粉末冶金材料在現代工業中的應用（yòng）越來（lái）越廣，在取代鍛鋼件的高密度和高精度的複雜（zá）零（líng）件的應用中（zhōng），隨著粉末冶金技（jì）術的不斷進步也取得了快速發展（zhǎn）。但是由於後續處理工藝的差異，其物理性能和（hé）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處理工藝進行簡要闡述分析，並分析其影響因（yīn）素，提（tí）出（chū）改善工藝的策略。

粉末冶金材料在現代工業中的應用越（yuè）來越廣泛，特別是汽車工業、生活用品、機械設備等的應用中，粉末冶金材料已經占有（yǒu）很大的比重。它（tā）們在取（qǔ）代低密度、低硬度和強度的鑄鐵材料方麵已經具有明顯優勢，在高硬度、高精度（dù）和強（qiáng）度的精密複雜零件的應用中也在逐漸推廣，這要歸功於粉末冶（yě）金技術的快速發展。全致密（mì）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（yú）粉末冶金（jīn）材料的物理性能（néng）差異和熱處理工藝的差異，還存在著（zhe）一些缺陷。各鑄造冶煉企業在粉末冶金材料的技術研（yán）究中，熱鍛、粉末注射成型、熱等靜壓、液相燒結、組合燒結等熱處（chù）理和後續處理工（gōng）藝，在（zài）粉末冶金（jīn）材料的物理性能與力學性能缺陷的改善中，取得了一定效果，提高了粉末冶金材料的強度和（hé）耐磨性，將大大擴展粉末冶金的應用（yòng）範圍（wéi）。

粉末冶金材料的熱處理工藝

粉（fěn）末冶金材料的熱（rè）處理要根據其化學成分和晶（jīng）粒度確定，其中的孔隙存在是一個重要（yào）因素（sù），粉末冶金材料在壓製和燒結（jié）過程中（zhōng），形成的孔隙貫穿整個零件中，孔隙的存在影（yǐng）響熱處理（lǐ）的方式和效果。

粉末（mò）冶金材料的熱處理（lǐ）有淬（cuì）火（huǒ）、化學熱處理、蒸汽（qì）處理和特殊熱處理幾種形式：

淬火熱（rè）處理工藝

粉末冶（yě）金材料由於孔隙的存在（zài），在傳熱速度方（fāng）麵要低於致密材料，因此在淬火時（shí），淬透（tòu）性相對較差。另外淬火時，粉末材料的燒結密（mì）度和材料的導熱性（xìng）是成正比關係的;粉末冶金材料因為燒結工藝與致密（mì）材（cái）料的差異（yì），內部組織均勻性要優於致密材料，但存在較小的微觀區域（yù）的不均勻性，所以，完全奧氏體化時間比相應鍛件長50%，在添加合金元素（sù）時，完全奧（ào）氏體化溫度會更高、時（shí）間會更長（zhǎng）。

在粉末冶金材料的熱處理中，為了提高淬透性，通常加入一些合金元素如：鎳、鉬、錳、鉻、釩（fán）等，它們的作用跟在致密材料中的作用機理相同，可明顯細（xì）化晶粒，當其溶於奧氏體後（hòu）會增加過冷奧氏體的穩定性，保證淬火時的奧氏體（tǐ）轉變，使淬火後材料的表麵硬度增加，淬硬深（shēn）度（dù）也增加。另外，粉末冶金材料淬火後都要進行回火處理，回（huí）火處理（lǐ）的溫（wēn）度控製（zhì）對粉末冶金材料的的性能影響較大，因此要根據（jù）不同材料的特性確定回火溫度，降低回火脆性的影響，一般的材料可在175-250℃下空氣或油中回（huí）火（huǒ）0.5-1.0h。

化學熱處理工藝

化學熱處理一般都包括分（fèn）解、吸收、擴散（sàn）三個基本過程，比如，滲碳熱處理的反應如下（xià）：

2CO≒[C]+CO2 (放熱反應（yīng）)

CH4≒[C]+2H2 (吸熱反應)

碳分解出（chū）後被金屬表麵（miàn）吸（xī）收並（bìng）逐漸向內部擴散，在材（cái）料的（de）表麵獲得足夠的碳濃度後再進行淬火和回火處理，會提（tí）高粉末冶（yě）金材料（liào）的表麵（miàn）硬度和淬（cuì）硬深（shēn）度。由於（yú）粉末冶金材（cái）料的孔（kǒng）隙存在，使得活性（xìng）炭（tàn）原子從表（biǎo）麵滲入內部（bù），完成化學熱處理的過（guò）程。但是，材料密度越高（gāo），孔隙效應就越弱（ruò），化學熱（rè）處理的效果就越（yuè）不明顯，因此，要采用碳勢較高的還原性氣氛保護（hù）。根據粉（fěn）末冶金材料的孔隙特點，其加熱（rè）和（hé）冷卻速度要低於致密材料（liào），所以加熱時要延長保溫（wēn）時間，提（tí）高加熱溫度。

