锰在粉末冶金材料中应用
各化学元素在粉末冶金中的作用
三、磷(Phosphorus)
1、物理特性: 密度:2.2g/cm³; 熔点:280℃; 2、溶解度: α-铁:2.8%; γ-铁:0.2%; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、溶入铁中形成间隙式固溶体起固溶强化作用; 3.2、稳定α-铁,强化了烧结时铁原子的扩散,加速烧结; 3.3、液相烧结,1050℃形成共晶液相,加速扩散和烧结致密化,并球化 孔隙,添加量<0.5%w; 3.4、随含碳量的增加,当磷含量超过一定数值时,在共晶团之间就形成 了磷共晶,磷共晶是一个硬而脆的组织,可以 提高耐磨性; 3.5、铁磷合金具有较高的耐磨性和稳定较低的 摩擦系数; 说明:磷一般是以磷铁合金粉的形式加入;磷 的含量不恰当,容易引起铁基合金产生突发脆性。
五、镍(Nickel)
1、物理特性: 密度:8.90g/cm³; 熔点:1453℃; 2、溶解度: α-铁:10%; γ-铁:无限; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、使作为基体的铁素体产生固溶强化,又不使铁素体的延伸率和韧性有明显 的降低; 3.2、稳定γ-铁,使共析含碳量降低,珠光体增加,在较好的延伸率下有较好的 强度; 3.3、促进烧结致密化,使孔隙减少和球化,密度提高,使抗拉强度提高的同时 又提高延伸率; 3.4、提高淬透性和促进马氏体形成,有利于热处理后 材料性能的提高; 3.5、在同样冷却条件下,烧结态时珠光体片细小,热 处理态时淬透性提高,都能使材料强度性能提高; 3.6、镍、锰强烈的扩大奥氏体相区,含量较高 (>6.5%w)可使奥氏体稳定; 说明:镍在铁中扩散速度很慢,一般添加镍的制品需要 更高的烧结温度,且添加镍粉需要较细的材料。
六、钼(Molybdenum)
1、物理特性: 密度:10.2g/cm³; 熔点:2622℃; 2、溶解度: α-铁:4.0%; γ-铁:约3%; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、溶入铁中起固溶强化作用; 3.2、钼稳定铁素体,有利于铁的扩散; 3.3、易形成碳化物,沉淀强化,增加耐磨性,推迟珠光体转变,细化珠 光体组织并增加珠光体含量; 3.4、提高淬透性和防止回火脆性,同时热处理 后可能形成碳化钼强化晶界; 3.5、钼及其合金材料,具有高密度、高强度、 高熔点、高的高温强度和高温硬度,在粉末冶 金中主要用做高温耐磨材料;
锰的威力揭示锰的广泛应用领域
锰的威力揭示锰的广泛应用领域锰是一种重要的化学元素,其在自然界中广泛存在,并在许多领域发挥着重要的作用。
本文将揭示锰的威力,以及它在各个应用领域中的广泛应用。
一、锰在冶金工业中的应用1.1 钢铁生产中的锰应用钢铁是现代社会中最重要的材料之一,而锰在钢铁生产过程中扮演着重要的角色。
锰能够提高钢铁的硬度、韧性和耐磨性,同时还能够降低钢铁的熔点,促进钢铁的熔化和冶炼过程,因此被广泛应用于不锈钢、合金钢等高强度材料的生产中。
1.2 铝合金中的锰应用锰还可以用于铝合金的生产中,通过向铝合金中添加锰元素,可以提高铝合金的强度和抗腐蚀性能,使其得到更广泛的应用。
铝锰合金在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
二、锰在化工工业中的应用2.1 生产电池和电子产品中的锰应用锰在电池和电子产品的生产中有着重要的应用。
例如,锰干电池中的正极材料多为含锰材料,锰的正极材料具有能量密度高、使用寿命长等优点,因此在电池生产中得到了广泛应用。
此外,锰还可以用于生产电子产品中的显示屏、半导体器件等。
2.2 燃料添加剂中的锰应用锰还广泛应用于燃料添加剂的生产中。
通过添加锰化合物到燃料中,可以提高燃料的抗爆性能、清洁燃烧的效果,减少污染物的排放,对环境和人体健康具有积极的影响。
三、锰在农业领域中的应用3.1 锰作为植物营养元素的应用锰是作物生长所必需的微量元素,它在植物体内起到催熟、促进植物光合作用和呼吸作用的正常进行的作用。
因此,在农业生产中,常常需要为植物提供适量的锰元素,以促进作物生长和提高产量。
3.2 锰在农药和肥料中的应用锰也被应用于农药和肥料的生产中。
锰盐可以作为农药的成分之一,用于防治作物病虫害,提高农作物的产量和质量。
此外,锰盐还可以用作微量元素肥料的配方成分,为植物提供锰元素。
四、锰在环保领域中的应用锰具有良好的除臭、杀菌作用,因此被广泛应用于环保领域中。
锰盐可以用于处理污水和废弃物,去除异味和有害物质,净化环境。
粉末冶金技术在材料工程中的应用
粉末冶金技术在材料工程中的应用随着现代科学技术的不断发展,材料工程学科也日益发展壮大。
粉末冶金技术作为一种现代化的材料制备方法,在材料工程中的应用也越来越广泛。
本文将从粉末冶金技术的基本原理及其在材料工程中的应用等方面进行综述。
一、粉末冶金技术的基本原理粉末冶金技术是一种通过粉末成型、成形成品及后继烧结热处理等工艺流程制备材料的方法,其基本原理是将原料通过不同的方法破碎、磨制、筛选等步骤制备成粉末,然后将粉末进行成型、烧结热处理等工艺流程制备成目标材料。
其主要工艺流程包括粉末制备、粉末成型、成形成品及后继烧结热处理等。
粉末冶金技术的粉末制备过程是其制备的关键,主要包括机械磨制法、气相冷凝法、物理化学法、生物法、化学法等。
