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粉末冶金不锈钢已广泛应用于机械、汽车、仪器仪表等行业

发布时间：2015/4/13 0:14:32

不锈钢一般采用熔炼工艺生产，由于其切削加工困难，故所制造的零件存在尺寸精度差、表面粗糙等不足，因此至今不锈钢的加工制造仍存在许多技术难题。与传统熔炼工艺生产的不锈钢相比，粉末冶金不锈钢具有所生产的零件接近净成型、尺寸精度高、材料利用率高、组织结构均匀等优点，已广泛应用于机械、化工、船舶、汽车、仪器仪表等行业。

但是，由于粉末冶金不锈钢内部容易存在孔隙，这使其力学性能、耐磨性和耐腐蚀性大为下降，从而严重限制了其应用。研究表明，粉末冶金不锈钢几乎所有的性能都随着密度的增大而提高。因此，如何提高粉末冶金不锈钢的密度，减少其孔隙度，是提高粉末冶金不锈钢性能的关键问题。

传统不锈钢烧结一般采用固相烧结，然而，固相烧结时不锈钢内部会残留大量孔隙，使其致密度和性能降低。近年来，人们开始采用超固相线液相烧结，使不锈钢预合金粉末在烧结时形成液相，液相通过流动填充孔隙进而提高烧结体的致密度和性能。不同于普通的液相烧结，超固相线液相烧结是对预合金粉的烧结，且在烧结过程中始终是单一相，烧结温度位于固相线和液相线之间，在该温度下预合金粉颗粒的晶粒内、晶界处及颗粒表面均形成液相，颗粒在液相毛细管力作用下实现重排，其表面曲率变化较大的地方将优先溶解，通过液相流动传质，在大颗粒凹陷处或孔隙处析出，达到快速传递物质的目的，从而使烧结体达到致密。据报道，在1400 ℃超固相线液相烧结所得到的316L不锈钢，其致密度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性均高于1200 ℃下固相烧结的产品。然而，因烧结温度过高，会使晶粒过度长大，造成过烧，应注意避免。

在粉体中添加某些低熔点的合金元素，通过其在烧结时形成的液相可以大大降低其孔隙率，从而使不锈钢满足更高的性能要求。例如，在304不锈钢粉中添加2%～8%的铜基合金，由于铜的熔点较低，在960℃时就开始形成液相，到1000 ℃时全部形成液相，当温度高于铜的熔点时，液相的流动使得表面气孔不断球化和缩小；由于铜对不锈钢基体有较好的润湿性，可均匀分布在不锈钢基体上，使得烧结体的气孔显著减少，显微硬度也明显提高。在添加量为8%时，1350℃烧结后的密度提高至7.05g/cm3。

通过添加合适的强化相也可以改进粉末冶金不锈钢的性能，特别是力学性能。例如，在316L不锈钢中添加1.5%~3%(体积分数)SiC，由于SiC和不锈钢基体之间的交互作用，形成了低熔点的Fe-SiC相，提高了烧结体的致密度，使其硬度和耐磨性均有所提高。