粉（fěn）末（mò）冶金材料在現代工（gōng）業中的應用越來越廣，在取代鍛鋼（gāng）件的高密度和高（gāo）精度的複雜零件的（de）應用中，隨（suí）著粉（fěn）末冶金技術的不斷進（jìn）步（bù）也取得（dé）了快速發展。但（dàn）是由於後續（xù）處理工藝的差異，其物理性能和力學性能還存在著一些缺陷，本文就針對粉末冶金材料的熱（rè）處理工（gōng）藝進行簡要闡述分析，並分析其影（yǐng）響因素，提出改善工藝的策略。

粉末冶（yě）金材料在現代工業中的應（yīng）用越來越廣泛，特別是汽車工業、生活用品、機械設備等的應用中，粉末冶（yě）金材料已經占有很大的比（bǐ）重。它們在取代低密度、低硬度和強度的鑄鐵（tiě）材料方麵（miàn）已經具有（yǒu）明顯優（yōu）勢，在高硬度、高精度和強度的精密複雜零（líng）件的應用中也（yě）在逐（zhú）漸推廣，這要歸（guī）功於粉末冶金技術的快速發展。全致密鋼的熱處理工藝已經取得了成功，但是粉末冶金材料的熱處理，由於粉末冶金材料的物理性能差異和熱處理工藝的差異，還存在著一些缺陷（xiàn）。各鑄造冶煉企業在粉末冶金材料的技術研究中，熱鍛、粉末注射成型（xíng）、熱等靜壓、液相（xiàng）燒結、組合燒結等熱處理和後續處（chù）理工藝，在粉末（mò）冶金（jīn）材料的物理性能與力學性能缺陷（xiàn）的改善中（zhōng），取得了一定效（xiào）果，提高了粉末冶金材料的（de）強度和耐磨性，將大大（dà）擴展粉末冶金的應用範圍。

粉末冶金材料的熱處理工藝（yì）

粉末冶金材料（liào）的熱處理要根（gēn）據其化學成分和晶粒度（dù）確定，其中的孔隙存在是一個重要因（yīn）素，粉末冶金（jīn）材料在壓製和燒結過程中，形成的孔隙貫穿整個零件中（zhōng），孔隙的存在影響熱處理的方式和效果（guǒ）。

粉末冶金材料的熱處理有淬火、化學熱處理、蒸（zhēng）汽處理和特殊熱（rè）處理幾種形式：

淬火（huǒ）熱處理工藝（yì）

粉末（mò）冶金材料由於孔隙的存在，在傳熱速度（dù）方麵要低於致密材料，因此在淬（cuì）火時，淬透性相對較差。另外淬火時（shí），粉末材料的燒結密度和材料的導（dǎo）熱性是成正比關（guān）係的;粉末冶金材料因為燒結工藝與致密材料（liào）的差異，內部組織均勻性要優於致密材料，但存在較（jiào）小的微觀區域的不均勻性，所以（yǐ），完全奧氏體化時間比相應鍛件長50%，在添加合金元素時，完全奧氏體化（huà）溫度會更高、時間會（huì）更（gèng）長。

在粉末（mò）冶金材料的熱處理中，為了提高淬透性，通常加（jiā）入一些合（hé）金元素如：鎳、鉬、錳、鉻、釩等，它們的作用跟在致密材料中的作用（yòng）機理相（xiàng）同，可明（míng）顯細化晶粒，當其溶於奧氏體後會增加過冷奧氏體的穩定性，保證淬火時的奧氏體轉變（biàn），使淬火後材料的表麵硬度增加，淬硬深度（dù）也增加。另外，粉末冶金材料淬（cuì）火後（hòu）都要進（jìn）行回（huí）火處理，回火處理的溫度控製對粉末冶金（jīn）材料的的（de）性能影響較大，因（yīn）此要根據不同材料的特性確定回火溫度（dù），降低回火脆性的影響，一般（bān）的材料可在175-250℃下空氣或油（yóu）中回火0.5-1.0h。

化學熱處理（lǐ）工藝

化學熱處理一般都包括（kuò）分解、吸收、擴散三（sān）個（gè）基本過程，比如，滲碳熱處理的反應如下：

2CO≒[C]+CO2 (放熱反應)

CH4≒[C]+2H2 (吸熱反應)

碳分（fèn）解出後被金屬表麵吸收並逐漸向內（nèi）部擴散，在材（cái）料的表麵（miàn）獲得足夠（gòu）的碳濃（nóng）度後再進行淬（cuì）火和回火處理，會提高粉末冶金材料的表麵硬度和淬硬深度。由於粉末冶金材料的孔隙存在（zài），使得活性炭原子從表麵（miàn）滲入內部，完成化學熱處理的過程。但是，材料密度越高，孔隙效應就越弱，化學熱處理的效果就越不（bú）明顯，因此，要采用碳勢較高的還（hái）原性氣（qì）氛保護（hù）。根據粉末冶金（jīn）材料的孔隙特點，其加熱和冷卻速度要低於致密材料，所以加熱時要延長保溫時間，提高加熱溫度。

