Fe-Mn-C粉末治金低合金鋼粉的預(yù)混合制備研究.pdf

1、鋼鐵粉末所制備的鐵基材料在粉末冶金行業(yè)占有很大的比重，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、工程機(jī)械等行業(yè)。采用預(yù)混合技術(shù)制備的預(yù)混合鋼粉具有環(huán)保、流動(dòng)性高、組織和尺寸穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，是制備高精度、高性能鐵基材料的首選原料。目前預(yù)混合鋼粉的生產(chǎn)和銷售被歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，為了拓展我國(guó)鐵基材料在制造汽車零部件等領(lǐng)域的應(yīng)用，研究開發(fā)預(yù)混合鋼粉制備技術(shù)具有重要意義。
　　錳作為鐵基材料中一種新型的合金元素，來源豐富，具有優(yōu)異的固溶強(qiáng)化和硬化作用。但當(dāng)

2、錳以元素粉末、高錳含量預(yù)合金粉末形式引入時(shí)，存在易氧化的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響燒結(jié)體力學(xué)性能。因此錳添加方式對(duì)氧含量的控制研究對(duì)于推動(dòng)含錳鐵基材料的應(yīng)用進(jìn)程具有現(xiàn)實(shí)的意義。
　　本論文研究含錳低合金鋼粉的預(yù)混合制備技術(shù)及在粉末冶金過程中氧含量的控制，在此基礎(chǔ)上推測(cè)了粘結(jié)劑與粉末間的相互作用機(jī)制。研究結(jié)果如下:
　　獲得了對(duì)錳和石墨粘結(jié)率高的預(yù)混合工藝。以Fe-0.5Mn-0.5C材料為對(duì)象，研究了4種粘結(jié)劑對(duì)預(yù)混合鋼粉中合金元素粘結(jié)

3、率的影響。其中非極性粘結(jié)劑熱塑性彈性體對(duì)石墨的粘結(jié)率高達(dá)96％，聚丙烯酸類極性粘結(jié)劑對(duì)錳的粘結(jié)率高達(dá)92％。所制備的預(yù)混合鋼粉與機(jī)械混合粉相比，流動(dòng)性改善，從25.3s/50g縮短到24.3-24.7s/50g;松裝密度與機(jī)械混合粉相當(dāng)，可于3.03-3.32g/cm3之間調(diào)節(jié)。
　　研究了不同錳源、錳含量對(duì)預(yù)混合鋼粉性能的影響。兩種錳源分別為FeMn合金粉（79.0wt.％Mn）、含錳低合金鋼粉。研究表明，降低FeMn合金粉的粒

4、徑，可提高M(jìn)n的粘結(jié)率。當(dāng)FeMn合金粉的粒度-800目時(shí)，Mn粘結(jié)率高達(dá)98％。Fe-Mn-C預(yù)混合鋼粉體系中，當(dāng)錳源為含錳低合金鋼粉時(shí)，錳含量升高，預(yù)混合鋼粉壓制密度有所降低，錳含量為1.89wt.％時(shí)，600MPa單向壓制密度降為6.96g/cm3。
　　研究了Fe-Mn-C預(yù)混合鋼粉在預(yù)混合、脫脂，燒結(jié)過程中氧含量的變化。與未含錳的Fe-C體系相比，當(dāng)錳含量為0.5wt.％時(shí)，預(yù)混合與脫脂階段氧含量升高，1120℃、H2氣

5、氛中保溫30min后，鐵的氧化物及部分鐵錳氧化物被還原，氧主要以MnO形式存在，最終氧含量為0.21wt.％，與機(jī)械混合粉Fe-0.5C的氧含量基本相當(dāng)。隨著Fe-Mn-C預(yù)混合體系中Mn含量升高，燒結(jié)材料中氧含量有所增加，但與機(jī)械混合Fe-0.5C相比，錳含量為1.89wt.％時(shí)氧增加接近0.1wt.％。采用復(fù)合錳源的Fe-1.89Mn-0.5C體系兼具壓制密度較高、成分較均勻，氧含量較低的優(yōu)勢(shì)。
　　提出了粘結(jié)劑與混合粉末之間