合金元素对粉末冶金低合金钢性能和组织的影响研究

【摘要】：本论文基于前人研究Ni元素添加对Fe基体的影响，确立了以Fe-2Ni为基体，向其中分别添加Cr、Mo元素来研究这两种元素对Fe-2Ni合金的影响，并最终期望获得一种综合性能较优的合金。 用注射成形方法(MIM)制备Fe-2Ni-xCr(x=0.5，1，3)合金研究表明：随着Cr含量的增加，合金密度降低，孔隙增多且变大。合金烧结态强度和硬度增加，延伸率和冲击功下降。合金的断口形貌由韧窝向河流花纹状的解理形貌转变。烧结态合金的微观组织为珠光体+很少量的铁素体，Fe-2Ni-3Cr合金中出现Ni的富集区；热处理态合金的微观组织加入Cr后变为回火屈氏体，且在Fe-2Ni-3Cr合金中出现网状的渗碳体。 烧结温度的高低和烧结时间的长短直接影响着合金的扩散和孔隙的变化。本论文对Fe(CS)-2Ni-1Cr+0.3C合金分别在1120℃、1250℃、1336℃三种温度下烧结研究发现，随着烧结温度的提高，Fe(CS)-2Ni-1Cr+0.3C合金的密度逐渐提高，抗拉强度、硬度和延伸率也逐渐提高。我们引入扩散函数f(t，T)反映烧结过程中能量的输入，可用其来预测合金性能，用扩散函数f(t，T)预测Fe(CS)-2Ni-1Cr+0.3C合金性能抗拉强度和硬度的公式分别为σ=0.5015f(t，T)+329.91和硬度=0.0545f(t，T)+53.71。 用粉末冶金模压方法(P／M)制备Fe-2Ni-xMo+yC(y=0.3时x=0.5，1，2，5；x=1时y=0.3，0.5，0.8)合金研究表明：随着Mo含量的增加，合金烧结态的强度和硬度明显提高，延伸率下降。合金热处理强度、硬度和延伸率变化有着同样的规律。随着Mo的加入，合金显微结构由铁素体组织向贝氏体和马氏体转变。Fe-2Ni-1Mo+0.8C合金显微组织已全为贝氏体+马氏体组织了。Fe-2Ni-5Mo+0.3C合金烧结样品中出现了Mo元素的明显富集。四种合金物质均以Fe的合金固溶体为主。Fe-2Ni-5Mo+0.3C合金衍射图谱中还出现了Fe_3Mo_3C物相，有助于提高合金强度和硬度。 基于前面Cr、Mo元素添加对Fe-2Ni合金性能影响的研究，我们同时添加Cr、Mo元素，添加量取以上研究得出的最合适的元素含量(Cr元素取1％；Mo元素取2％)，以期获得一种性能优良的合金。同时与4650合金(Fe-2Ni-0.5Cr-0.5Mo)比较性能。结果表 中南大学硕士学位论文 摘要 明:Fe一ZNi一1 Cr-ZMo合金相比Fe一ZNi一o.SMo一O.SCu合金最终烧结密 度低得多。Fe一ZNi一0 .SMo一0.SCu合金孔隙少且孔隙细小。Fe一ZNi- ICr-ZMo合金烧结态的强度比Fe一ZNi一0.SMo一0.SCu合金高出 200Mpa，达到867 Mpa，延伸率相当。前者低温回火热处理态与后 者中温回火热处理态的性能接近。