粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn组织性能研究.docx

粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn组织与性能研究摘要：利用正交实验研究了铜、铬、锰含量对粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn材料烧结后组织和性能的影响。材料经冷压后于1135℃采用网带烧结炉烧结，对烧结后的材料进行了烧结密度、硬度、抗拉强度、冲击韧性测试和显微组织观察。实验结果表明：铜对硬度和抗拉强度的影响最大、铬锰次之；锰对延伸率和冲击韧性的影响最大、铜铬次之；材料烧结后的显微组织为铁素体、珠光体和孔隙。铜、铬、锰含量分别在1%-3%、0-1.2%、0.3%-1.2%变化时，Fe-0.8C-3Cu-1.2Cr-0.3Mn的综合性能最好。关键词：粉末冶金；Fe-C-Cu-Cr-Mn；组织性能The study on microstructure and properties of powder metallurgy Fe-C-Cu-Cr-MnAbstract:The copper, chromium, manganese content on the microstructure andproperties of powder metallurgy Fe-C-Cu-Cr-Mn new materialswas studied through orthogonal design. The materials after cold pressing was sintered by mesh belt sintering furnace on 1135℃,the sintered density, hardness, tensile strength, elongation, impact toughness was studied and the microstructure was observed.Experimental results show that the copper has the largest influence on the hardness and tensile strength while manganese has the largest influence on the elongation and impact toughness.The microstructure of materials after sintering are ferrite, pearlite and pores. when adding 1%-3% copper, 0-1.2% chromium, 0.3%-1.2% manganese content,Fe-0.8C-3Cu-1.2Cr-0.3Mn performs the best comprehensive property.Key words:Powder metallurgy; Fe-C-Cu-Cr-Mn; Microstructure and properties铁基结构零件在粉末冶金机械零件方面应用最广,数量和品种最多,随着成形技术和材料科学方面的不断发展,它的综合优势及低成本的市场竞争力,使其发展为21世纪主要少、无切削先进的机械加工工艺[1-2]。粉末冶金材料的合金化可大大提高其强度与塑性，在铁基粉末冶金结构零件中应用最多的合金元素是碳、铜、镍。镍的价格昂贵、细镍粉还易导致癌症[3]，传统本体钢中的强化元素铬和锰由于其与氧的敏感性，烧结过程中易于氧化而使其在粉末冶金烧结钢中的应用受到限制，但铬和锰的价格便宜，也是良好的铁基强化元素。通常铬、锰采用MCM或MVM母合金的方式加入，这种方式高合金材料用的较多，其粉末制作比较复杂[4-5]，成本较高，而采用铬铁粉和锰粉的形式向粉末冶金烧结钢中加入铬和锰同样可以起到良好的铬锰强化作用，提高材料的性能，并且成本较低，实验方便。本文针对现有问题，向Fe-C合金中加入电解铜粉、铬铁粉和锰粉，采用正交实验研究低合金钢中铜、铬、锰含量对粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn新材料组织性能的影响。1 实验材料和方法实验配料如下：主要原料是雾化铁粉、电解铜粉、石墨粉、高碳铬铁粉、锰粉。雾化铁粉化学成分：铁含量99.36%，粉末颗粒-180目；石墨粉标准：石墨纯度99.62%，灰份0.37%，颗粒度（平均）15um；电解铜粉：铜含量不小于99.81，粉末颗粒-200目；高碳铬铁粉化学成分：铬含量61.5%，碳含量6.85%，粉末颗粒-300目；锰粉化学成分：锰含量99.78%，粉末颗粒-200目。实验以雾化铁粉和石墨粉构成比例为Fe-0.8C的基础粉末，加入0.6%的微蜡粉作为润滑剂，再分别加入电解铜粉、高碳铬铁粉、锰粉，配成Fe-C-Cu-Cr-Mn的合金系配粉。实验成分设计如下：Fe（%）C(%)Cu(%)Cr(%)Mn(%)1