粉末冶金（jīn）材料在現代工業中（zhōng）的應用越來越廣，在（zài）取代鍛鋼件的高密度和高精度的複雜零件的應用中，隨著粉末冶金技術的不斷進步也取得了快速發展。但是由於後續處理工（gōng）藝的差異，其物理性（xìng）能和力學性能還存在著（zhe）一些缺陷（xiàn），本文就針對粉末冶（yě）金材料的熱處理工藝進行簡要闡述分析，並（bìng）分析其影響因素，提出改善工藝的策略。

粉末冶金材料在現（xiàn）代工業中（zhōng）的應用越來越廣泛，特別是汽車工（gōng）業、生活用品（pǐn）、機械設備等的（de）應用中，粉末冶金材料已（yǐ）經占有很（hěn）大的比重。它們在取代低密度、低（dī）硬度和強度的鑄鐵材料方麵已經具有明顯（xiǎn）優（yōu）勢，在高硬度、高精度和強度的精密複雜零件的應用中也在逐漸推廣，這（zhè）要歸功於粉末冶金技術的快速發展。全（quán）致密鋼（gāng）的熱處理工藝（yì）已經（jīng）取得（dé）了成功，但是粉末（mò）冶金材料（liào）的熱（rè）處（chù）理，由於粉末冶金材料的物（wù）理（lǐ）性能差異和熱（rè）處理工藝的差異，還存在著一些缺陷。各鑄造冶煉企業在粉末冶金材料的技術研究中，熱鍛、粉末注射成型、熱等靜壓（yā）、液（yè）相燒結、組（zǔ）合燒結等熱處理和（hé）後續處（chù）理（lǐ）工藝，在粉末冶金材料的物理性能與力學（xué）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耐磨性，將大大擴展粉（fěn）末冶金的（de）應用範圍。

粉末冶金材料的熱處理工藝

粉末冶金材料的熱處理要根據其化學成分和晶粒度確定，其中的孔隙存在是一個重要因素，粉末冶金（jīn）材料在壓製和燒結過程中，形成的孔隙貫穿整（zhěng）個零件中，孔隙的存在影響熱處理的方式和效果。

粉末冶金材（cái）料（liào）的熱處理有淬火、化學熱處理、蒸汽處理和特（tè）殊熱處理幾種形式：

淬火熱處理工藝

粉末冶金材料由於孔隙的存在，在（zài）傳熱速度方麵要低於致密材料，因此在淬火（huǒ）時，淬透性相對較差。另外淬火時，粉末材料的燒結密度和材料（liào）的導熱性是成正比關係的;粉末冶金材料因為燒結（jié）工藝與致密材料（liào）的差異，內部組織均勻性要（yào）優於致密材料，但存在較小的微（wēi）觀（guān）區域的不均勻性，所以，完全奧氏體化（huà）時間（jiān）比相應鍛件長50%，在添加（jiā）合（hé）金元（yuán）素時，完（wán）全奧氏體化溫度會更高、時間會（huì）更長。

在粉末冶（yě）金材料的熱處理中，為了提高淬（cuì）透性（xìng），通常加入一些合金元素如：鎳、鉬、錳、鉻、釩等，它們的（de）作用跟在致密材料中的作用機（jī）理相同，可明顯（xiǎn）細化晶粒，當其溶於奧氏體後會增加過冷（lěng）奧氏體的穩（wěn）定性，保證淬火（huǒ）時的奧（ào）氏體轉（zhuǎn）變，使淬火後材料的表麵硬度增加，淬硬深度也增加。另外，粉末冶金材料淬火（huǒ）後（hòu）都要進行回火處（chù）理，回火處理的溫度控製對粉末冶金（jīn）材料的的性能（néng）影響較大，因此要根據不同材（cái）料的特性確定（dìng）回火溫度，降低回火脆性的影響，一般的材料可在175-250℃下空氣或油中回火0.5-1.0h。

化學熱處理工藝

化學熱處理一般都包括分解、吸收、擴散三個基本（běn）過程，比如，滲碳熱處理的反應如下：

2CO≒[C]+CO2 (放熱反應)

CH4≒[C]+2H2 (吸熱反應（yīng）)

碳分解出後被金屬表麵吸收並逐漸向內部擴散（sàn），在材（cái）料的表麵獲得足夠的碳濃度後再進行淬（cuì）火和回火處理，會（huì）提高粉末冶金材（cái）料的表麵硬度和淬硬深度。由於粉末冶金材料的孔隙存在，使得（dé）活性炭原子從表麵（miàn）滲入內部，完（wán）成化學（xué）熱處理的過程。但是，材（cái）料密度越高，孔隙效應就（jiù）越弱（ruò），化學熱處理的效果（guǒ）就越不明顯（xiǎn），因此，要采用碳勢較高的還原性（xìng）氣氛保護。根據粉末冶（yě）金材料的孔隙特點，其加熱和（hé）冷卻速度要低於致密材料，所以加熱（rè）時要延（yán）長保溫時間，提高加熱溫度。

