预成形坯的烧结及优化措施

粉末锻造主要分为预成形坯烧结和不烧结两种热锻。对于预合金粉末预成形坯、可以直接加热到锻造温度进行锻造、可以得到与烧结锻造同样性能的锻件。对于采用元素粉末混合料和不含碳的部分预合金粉末制成的混碳预成形坯，一般采取烧结锻造。烧结的目的是为了合金化或使成分更均匀，增加预成形坯的密度和塑性。另一方面烧结还可进一步降低锻件的含氧量，使之在几百×10^-6之内。烧结工艺主要控制的工艺参数为烧结温度、时间和烧结气氛。

降低预成形坯的氧含量是提高锻件密度和性能的关键因素之一。特别是水雾化含Cr和Mn的预合金粉末，在一般的烧结温度（1100℃）下氧含量很难降低。只有在较高温度（1200℃）下，氧含量才会降低到500×10^-6以下，见图5-5-20。烧结温度还与露点有关，因此控制烧结气氛亦很重要。表5-5-11给出MnO和FeCr₂O₄的还原温度与露点关系，低露点的氢气和分解氨气氛对降低氧含量十分有利。

图5-5-20 预成形坯烧结温度与氧含量关系

1—合金钢粉（0.04%Ni，0.54%Mo，1.22%Mn，0.36%Cr，0.18%C，0.33%O） 2—合金钢粉（0.55%Ni，0.32%Mo，0.47%Mn，0.23%Cr，0.30%C，0.29%O）

表5-5-11 MnO和FeCr₂O₄的还原温度与露点的关系(www.xing528.com)

对于混合元素粉末预成形坯的烧结，由于合金元素的固相扩散速率比较低，在高温长时间的烧结条件下，才能使其合金化较均匀。对于雾化预合金粉末，为改善压制性能，常用不含碳的预合金粉末，具有一定混合碳的预合金粉末预成形坯烧结过程中，部分碳使粉末中的金属氧化物还原，要保持烧结中不脱碳，也不增碳，应选择可控碳势烧结炉内进行，结果较好。烧结工艺参数对粉末锻件性能影响见表5-5-12。

表5-5-12 烧结工艺参数对粉末锻件性能影响

注：A—还原铁粉加入2.5%Ni，0.5%Mo，0.25%C：B—4600预合金粉加入0.25%C。