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  • 粉末冶金零件的表面硬处理

    更新时间:2017-07-15 15:39
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    详细介绍

    粉末冶金零件的表面硬处理

    低压渗碳技术在对于需要高性能的产品领域的应用已经很多年了,尤其是在汽车行业的应用更是如此。这个工艺在粉末冶金产品领域的应用还不是非常广泛,但是由于此工艺可以避免采用淬火以及可以安全有效地处理氧敏感材料,它的将来的应用前景是非常令人感兴趣的。本文介绍了粉末冶金零件的特异性,介绍了一结通过低压渗碳工艺得到的结果,以及最近的新的研发方向。

    粉末冶金零件低压渗碳关键参数

    和机加工后表面硬化的零件相比,达到机械性能和冶金性能的粉末冶金零件的一个关键参数是最终密度或更近一步说即孔隙的类型。密度取决于压紧压力,粉末的类型以及烧结温度。

    对像渗碳处理这样的热扩散工艺来说,孔隙的类型也是一个必须要考虑的关键参数。总体来说密度在7左右是认为可以接受的,但是实际上当出现网状穿透孔隙或者开放式孔隙的情况时此密度就不适合了。

    很显然一个开施工孔隙和/或者网状孔隙提供了一个活性更高的表面和一种混杂多样的组织结构,从而得到不同的结果。实际上,强渗过程富化碳出现在不同的深度,通过表面的渗碳扩散处理加强。(见图1)

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图1:网状穿透孔隙对强渗的影响

    结果就是,在一个网状穿透孔隙中这种不可控制的碳的富化导致了碳化物的析出。

    孔隙的形貌也取决于混合粉末中的合金元素含量。使用足够含量的合金元素,采用适合的压紧压力和/或者烧结温度是得到封闭型孔隙的要素,这对化学热处理工艺来说也是必须的。

    粉末冶金零件的低压渗碳工艺发展

    真空技术为粉末冶金零件的表面强化提供多种好处:

    除了以下一些已经大家熟知的好处:

    没有氧化

    高温处理减少工艺处理时间

    低能耗

    真空炉还有如下特性

    更好的温度分布

    更好的淬火均匀性,减少硬化后变形

    改善粉末冶金零件的最终烧结密度

    清洁和环境友好的工艺

    自从几年前,ECM Technologies和Hgans合作一起研发一种包含从烧结到淬火所有工序在一台设备中完成的新工艺

    预热和净化

    高温烧结(在无氧的气氛中)

    高温渗碳

    高压气体淬火.

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图2:所有工序在一台ECM的双室真空炉中完成

    粉末冶金零件低压渗碳处理结果

    感谢和粉末供应商Hgans的合作,进行了多种试验。更具体地说,研发于Astaloy 85Mo和含铬等级(Astaloy Cr L& A)的低压渗碳处理取得了良好的结果。

    处理后所有粉末等级表面硬度均可达到800HV,Ast85Mo等级表面硬化层深度可以达到1毫米。

    紧接在这些测试结果后,Ast820Mo材料粉末冶金制造的工业应用的变速箱螺旋齿轮也进一步做了测试.在齿面和齿跟得到了非常好的硬化层分布轮廓,即使齿面的硬化层深度高于齿跟部位(如下图示)。此结果非常清楚地表明形状对渗碳穿透深度的影响。

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图3:螺旋齿轮-齿形上的迪亚渗碳分布

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图4:对应的硬度梯度分布

    最新的研发结论

    ECM最新的研发是和单件流的生产概念有关。NANO是紧凑设计(单件流)炉型,可以和冷加工生产线整合为一体。

    由于减小了加热室的容积,温度均匀性非常好。另外淬火速度的完美分布,并且可以控制压力和气体流速。

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图5:NANO概念

    淬火中断技术被ECM在2000年初研发成功,专利技术StopGQ,可以在NANO炉上高精度适用。这个淬火中断StopGQ 重新创造了热油浴淬火的条件从而行到一种自回火。同时,碳氮共渗工艺也可以在此炉型适用,从而提高抗疲劳性能。

    综上所述,考虑到各种发展趋势(炉型和工艺研发)和粉末冶金零件的特殊要求相结合,结论是:使用低压渗碳工艺处理粉末冶金零件是非常有前途的。

    粉末冶金零件的表面硬处理

    图6:StopGQ 淬火中断

    END

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