粉末冶金材料的化（huà）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（huà）學熱處理中，淬硬深度主（zhǔ）要與材料的密度有關。因此，可以（yǐ）在熱處理工（gōng）藝上采取相應措施，比如：滲碳時，在材料密度大於7g/cm3時適當（dāng）延長時間。通過化學熱處理可（kě）提高材料的（de）耐磨性，粉（fěn）末冶金材（cái）料的不均勻奧（ào）氏體滲碳工藝（yì），使處理後的材料（liào）滲（shèn）層（céng）表麵的含碳量可（kě）達2%以上，碳化物均勻（yún）分（fèn）布於（yú）滲層表麵（miàn），能夠很好地提高硬度和耐磨性能。

蒸汽處理

蒸汽處理是把（bǎ）材料通（tōng）過加熱蒸汽使其表麵氧化，在材料表（biǎo）層形成氧化膜，從而改善（shàn）粉末冶金（jīn）材料的性（xìng）能。特別是對於粉末冶金材料的表麵的（de）防腐，其（qí）有效期比發藍（lán）處理效果明顯，處理後的（de）材料硬度（dù）和耐磨性明顯增加。

特殊熱處（chù）理工藝

特（tè）殊熱處（chù）理工藝是近些年來科技發展的產物，包括感應（yīng）加熱（rè）淬火、激光表（biǎo）麵硬化等。感應加熱淬火是在高頻電磁感應渦流的影響下（xià），加（jiā）熱溫度提升快，對於表麵硬度的增加有（yǒu）顯著效果，但是容易出現軟點，一般可以采取間斷加熱法延長奧氏體化時間;激光表麵硬化工藝是以激光為熱源使金屬表麵快速升（shēng）溫和冷卻，使奧氏體晶粒內部的亞結構來不及回複（fù）再結晶而獲得超細結構。

粉末冶金（jīn）材料熱處理的影響因（yīn）素分析

粉末冶金材（cái）料在燒結（jié）過程中生成的孔（kǒng）隙是其（qí）固有特點，也給熱處理帶來了很大影響，特別是孔隙（xì）率的變化與熱（rè）處理的關係，為了改善致密性和晶粒度，加入的合（hé）金元素也對熱處理有一（yī）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，通過快速冷卻抑（yì）製奧氏體擴散轉變成其他組織，從而獲得馬氏（shì）體，而（ér）孔隙的存在對材料的（de）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

可以看出，淬透性隨著孔隙（xì）率的增加而下降（jiàng）。另一方麵（miàn），孔隙還影響材料的密度，對材（cái）料熱處理後（hòu）表麵硬度和淬硬深度的效果又因密度影響（xiǎng）而（ér）有關聯，降低了材料表麵硬度。而（ér）且，因為孔隙（xì）的（de）存在，淬火時不（bú）能用鹽水作為介質，以免因鹽分殘（cán）留造成腐蝕，所以（yǐ），一般熱處理是（shì）在真空或氣體介質中進行的。

孔隙率對熱處理（lǐ）時表麵（miàn）淬硬深（shēn）度（dù）的影響

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

合金含量和類型對（duì）粉末冶金熱處（chù）理的影響

合金元素中常見（jiàn）的是銅和鎳，它們的含量與類（lèi）型都會對熱處理（lǐ）效（xiào）果產生影響。熱處理硬化深度隨銅含量、碳（tàn）含量的增加而逐漸增高（gāo）達到一定含量時又逐漸降低（dī）;鎳合金的剛度（dù）要大於銅（tóng）合（hé）金，但是鎳含（hán）量的不均勻性會導致奧氏體組織不均勻。

高溫燒結的影（yǐng）響

高溫燒結雖然可以獲得最佳的合金化效果和促進（jìn）致密化，但是，燒（shāo）結溫度的不同，特別是溫度（dù）較低時，會導致熱處理的（de）敏感性下降（jiàng）(固溶體中的合（hé）金（jīn）減少)和機械（xiè）性能下（xià）降。因此，采（cǎi）用高溫燒結，輔助以充分的還原氣氛，可以獲得較好的熱處理效果。

總之，粉末冶金材料的熱處理（lǐ）工（gōng）藝是一個複雜的過程，它與孔隙率、合金類型、合（hé）金元素（sù）含量、燒結（jié）溫度有關係，同致密材料相比，內部的均勻性（xìng）較差，要想獲得較高的淬（cuì）透性，要提高完（wán）全奧氏體化溫度並延長時間，不均勻奧氏體（tǐ）滲碳可得到不受奧氏體飽和碳濃度限製的高碳濃度。另（lìng）外，加入合（hé）金元素也可提高淬透性。蒸汽處理可顯著提高其防腐性能和表麵硬度。