其中,机械磨制法是一种通过机械磨制的方式制备粉末的方法,常见的有球磨、振荡磨、高能球磨等;气相冷凝法是一种通过气相冷凝的方式制备粉末的方法,常见的有氦惰性气体等离子体喷雾、惰性气体气相反应等;物理化学法是一种通过物理化学反应制备粉末的方法,常见的有氢气还原法、电解法等;生物法是一种通过生物学方法制备粉末的方法,常见的有微生物法、植物法等;化学法是一种通过化学反应制备粉末的方法,常见的有水热法、溶胶凝胶法等。
二、粉末冶金技术在材料工程中的应用十分广泛,不同的材料制备方法既有各自的优缺点,粉末冶金技术的应用则可以充分利用不同方法之间的优点,并解决它们各自存在的缺陷。
1. 金属材料粉末冶金技术在制备金属材料方面的应用很广泛,特别是在高强度、高温、高抗腐蚀性能等方面有很好的表现。
如,在制备坚固耐用的齿轮、摆轮、活塞环等方面可以充分应用。
此外,在制备高强度的铝合金和钛合金方面,粉末冶金技术也取得了很大的成功。
一般来说,针对不同种类的金属,粉末冶金技术还可以通过选择不同的材料组合和热处理工艺等方式,实现各种性能指标的调节和控制。
2. 陶瓷材料粉末冶金技术在制备陶瓷材料方面也有着十分广泛的应用。
锰在粉末冶金材料中的应用
锰在粉末冶金材料中的应用罗述东1 ,李祖德2 ,赵慕岳1 ,易健宏1(1.中南大学粉末冶金国家重点实验室,2.北京市粉末冶金研究所,)摘要:锰是重要的工业原料,在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期,在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中,锰将具有广阔的应用前景。
1. 引言元素锰的原子序数为25,在周期表中位于第四周期,ⅦB族,属于过渡族金属。
金属锰密度7.43 g/cm3,性硬而脆,莫氏硬度5~6,致密块状金属锰表面为银白色,粉末呈灰色[1,2]。
锰元素在地壳中的含量约0.085%,在已知元素中占第十五位,在重金属中仅次于铁而居第二位[3]。
锰资源丰富,价格便宜。
元素锰早在1774年就被发现,但是,在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉,以及1864年发明平炉炼钢法之后,才为人们所认识。
现在,锰作为有效而廉价的合金化元素,已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业,用量仅次于铁,其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4,5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
Benesovsky 和Kieffer于1950年首先认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后,锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术,开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且,在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元,发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
2. 锰在高强度烧结钢中用作合金元素锰溶于铁素体中所产生的固溶强化作用,优于许多合金元素(强化作用递增次序:Cr<W<V<Mo<Ni<Mn<Si<P)。
利用这一特性,传统冶金工业生产了许多含锰的高强度低合金钢牌号。
粉末冶金工作者借鉴这一经验,以锰作为添加剂开发出多种高强度烧结钢系列。
例如,按ISO5755:2000(E)标准,铁基结构零件用镍钼锰钢粉含有0.1%~0.6%Mn。
三元材料中 ni mn co作用
三元材料中ni mn co作用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:三元材料是指由镍(Ni)、锰(Mn)和钴(Co)组成的材料。
这些三种金属元素在材料中起着至关重要的作用,相互之间的配比和相互作用对材料的性能有着重要影响。
本文将探讨三元材料中Ni、Mn、Co的作用及其对材料性能的影响。
镍(Ni)是三元材料中的主要成分之一,它具有良好的导电性和化学惰性。
镍是金属中的一种重要元素,具有很高的耐腐蚀性和机械性能,因此在材料中起着强化材料结构和提高材料性能的作用。
镍还能够提高材料的导热性和导电性,使得材料在电子器件和电池等领域具有更好的应用性能。
三元材料中的Ni、Mn、Co三种金属元素具有各自独特的性能和作用,它们之间相互配合,共同作用,对材料的性能起着决定性的影响。
通过调整三种金属元素的配比和相互作用,可以改变材料的结构和性能,实现材料性能的优化和提升。
研究和探索三元材料中Ni、Mn、Co的作用机制对于材料科学和工程领域具有重要的意义,有助于推动材料性能的进一步提升和材料应用的拓展。
【字数达到了2000字】。
第二篇示例:三元材料是一种由镍(Ni)、锰(Mn)和钴(Co)组成的合金材料,具有许多优良的性能和应用领域。
这三种元素在三元材料中的比例和相互作用对材料的性能有重要影响,特别是Ni、Mn和Co之间的配合作用。
