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各化学元素在粉末冶金中的作用 时间：2015.9.30 一、碳（Carbon ） 1、物理特性： 密度：1.8g/cm³； 熔点：3500℃； 2、溶解度： α-铁：0.02%； γ-铁：2.06% ； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、溶入铁中形成间隙式固溶体起固溶强化作用； 3.2、与铁生成Fe3 C,改善材料显微组织，与铁素体形成珠光体时，强化 效果较好； 3.3、减少金属氧化物数量，从而改善力学性能； 3.4、形成游离石墨，润滑基体（硅为强石墨化元素）； 3.5、与Mo、V 、W等形成碳化物，弥散强化，增加耐磨性。 4 、碳化物相对稳定性的顺序如下： Zr ＞Ti ＞Ta ＞Nb ＞V ＞W ＞Mo ＞Cr ＞Mn＞Fe 说明：碳化物越稳定，元素与碳结合能力越强。 二、硼（Boron ） 1、物理特性： 密度：2.3g/cm³ ； 熔点：2180℃； 2、溶解度： α-铁：0.008%； γ-铁：0.018-0.026%； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、溶入铁中形成间隙式固溶体起固溶强化作用； 3.2、提高材料的淬透性，有利于热处理后力学性能的提高； 3.3、硼化物（Fe B、B C ）自身具有优良的耐磨性，在粉末冶金中形成 2 4 硼共晶，硼共晶以孤立的颗粒形态存在，在基体中形成良好的耐磨 相，但可能会由于硼化物或硼渗碳体的析出而降低力学性能，通常加 入一定量的铜做“粘合剂”，改善组织结构性能； 说明：硼在粉末冶金材料中的应用研究表明： 硼虽然可能改善材料的密度、抗拉强度、耐磨性 等单方面的性能，但由于硼化物自身硬脆、熔点 高、粒度粗大、易脱落等因素，至今未在粉末冶 金中广泛使用。 三、磷（Phosphorus ） 1、物理特性： 密度：2.2g/cm³ ； 熔点：280℃； 2、溶解度： α-铁：2.8% ； γ-铁：0.2%； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、溶入铁中形成间隙式固溶体起固溶强化作用； 3.2、稳定α-铁，强化了烧结时铁原子的扩散，加速烧结； 3.3、液相烧结，1050℃形成共晶液相，加速扩散和烧结致密化，并球化 孔隙，添加量＜0.5%w； 3.4、随含碳量的增加，当磷含量超过一定数值时，在共晶团之间就形成 了磷共晶，磷共晶是一个硬而脆的组织，可以 提高耐磨性； 3.5、铁磷合金具有较高的耐磨性和稳定较低的 摩擦系数； 说明：磷一般是以磷铁合金粉的形式加入；磷 的含量不恰当，容易引起铁基合金产生突发脆性。 四、硫（Sulfur ） 1、物理特性： 密度：1.96g/cm³； 熔点：112℃； 2、溶解度： 在铁的溶解度很小，一般以硫化物形式存在； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、MnS等硫化物在粉末冶金中起切削剂的作用； 3.2、硫与铁生成硫化铁，硫化铁均匀的分布在制品各处，在摩擦表面起 着良好的润滑作用，并可以改善切削加工性能； 3.3、硫化处理的制品，其摩擦和加工表面显得特别光滑，具有很好的干 摩擦性能； 说明：硫的含量不恰当，使制品产生热脆性，降低 延展性和韧性，还会降低耐腐蚀性，通常加入S、 MnS等硫化物的制品较容易锈蚀。 五、镍（Nickel ） 1、物理特性： 密度：8.90g/cm³； 熔点：1453℃； 2、溶解度： α-铁：10%； γ-铁：无限； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、使作为基体的铁素体产生固溶强化，又不使铁素体的延伸率和韧性有明显 的降低； 3.2、稳定γ-铁，使共析含碳量降低，珠光体增加，在较好的延伸率下有较好的 强度； 3.3、促进烧结致密化，使孔隙减少和球化，密度提高，使抗拉强度提高的同时 又提高延伸率； 3.4、提高淬透性和促进马氏体形成，有利于热处理后 材料性能的提高； 3.5、在同样冷却条件下，烧结态时珠光体片细小，热 处理态时淬透性提高，都能使材料强度性能提高； 3.6、镍、锰强烈的扩大奥氏体相区，含量较高 （＞6.5%w ）可使奥氏体稳定； 说明：镍在铁中扩散速度很慢，一般添加镍的制品需要 更高的烧结温度，且添加镍粉需要较细的材料。 六、钼（Molybdenum ） 1、物理特性： 密度：10.2g/cm³； 熔点：2622℃； 2、溶解度： α-铁：4.0% ； γ-铁：约3%； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、溶入铁中起固溶强化作用； 3.2、钼稳定铁素体，有利于铁的扩散； 3.3、易形成碳化物，沉淀强化，增加耐