粉末冶金材料的化學熱處理包括滲（shèn）碳、滲氮、滲硫和多元共滲等（děng）幾種形式（shì），在化學熱處理中，淬硬深度主要與材料的密度有（yǒu）關。因（yīn）此，可以在熱處理工藝（yì）上采取相應措（cuò）施，比（bǐ）如：滲碳時，在（zài）材料密度大於7g/cm3時適當延長時間。通（tōng）過化學熱處理可提高材料的耐磨性，粉末冶金材料的不均（jun1）勻奧氏體滲碳工藝，使處理後的材（cái）料滲（shèn）層（céng）表麵的含碳量可達2%以上，碳化物均勻分布於滲層表麵（miàn），能夠很好地（dì）提高硬度和耐磨（mó）性能。

蒸（zhēng）汽處理（lǐ）

蒸汽處理是把材料通過加熱蒸汽使其表麵氧（yǎng）化，在材料表層形成氧化膜，從而改善粉末冶金材料的性能。特別是對於粉末（mò）冶金（jīn）材料的表麵（miàn）的防腐，其有（yǒu）效期比（bǐ）發藍處理效果明（míng）顯（xiǎn），處理（lǐ）後的材料硬度（dù）和耐磨性明顯增（zēng）加。

特殊熱（rè）處理工藝

特殊（shū）熱處理工藝是近些年來科技發展的產物，包括感應加熱淬火、激光表麵硬化（huà）等。感應（yīng）加熱淬（cuì）火是在高頻電磁感（gǎn）應渦流的影響下，加熱（rè）溫度提（tí）升快，對於表麵硬（yìng）度的增加有（yǒu）顯著效果，但是容易出現軟點，一般可（kě）以采（cǎi）取間斷加熱法（fǎ）延長奧氏體化時間;激光表（biǎo）麵硬化工藝是以激（jī）光為熱源使金屬表麵（miàn）快速升溫和冷卻，使奧氏體晶粒內部的亞（yà）結（jié）構來不及回複再結晶而獲得超細結構。

粉末冶金材料熱處理的影響（xiǎng）因素分析

粉末冶金材料在燒結過程中生成的孔隙是其固有特點，也（yě）給熱處（chù）理帶來了很大影響，特別是孔隙率的變化與熱處理（lǐ）的關係，為了（le）改善致密性（xìng）和晶粒度，加入的合金（jīn）元素也對熱處理有（yǒu）一定影（yǐng）響：

孔隙對熱處理過程的影響

粉末冶金材料在熱處（chù）理時，通過快速冷卻抑製奧氏體擴散轉變（biàn）成其他組織，從而（ér）獲得馬氏體，而孔（kǒng）隙的存在對材料的散熱性影響較（jiào）大。通過導熱率公式（shì）：

導熱率=金屬理論導熱率×(1-2×孔隙率)/100

可以看出，淬透性隨（suí）著孔隙率的增加而下降（jiàng）。另一方麵，孔隙還（hái）影（yǐng）響材（cái）料的（de）密度（dù），對材料熱處理後表麵硬度和淬硬深（shēn）度的效果又因密度影響而有關聯，降低了材料表麵硬度。而（ér）且，因為孔隙（xì）的存在，淬（cuì）火時不能用鹽水作為介質，以免因鹽分殘留造成腐蝕，所以，一般熱（rè）處理是在真空或氣體介質中進行的。

孔（kǒng）隙率對熱處理時表麵淬（cuì）硬深（shēn）度的影響

粉末冶金材料的熱處（chù）理效（xiào）果與材料的密度、滲(淬（cuì）)透性、導熱（rè）性和電阻性有關，孔隙（xì）率是造成這（zhè）些因素的最大原因，孔（kǒng）隙率超過8%時，氣體就會通過空隙迅速（sù）滲透，在進（jìn）行滲碳硬化時（shí），增加滲碳（tàn）深度，表麵硬化的效果就會降低。而且，如果滲碳氣（qì）體滲入速度過快，在淬火中會產生軟點，降低表（biǎo）麵硬度，使材料脆（cuì）變和變形。

合金含量和類型對粉末冶金熱處理的影響

合金元素中常見的是銅和鎳，它們（men）的含量與類型都會對熱（rè）處理效果產生影響。熱處理硬化深度隨銅含量、碳（tàn）含量的增加而（ér）逐漸增高達到一定含量（liàng）時又逐漸降低;鎳合金的剛度要大（dà）於銅合金，但（dàn）是鎳含量的不均勻性會導致奧氏體組織不均勻（yún）。

高溫燒結的影響

高溫（wēn）燒結雖然可以獲得最佳的合金化效（xiào）果和促進致密化，但是，燒結溫度的不同（tóng），特別是溫度較低（dī）時，會導致熱處理的敏感性下降（jiàng）(固溶（róng）體中的合金減（jiǎn）少)和（hé）機械性（xìng）能下降。因此，采用高溫（wēn）燒結，輔助以充分的還原氣氛，可以（yǐ）獲得較好的熱處理效果。

總之，粉末（mò）冶金材料的熱處理工藝是一個複雜的過（guò）程，它與（yǔ）孔隙率、合金（jīn）類型、合金元素含量、燒結溫度有關係，同致密材料相比，內部的均勻性較差，要想獲得較高的淬（cuì）透性，要提高完全奧氏體化（huà）溫度並延長時間，不均勻奧氏體滲碳可得到不受奧氏體飽和碳濃度限製的高碳濃度。另外，加入合金元素也可提高淬透性。蒸汽處理可（kě）顯（xiǎn）著提高其防腐性能和（hé）表麵硬度。