本文将重点探讨Ni、Mn和Co在三元材料中的作用及其相互作用。
Ni在三元材料中起到了增强材料强度和硬度的作用。
Ni是一种具有很高的抗氧化性和耐腐蚀性的金属,它不仅可以提高合金的耐腐蚀性能,还可以提高其机械性能,比如硬度、强度和塑性等。
Ni与其他元素的结合形成了固溶体或金属间化合物,这种结构不仅能够增加合金的耐磨性和耐腐蚀性,还能够提高合金的强度和硬度,使其具有更好的机械性能。
Mn在三元材料中起到了调节组织结构和提高热稳定性的作用。
Mn是一种具有很好的强化效果和晶粒细化作用的元素,它在三元材料中主要起到了晶界弥散的作用,能够有效阻碍位错和晶界滑移的形成,从而提高合金的强度和硬度。
粉末冶金材料的热处理工艺
粉末冶金材料的热处理工艺粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广泛,特别是汽车工业、生活用品、机械设备等的应用中,粉末冶金材料已经占有很大的比重。
它们在取代低密度、低硬度和强度的铸铁材料方面已经具有明显优势,在高硬度、高精度和强度的精密复杂零件的应用中也在逐渐推广,这要归功于粉末冶金技术的快速发展。
全致密钢的热处理工艺已经取得了成功,但是粉末冶金材料的热处理,由于粉末冶金材料的物理性能差异和热处理工艺的差异,还存在着一些缺陷。
各铸造冶炼企业在粉末冶金材料的技术研究中,热锻、粉末注射成型、热等静压、液相烧结、组合烧结等热处理和后续处理工艺,在粉末冶金材料的物理性能与力学性能缺陷的改善中,取得了一定效果,提高了粉末冶金材料的强度和耐磨性,将大大扩展粉末冶金的应用范围。
粉末冶金材料的热处理工艺粉末冶金材料的热处理要根据其化学成分和晶粒度确定,其中的孔隙存在是一个重要因素,粉末冶金材料在压制和烧结过程中,形成的孔隙贯穿整个零件中,孔隙的存在影响热处理的方式和效果。
粉末冶金材料的热处理有淬火、化学热处理、蒸汽处理和特殊热处理几种形式:1、淬火热处理工艺粉末冶金材料由于孔隙的存在,在传热速度方面要低于致密材料,因此在淬火时,淬透性相对较差。
另外淬火时,粉末材料的烧结密度和材料的导热性是成正比关系的;粉末冶金材料因为烧结工艺与致密材料的差异,内部组织均匀性要优于致密材料,但存在较小的微观区域的不均匀性,所以,完全奥氏体化时间比相应锻件长50%,在添加合金元素时,完全奥氏体化温度会更高、时间会更长。
在粉末冶金材料的热处理中,为了提高淬透性,通常加入一些合金元素如:镍、钼、锰、铬、钒等,它们的作用跟在致密材料中的作用机理相同,可明显细化晶粒,当其溶于奥氏体后会增加过冷奥氏体的稳定性,保证淬火时的奥氏体转变,使淬火后材料的表面硬度增加,淬硬深度也增加。
另外,粉末冶金材料淬火后都要进行回火处理,回火处理的温度控制对粉末冶金材料的的性能影响较大,因此要根据不同材料的特性确定回火温度,降低回火脆性的影响,一般的材料可在175-250℃下空气或油中回火0.5-1.0h。
ztuff粉末钢化学成分
ztuff粉末钢化学成分粉末冶金是一种先进的制备材料的方法,粉末冶金材料具有高度可控性、均匀性好、紧密度高、制备复杂形状的优势。
粉末钢化学成分是粉末冶金材料的重要组成部分,不同的化学成分组合会影响到粉末冶金材料的性能和应用范围。
根据粉末材料的具体使用需求,选择合适的化学成分对于制造高性能粉末钢具有重要意义。
粉末钢化学成分主要包括合金元素和杂质元素。
合金元素是力量和破坏性能的关键,而杂质元素则可能会影响到材料的力学性能和加工性能。
常见的合金元素包括碳(C)、铬(Cr)、钼(Mo)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)和锰(Mn)。
其中,碳是钢材的主元素之一,它可以增加钢材的硬度、强度和磨损性能。
碳含量的不同可以将钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
其他合金元素的添加可以提高钢材的耐腐蚀性能、热稳定性和耐高温性能,例如,铬可提高钢材的耐腐蚀性和硬度,钼和钴可提高钢材的耐磨性能,镍可提高钢材的耐腐蚀性和韧性。
除了合金元素外,粉末钢中还可能存在一些杂质元素,如硫(S)、磷(P)、氧(O)和氮(N)。
这些杂质元素通常是由于原材料、包装材料或制备工艺中的污染引入的。
硫和磷的存在会降低钢材的延展性和冲击韧性,而氮和氧的存在会降低钢材的强度和耐蚀性。
粉末钢的化学成分配比是通过合金设计来实现的。
合金设计是指通过合理选择和配比合金元素,以满足特定的力学、物理和化学性能要求。
合金设计的目标是制造既具有高强度和硬度,又具有良好的耐腐蚀性、疲劳性能和韧性的粉末钢材料。
合金设计依赖于很多因素,如使用环境、预计载荷、加工要求等。
使用相变数据库和结构性能关联模型可以帮助工程师进行合金设计,并优化化学成分。
总之,粉末钢化学成分对粉末冶金材料的性能具有重要的影响。
合理选择和控制化学成分对于制造高性能的粉末冶金材料至关重要,需要综合考虑诸多因素,如合金元素的选择、配比和杂质元素的控制等,以满足特定的应用需求。
粉末冶金高性能含Mn钢的应用
1 引 言
最近 2 用M 0年, o 预合金化的粉末冶金钢在工 业中已广泛使用 。 钼是适合于粉末冶金钢的一种合
R ○
对较小 , 对淬透性贡献大 , 以及氧化物易于还原 。 在
R ○ 首次采用 A 1 9 9 0年, n c o r s t e e l 8 5 HP 之 类 F e o -M [ 1] 钢时 , 钼的价格 较 低 且 稳 定 。 开 发 了 包 括 F L N 2 -
