨粉為0.65% ;含鎳50%的羰基鐵鎳粉3.50%，該羧基鐵鎳粉除含50%的鎳外，還含有I %的C，Fe余量，不可避免雜質不超過2%,該羧基