铁镍合金钢粉的性能研究

铁镍合金钢粉的性能研究

赵晶 ,殷汝婷

山东鲁银新材料科技有限公司 山东济南 271105

摘要：本文研究了含镍铁基粉末中镍的添加方式不同对产品烧结力学性能的影响，旨在开发出生产成本低且性能优越的含镍混合粉，并解决烧结产品表面起泡的问题。

粉末冶金铁基材料中，镍合金成分的加入可以强化铁素体并细化珠光体，起到提高强度的作用。粉末冶金零件中镍含量超过1.0%以上，如果以单质形式加入，很容易因镍粉混合不均匀导致产品烧结后表面起泡，为改善产品表观的缺陷，我们可以考虑将镍粉扩散到铁粉中或将镍完全预合金化到铁粉中。为了开发出满足粉末冶金制品厂家需要的含镍高性能混合粉，文中主要介绍了几种镍的不同添加方式，目的是镍合金元素的加入，使得Ni元素均匀分布在铁粉基体中，得到性能稳定优越的含镍混合粉。镍合金分布是否均匀直接影响产品各项性能的均匀性，包括产品的拉伸性能、延伸率、冲击韧性、硬度、产品表面质量等，因此为保证镍合金的均匀化，将镍预合金化到铁基体中或以扩散形式扩散到铁粉中是非常必要的。

一、实验过程

使用的原材料主要有羰基镍粉、扩散性合金钢粉LAP100.29D1和LAP100.29D2、水雾化铁镍合金钢粉315B、石墨粉、铜粉、60%钼铁粉、水雾化高压缩性纯铁粉、温压润滑剂等，通过试验对比各种含镍合金粉的烧结力学性能。

（一）将材料做成近似LAP100.29D1的配比

1、用如下三种粉作对比试验，材料配比：

1#粉配比：0.4%C+0.3%Mo+1.5%Cu+1.7%Ni+余LAP100.29H+0.7%温压润滑剂;2#粉配比：0.4%C+99.6%LAP100.29D1+0.7%温压润滑剂；3#粉配比：0.4%C+1.5%Cu+0.5%Mo+4.0%315B+余LAP100.29H+0.7%温压润滑剂。其中315B合金粉水雾化金属粉末，其镍含量为50%，余铁。三种粉的成分基本接近，C：0.4%，Cu：1.5%，Ni：1.7%，Mo:0.3—0.5%，润滑剂：0.7%；物理指标接近。

2、将这3种粉按压制密度7.10g/cm3进行压制成形，烧结，烧结条件：烧结温度1120℃，烧结时间30min，氮氢混合气氛。三种粉末压制烧结后做烧结力学性能对比。

3#粉的拉伸强度介于1#和2#之间，且延伸率是最好的。

在同等压制密度下，三个粉冲击韧性相近、2粉和3#粉硬度接近优于1#粉。

（二）将材料做成近似LAP100.29D2的配比

1、用如下三种粉作对比试验，材料配比：

4#粉配比：0.4%C+0.3%Mo+1.5%Cu+3.8%Ni+余LAP100.29H+0.7%温压润滑剂；5#粉配比：0.3%C+0.6%CaF2+99.1%LAP100.29D1+0.70%温压润滑剂；

6#粉配比：0.4%C+1.5%Cu+0.5%Mo+8.0%315B+0.6%CaF2+余LAP100.29H+0.7%温压润滑剂。其中315B合金粉水雾化金属粉末，其镍含量为50%，余铁。三种粉的成分基本接近，C：0.3%-0.4%，Cu：1.5%，Ni：3.8%，Mo:0.5%，润滑剂：0.7%；物理指标接近。

2、将这3种粉按压制密度7.10进行成形，烧结。烧结条件同上。三种粉末压制烧结后做烧结力学性能对比。

三种材料拉伸强度接近。6#的延伸率最好。

因4#粉中的镍以单质形式加入，其冲击韧性最好。5#粉和6#粉的冲击性能接近，三种材料硬度接近。

二、Fe-Ni系的混合粉烧结后的产品外观

含镍的混合粉，镍以单质形式加入，产品烧结后表面就可能会产生起泡现象，俗称爆米花。虽然不是绝对的，但产生的几率是较大的。1#粉和4#粉其烧结表面起泡的比率在3%左右，严重的时候达到10%，通过调整烧结条件，延长烧结脱蜡时间，加大炉内气流量，可降低产品起泡率，最终控制在3%以内，但每个产品表面全检，又增加了人工成本。2#粉和5#粉是扩散铁粉系列，不存在起泡现象，性能好但原材料成本高。3#粉和6#粉的烧结表面不存在起泡的问题，可满足粉末冶金制品厂家的要求，且原料成本低，对制品厂家来说，成本和质量都必须是要考虑的。

那么镍以镍铁合金的形式加入，可有效杜绝烧结产品表面起泡的问题。生产时通过提高产品的压制密度，进而通过高密度得到高强度，得到高性能铁镍粉末冶金产品。

三、结论

铁基粉末中，镍以镍铁扩散合金的形式加入，能够提高产品的延伸率，可杜绝烧结产品表面起泡的问题。使用铁镍合金钢粉作为镍元素的添加剂，混粉均匀化程度高、生产成本低、性能优越。