摘 要: 在锻钢与粉末冶金钢中 , 用锰进行合金化可提供了良好的淬透性与成本可行性 。 最近
R 介绍的 AN 以生产 可 取 代 含 C O R B ON D○ F LM 合金将 M n 的好处和适度 M o 的含量相结合 , / 使其成为可用于制造链轮的待 N i C u 混合型合金钢的替代品 。 这些含 M n 钢 的 良 好 淬 透 性,
f i t s o f M n w i t h m o d e r a t e l e v e l s o f M o t o l e a n a l t e r n a t i v e s t o N i n d C u c o n t a i n i n r o d u c e -a - g p h b r i d a l l o s t e e l s . T h e o o d h a r d e n a b i l i t o f t h e s e M n c o n t a i n i n s t e e l s m a k e s t h e m i n t e r - - y y g y g , e s t i n c a n d i d a t e s f o r s r o c k e t a l i c a t i o n sw h e r e m a r t e n s i t e f o r m a t i o n i n c o m o n e n t s i s n e c - g p p p p e s s a r t o i m a r t w e a r r e s i s t a n c e .T h e c u r r e n t w o r k a s s e s s e s t h e h e a t t r e a t m e n t r e o o d - y p g s o n s e o f t h e s e a l l o s c o m a r e d w i t h F L N 2 4 4 0 5u n d e r c o n d i t i o n s . r o d u c t i o n - p y p p : , , , , K e w o r d s m a n a n e s e s t e e l h i h a l i c a t i o n s h a r d e n a b i l i t h e a t t r e a t m e n t m i e r f o r m a n c e - g g p p y p y c r o s t r u c t u r e 其中有对压缩性的影响相 金化元素这有许多 理 由 ,
粉末冶金技术
银与还原剂发生反应,生成极小的银颗粒。通过
改变激光强度、搅拌器转速与反应成分,可控制
银粉粒度,在一定程度上也可控制颗粒形状。
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一、制粉新技术 4.机械化学法生产廉价的纳米粉末 澳大利亚开发出一种机械化学法,可廉价生产 纳米金属粉与陶瓷粉。它采用球磨机来激活化学 反应,使形成极细的纳米金属或化合物晶粒,再分 离与提取微细晶粒。例如机械研磨FeCl3,由钠、 钙或铝将其还原为铁与氯化物的混合物。用适当 洗涤法去除氯化物后,便可得到纳米铁颗粒。
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二、粉末冶金成型新技术 原理:将粉末装于一个导电 的容器(护套)内,置于高强 磁场线圈的中心腔中。电容 器放电在数微秒内对线圈通 入高脉冲电流,线圈腔中形 成磁场,护套内产生感应电 流。感应电流与施加磁场相 互作用,产生由外向内压缩 护套的磁力,因而粉末得到 二维压制。整个压制过程不 足1ms。 14
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二、粉末冶金成型新技术 许多合金钢粉用动磁压制做过实验,粉末中不 添加任何润滑剂,生坯密度均在95%以上。动磁压 制件可以在常规烧结条件下进行烧结,其力学性能
高于传统压制件。动磁压制适用于制造柱形对称
的近终形件、薄壁管、纵横比高的零件和内部形
状复杂的零件。
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二、粉末冶金成型新技术
动磁压制有可能使电机设计与制造方法产生革
热源、施加外力等作用在较短的时间里
使粉体致密化的过程,主要有微波烧结 技术和电火花烧结技术等。
28
三、烧结新技术 1.微波烧结技术 微波烧结是通过被烧结粉体吸收微波,将电磁 波能量直接转化成物质中粒子的能量,使其内部产 生热而烧结的方法。它热效率高,可急速升温缩短
烧结时间,加上微波与粒子间的交互作用,降低了
锰矿粉的用途
锰矿粉的用途一、锰矿粉的概述锰矿粉是一种由锰矿石经过选矿、破碎、磨细等工艺制成的细粉末,主要成分为氧化锰和二氧化锰。
其颜色呈黑灰色或棕黑色,具有优异的催化性能和电化学性能,广泛应用于冶金、化工、环保等领域。
二、冶金领域中的用途1. 生产钢铁锰是钢铁中不可缺少的合金元素之一,可以提高钢铁的硬度、强度和耐腐蚀性。
因此,在生产钢铁时,常常需要添加适量的锰矿粉作为合金材料。
同时,锰矿粉还可以起到净化钢水和去除氧化物等作用。