粉末冶金材料的化學熱處（chù）理包（bāo）括滲碳、滲氮、滲硫和多元共滲等幾種形式，在化學（xué）熱處（chù）理中，淬硬深度主要與材料的密度有關。因此（cǐ），可以在熱處理工藝（yì）上采取相應措施，比如：滲（shèn）碳時，在（zài）材料密度大於7g/cm3時適（shì）當延長時間。通過化學熱處理可（kě）提高（gāo）材料的（de）耐磨性，粉末冶金材（cái）料的不均勻（yún）奧氏體滲碳工藝，使處理後的材料滲層表麵的含碳量（liàng）可達2%以上，碳化物（wù）均勻分（fèn）布於滲層表麵，能（néng）夠很好地提高硬度和耐磨性能。

蒸汽處理

蒸汽處理是把材料通過加熱蒸汽使其表麵氧化，在材料表層形（xíng）成氧化膜（mó），從而改善粉（fěn）末冶金材料的性能。特別是對於粉（fěn）末冶金材料（liào）的表麵的防腐（fǔ），其有效（xiào）期比發藍處理效（xiào）果明（míng）顯，處理後的材料硬度和耐（nài）磨性明顯（xiǎn）增加。

特殊熱處理工（gōng）藝

特殊熱處理工藝是近（jìn）些年來科技發展的產物，包括感應（yīng）加熱淬火、激光（guāng）表（biǎo）麵硬化等（děng）。感應（yīng）加熱淬火是在高頻電磁感應渦流的影響下，加熱（rè）溫度提升快，對於（yú）表麵硬度的增加有顯著效果（guǒ），但（dàn）是容易出現軟點，一般可（kě）以（yǐ）采（cǎi）取間斷加熱法延（yán）長奧氏體化時間;激光表麵硬化工藝是以激光為熱源使金屬表麵快速升溫和（hé）冷卻，使奧氏體晶粒內部的亞結構來不及（jí）回複再結晶（jīng）而獲得超細結構（gòu）。

粉末冶金材料熱處理的影響因素分（fèn）析

粉（fěn）末冶金材（cái）料在燒結過程中生成的孔隙是其固有特點，也給熱處理帶來了很大影響，特別是孔隙率的變化與熱處理的關（guān）係，為了改善（shàn）致密性和晶粒度，加入的合金元（yuán）素也對熱處理（lǐ）有一定影響：

孔隙對熱處理過程的影響

粉末冶金材料在熱處理時（shí），通（tōng）過快速冷卻抑製奧氏體擴（kuò）散轉變成（chéng）其（qí）他組織，從而（ér）獲得馬氏體，而孔隙的存在對材料的散熱性影響較大。通過導熱率公式：

導熱率=金（jīn）屬（shǔ）理論導熱率×(1-2×孔隙率)/100

可以（yǐ）看出，淬透性隨著孔（kǒng）隙率的增加而下降。另一方麵，孔隙還影響材料的密度（dù），對材料熱處（chù）理後表麵硬度和淬硬深度的效果（guǒ）又因密度影響（xiǎng）而有關聯，降低了材料表麵硬度。而（ér）且，因為（wéi）孔隙的存在，淬（cuì）火時不能用鹽水作為介質，以免因（yīn）鹽分殘留造成腐（fǔ）蝕，所（suǒ）以（yǐ），一般熱處理是在真空或（huò）氣體介質（zhì）中進行的。

孔隙率對熱處（chù）理時表麵淬硬深度的（de）影響

粉末冶金材料的熱處理效果與材（cái）料的密度、滲（shèn）(淬)透性、導熱性（xìng）和電阻性有（yǒu）關，孔隙率（lǜ）是造成這些因素的（de）最大原因，孔隙率超過8%時，氣體就會通過空隙迅速滲透，在進行滲碳硬化時，增加滲碳（tàn）深度，表（biǎo）麵硬化的效果就會降低。而且（qiě），如果滲碳氣體滲入速度過快，在（zài）淬火中會產生軟點，降低表麵硬度，使材料脆變和變形。

合金含量和類型對粉（fěn）末冶金熱處理的影響

合（hé）金元素（sù）中常見的是銅和鎳，它們的（de）含量與類型都（dōu）會對熱處理效果產生影響。熱（rè）處理硬化深度隨銅（tóng）含量、碳含量的增加而逐漸增高達（dá）到一定含量時又逐（zhú）漸降低;鎳合（hé）金的剛度（dù）要大於銅合金，但是鎳含量（liàng）的不均勻性會導致奧氏體組織不均勻。

高溫燒（shāo）結的影響

高溫燒結雖然可以獲（huò）得最佳的合金化效果和促進致密化，但是，燒結溫（wēn）度的不（bú）同，特別是溫度較低時，會導致熱（rè）處理的敏感性下降(固溶體中的合金減少)和機械性能下降。因此，采用高溫燒結，輔助（zhù）以充分的（de）還原氣氛，可以（yǐ）獲得較好的熱處理效果。

總之，粉末冶金（jīn）材料的熱處理工藝是一個複雜（zá）的過程（chéng），它與孔隙率、合金類型、合金元素含量、燒結溫度有關係，同致密材料相（xiàng）比，內部的均勻性較差，要想獲得較高的淬透性，要提高完全奧氏體化溫度並延長時（shí）間，不均勻奧氏體滲碳可得到不（bú）受奧氏體飽和碳濃度（dù）限製的高（gāo）碳（tàn）濃（nóng）度。另（lìng）外，加入合金元素也可（kě）提高淬透性。蒸（zhēng）汽處理可顯著提高其防腐性能和表麵硬度。