2. 制造电极材料在电解锰生产过程中,需要使用电极材料。
而锰矿粉因其良好的导电性和催化性能,在制造电极材料时也被广泛应用。
三、化工领域中的用途1. 生产二氧化锰二氧化锰是一种重要的无机化合物,广泛应用于电池、涂料、橡胶等行业。
而锰矿粉可以通过氧化还原反应制成二氧化锰,成为生产二氧化锰的重要原材料。
2. 制造催化剂锰矿粉因其良好的催化性能,可以作为制造催化剂的重要原材料。
例如,在工业废水处理中,锰矿粉可以作为Fenton催化剂进行氧化处理,去除有机污染物。
四、环保领域中的用途1. 治理酸雨酸雨是一种严重的环境问题,会对土壤、水源和植被等造成严重危害。
而锰矿粉具有中和酸性物质的作用,可以用于治理酸雨。
2. 处理废水锰矿粉因其良好的氧化性能和吸附性能,在废水处理中也被广泛应用。
例如,在含铜废水处理中,锰矿粉可以将铜离子还原成0价铜,并将其吸附在表面上。
五、其他领域中的用途1. 生产玻璃玻璃中常常需要添加适量的锰元素,以增加其抗紫外线能力。
而锰矿粉可以作为制造玻璃的原材料之一。
2. 制造化妆品锰矿粉因其良好的吸附性能和催化性能,可以作为制造化妆品的原材料之一。
例如,在口红中添加锰矿粉可以增加其色泽和光泽。
六、总结综上所述,锰矿粉具有广泛的用途,在冶金、化工、环保等领域都有重要的应用。
随着科学技术的不断发展,锰矿粉在更多领域中的应用也将不断扩展。
合金中锰的作用-概述说明以及解释
合金中锰的作用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述合金中的锰是一种重要元素,常常用于改善合金的性能和特性。
锰的加入可以引起许多影响,包括但不限于提高材料的强度和硬度,改善耐磨性能,增加抗腐蚀性能以及提高热处理工艺的适应性等。
因此,合金中的锰在工业生产和科研领域得到了广泛的应用和研究。
首先,合金中的锰能够显著增加材料的强度和硬度。
由于锰原子的尺寸较大,加入锰元素可以有效地弥补原材料中晶格的缺陷,从而有效增强了合金的晶格结构。
这种强化作用可以提高材料的抗拉强度、屈服强度和硬度,使得合金具有更好的机械性能。
其次,锰的存在能够改善合金的耐磨性能。
耐磨性是合金在与其他物质摩擦或接触时不易受损的能力,对于某些行业如汽车制造、机械工程和矿业等至关重要。
锰的加入可以使晶界弯曲度增加,晶界的移动受到阻碍,降低了材料的晶界迁移速率,从而提高了合金的耐磨性能。
此外,锰还能够显著提高合金的抗腐蚀性能。
在一些特殊的工作环境下,合金可能会受到腐蚀的侵蚀,导致材料的性能损失和使用寿命的缩短。
而锰的加入可以形成致密的氧化物层,阻挡了外界腐蚀介质对合金内部的侵蚀,从而提高了合金的抗腐蚀性能。
最后,合金中的锰还可以改善热处理工艺的适应性。
合金的热处理是一种重要的工艺过程,通过控制合金的组织和相变来改善材料的性能。
锰可以改变合金的相组成、晶粒尺寸和晶界迁移速率,从而影响热处理工艺的效果和适应性。
总之,合金中的锰在提高材料的强度和硬度、改善耐磨性能、增加抗腐蚀性能以及提高热处理工艺的适应性等方面发挥着重要的作用。
对于进行合金设计和工程应用的研究人员来说,深入了解并充分发挥锰的作用,将有助于提高合金材料的性能和质量。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的大致框架进行介绍和概括。
可以按照以下内容编写:文章结构部分:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
其中,引言部分将概述合金中锰的作用,并介绍文章的目的和总结;正文部分将详细阐述合金中锰的三个重要作用;结论部分将对文章进行总结,并讨论研究意义和未来发展方向。
粉末冶金的热处理工艺
粉末冶金的热处理工艺粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广,在取代锻钢件的高密度和高精度的复杂零件的应用中,随着粉末冶金技术的不断进步也取得了快速发展。
但是由于后续处理工艺的差异,其物理性能和力学性能还存在着一些缺陷,本文就针对粉末冶金材料的热处理工艺进行简要阐述分析,并分析其影响因素,提出改善工艺的策略。
一. 前言粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广泛,特别是汽车工业、生活用品、机械设备等的应用中,粉末冶金材料已经占有很大的比重。
它们在取代低密度、低硬度和强度的铸铁材料方面已经具有明显优势,在高硬度、高精度和强度的精密复杂零件的应用中也在逐渐推广,这要归功于粉末冶金技术的快速发展。
全致密钢的热处理工艺已经取得了成功,但是粉末冶金材料的热处理,由于粉末冶金材料的物理性能差异和热处理工艺的差异,还存在着一些缺陷。
各铸造冶炼企业在粉末冶金材料的技术研究中,热锻、粉末注射成型、热等静压、液相烧结、组合烧结等热处理和后续处理工艺,在粉末冶金材料的物理性能与力学性能缺陷的改善中,取得了一定效果,提高了粉末冶金材料的强度和耐磨性,将大大扩展粉末冶金的应用范围。
二. 粉末冶金材料的热处理工艺粉末冶金材料的热处理要根据其化学成分和晶粒度确定,其中的孔隙存在是一个重要因素,粉末冶金材料在压制和烧结过程中,形成的孔隙贯穿整个零件中,孔隙的存在影响热处理的方式和效果。
粉末冶金材料的热处理有淬火、化学热处理、蒸汽处理和特殊热处理几种形式:1、淬火热处理工艺粉末冶金材料由于孔隙的存在,在传热速度方面要低于致密材料,因此在淬火时,淬透性相对较差。
另外淬火时,粉末材料的烧结密度和材料的导热性是成正比关系的;粉末冶金材料因为烧结工艺与致密材料的差异,内部组织均匀性要优于致密材料,但存在较小的微观区域的不均匀性,所以,完全奥氏体化时间比相应锻件长50%,在添加合金元素时,完全奥氏体化温度会更高、时间会更长。
在粉末冶金材料的热处理中,为了提高淬透性,通常加入一些合金元素如:镍、钼、锰、铬、钒等,它们的作用跟在致密材料中的作用机理相同,可明显细化晶粒,当其溶于奥氏体后会增加过冷奥氏体的稳定性,保证淬火时的奥氏体转变,使淬火后材料的表面硬度增加,淬硬深度也增加。
各元素在钢中的作用(粉末冶金)
(一)、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
(二)、C 扩大γ相区,但因渗碳体的形成,不能无限固溶。
在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加,提高钢的硬度和强度,但降低其塑性和韧性(一)、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
(二)、N 扩大γ相区,但由于形成氮化铁而不能无限固溶;在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约0.1%及2.8%。
不形成碳化物,氮与钢中其他合金元素形成氮化物,如TiN,VN,AlN等,有固溶强化和提高淬透性的作用,但均不太显著。
由于氮化物在晶界上析出,提高晶界高温强度,从而增加钢的蠕变强度。
在奥氏体钢中,可以取代一部分镍。
与钢中其他元素化合,有沉淀硬化作用;对钢抗腐蚀性能的影响不显著,但钢表面渗氮后,不仅增加其硬度和耐磨性能,也显著改善其抗蚀性。
在低碳钢中,残余氮会导致时效脆性。
(三)、钢中添加N的作用炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出,并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合,生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。
少量氮化物能细化钢的晶粒。
氮休物多时,会使钢的塑性和韧性降低。
2、氮属于扩大奥氏体区元素,在钢中可部分代替镍的作用,是铬锰氮不锈钢中的合金元素,,在超低碳不锈钢中,可代替碳的作用,提高钢的强度。
(一)、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。
C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响
C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响第一篇:C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响1、铬(Cr)铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。
可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆;含量超过12%时。
使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。
还增加钢的热强性,铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。
降低伸长率和断面收缩率。
当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。
使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。
铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。
有良好的回火稳定性。
在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
(1)对钢的显做组织及热处理的作用A、铬与铁形成连续固溶体,缩小奥氏体相区城。
铬与碳形成多种碳化物,与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等.铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少C、减缓奥氏体的分解速度,显著提高钢的淬透性.但亦增加钢的回火脆性倾向(2)对钢的力学性能的作用A、提高钢的强度和硬度.时加入其他合金元素时,效果较显著B、显著提高钢的脆性转变温度C、在含铬量高的Fe-Cr合金中,若有σ相析出,冲击韧性急剧下降(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、提高钢的耐磨性,经研磨,易获得较高的表面光洁度B、降低钢的电导率,降低电阻温度系数C、提高钢的矫顽力和剩余磁感.广泛用于制造永磁钢D、铬促使钢的表面形成钝化膜,当有一定含量的铭时,显著提高钢的耐腐蚀性能(特别是硝酸)。
若有铬的碳化物析出时,使钢的耐腐蚀性能下降E、提高钢的抗氧化性能F、铬钢中易形成树枝状偏析,降低钢的塑性G、由于铬使钢的热导率下降,热加工时要缓慢升温,锻、轧后要缓冷(4)在钢中的应用A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性,并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用,并具有一定的回火稳定性和韧性E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用,当需形成奥氏体钢时,稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例,如Cr18Ni9等F、我国铬资源较少.应尽量节省铬的使用2、钼(Mo)钼在钢中能提高淬透性和热强性。
灰铸铁中各元素作用
灰铸铁中各元素作用灰铸铁中各元素作用1、碳、硅碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素,可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。
提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加,强度硬度下降。
相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量,从而提高灰铸铁的力学性能。
但是降低碳当量会导致铸造性能下降。
2、锰:锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素,在灰铸铁中具有稳定和细化珠光体作用,在Mn=0.5%~1%范围内,增加锰量,有利于强度、硬度的提高。
3、磷:铸铁中含磷量超过0.02%,就有可能出现晶间磷共晶。
磷在奥氏体中的溶解度很小,铸铁凝固时,磷基本上都留在液体中。
共晶凝固接近完成时,共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成(Fe-2%、C-7%、P)。
此液相约在955℃凝固。
铸铁凝固时,钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中,使磷共晶的量增多。
铸铁中含磷量高时,除磷共晶本身的有害作用外,还会使金属基体中所含的合金元素减少,从而减弱合金元素的作用。
磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状,凝固收缩很难得到补给,铸件出现缩松的倾向较大。
4、硫:降低铁液流动性,增加铸件热裂倾向,是铸件中的有害元素。
很多人认为硫含量越低越好,实则不然,当硫含量≤0.05%时,此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用,原因是孕育衰退的很快,常常在铸件中产生白口。
5、铜:铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素,主要原因是由于铜熔点低(1083℃),易熔解,合金化效果好,铜的石墨化能力约为硅的1/5,因此能降低铸铁的白口倾向,同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度,因此铜能促进珠光体的形成,增加珠光体的含量,同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体,因而增加铸铁的硬度及强度。
但是并非铜量越高越好,铜的适宜加入量为0.2%~0.4%当大量地加铜时,同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的,它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。
6、铬:铬的合金化效果是非常强烈的,主要是因为加铬使铁水白口倾向增大,铸件易收缩,产生废品。
钛锰合金粉末
钛锰合金粉末钛锰合金粉末是一种具有广泛应用前景的金属粉末材料。
它由钛和锰两种金属元素组成,具有优异的物理和化学性质,因此被广泛应用于多个领域。
钛锰合金粉末在材料科学领域具有重要意义。
由于钛和锰都是高强度、耐腐蚀的金属元素,它们的合金具有更高的强度和更好的耐腐蚀性能。
钛锰合金粉末可以通过粉末冶金工艺制备成坯料,进而制备成各种结构材料,如钛锰合金板、钛锰合金管等。
这些材料在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用,能够满足高强度和耐腐蚀的需求。
钛锰合金粉末在电子领域也有重要应用。
钛锰合金具有优异的电导率和磁导率,因此可以用于制备导电材料和磁性材料。
钛锰合金粉末可以制备成导电胶粘剂,用于电子元器件的制造和修复。
此外,钛锰合金粉末还可以制备成磁性材料,用于制造电感器、传感器等电子元件。
这些应用使得钛锰合金粉末在电子行业具有广阔的市场前景。
钛锰合金粉末还在环境保护领域发挥着重要作用。
钛锰合金粉末具有良好的催化性能,可以用于废水处理、大气污染治理等环境保护工程。
钛锰合金粉末可以作为催化剂催化降解废水中的有机污染物,使废水得到有效处理。
同时,钛锰合金粉末还可以用于催化还原大气中的有害气体,净化空气。
这些应用使得钛锰合金粉末在环境保护领域具有重要意义。
钛锰合金粉末还可以用于医疗器械的制造。
钛锰合金粉末具有良好的生物相容性和机械性能,可以制备成人工骨骼、人工关节等医疗器械。
钛锰合金粉末可以通过3D打印等先进制造技术制备成复杂形状的医疗器械,能够满足个性化医疗需求。
钛锰合金粉末是一种具有广泛应用前景的金属粉末材料。
它在材料科学、电子、环境保护和医疗器械等领域都有重要应用。
随着科学技术的不断发展,钛锰合金粉末的应用前景将更加广阔。
相信在不久的将来,钛锰合金粉末将会在更多领域展现其优异性能,为社会发展做出更大贡献。
灰铁铸造中锰的作用
灰铁铸造中锰的作用
1. 增加硬度和耐磨性:锰可以与铁形成高硬度的合金,使得灰铁的硬度和耐磨性得到显著提高。
2. 改善抗拉强度:锰在灰铁中可以形成球墨状铁素体或链状铁素体,在拉伸时能避免灰铁的脆裂断裂,从而提高铸件的抗拉强度和韧性。
3. 减少晶体缺陷:锰可以减少灰铁中的晶体缺陷,如夹杂物、气孔等,提高铸件的密度和强度。
4. 改善机加工性能:锰的加入可以使灰铁的切削性能变得更加易于机加工。
5. 保持稳定的性能:锰在多次冶金过程中,能够保持灰铁结构的稳定性,从而保证铸件性能的稳定。
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浅析锰在粉末冶金材料中的应用
摘要:锰是重要的工业原料,在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期,在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中,锰将具有广阔的应用前景关键词:锰粉末冶金应用前景
引言:元素锰早在1774年就被发现,但是,在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉,以及1864年发明平炉炼钢法之后,才为人们所认识。
现在,锰作为有效而廉价的合金化元素,已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业,用量仅次于铁,其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4,5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
于1950年便已经被人们认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后,锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术,开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且,在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元,发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
一锰在高强度烧结钢中的作用
将锰和硅作为合金元素同时添加的低合金烧结钢,表现出良好的强化效果和烧结尺寸稳定性,价格便宜,具有很强的竞争优势[7,8]。
据相关报道,1250℃保温60 min烧结的fe-3.2%mn-1.4%si-0.4%
c合金,拉伸强度达800~1000 mpa。
烧结铁和烧结钢主要用于制造机械零件,在选择合金元素时,必须注意到其对尺寸稳定性的影响。
在一般情况下,加入硅会引起压坯在烧结时收缩,而加入锰则会引起压坯膨胀。
同时加入锰和硅,能够较好控制烧结体的外观形状和尺寸[9]。
在测定的5种成分试样的尺寸变化δl/l0中,发现
fe-2.0%si-2.0%mn和fe-2.0%si-4.0%mn基本与纯铁相同,尺寸变化为 1.2%~1.4%;而fe-4.0%mn较高,约为1.7%;fe-2.0%si较低,约为0.7%[10]。
其中列举了几种含镍、钼、铜、锰、硅烧结钢的力学性能,如表1。
可以看出,同时添加锰和硅合金元素的烧结钢具有很高的性能。
同时,烧结时锰升华并形成蒸气。
图1给出了fe-45%mn-20%si 合金在600~1200℃条件下的锰蒸气压。
在添加的锰足够多的情况下,锰蒸气填充到压坯空隙中有效防止其它元素发生氧化[12,13],并在铁颗粒表面沉积,通过表面扩散、体积扩散等均匀渗入铁颗粒,甚至颗粒中心,加快合金化速率[14]。
在对fe-2.0%si-4.0%mn试样进行观察,发现有瞬时液相形成。
液相促使合金元素快速扩散,并可能克服母合金颗粒表面氧化物层的抑制作用,使合金元素达到高度均匀化[10]。
二改善铁基烧结材料的切削加工性能
烧结钢中添加硫化锰(mns)后能有效减小切削力,改善其切削加工性能[22~26]。
在铁基材料中,硫化锰是一种脆性的而又有润滑作用的金属夹杂物,其强度远低于铁基体。
硫化锰在材料中的作
用相当于孔隙,它破坏铁基体的连续性,降低强度,从而使切削力减小。
韩蕴秋等研究发现[27],烧结钢中含有锰、硫元素之后切削性能得到有效的提高,锰和硫含量分别为0.318%和0.21%的600ms 牌号铁粉,烧结制得样品的平均切削力仅为295mpa,远远低于锰、硫含量较低的牌号sc-100.26的688 mpa。
尹平玉等的实验结果表明[28],往fe-2%cu-0.5%mo-0.6%c烧结体系中添加硫化锰粉末后,材料的切削性能大大改善。
而且,添加剂对材料的烧结温度、硬度以及尺寸精度均无明显影响。
经过实验表明,304l奥氏体不锈钢中添加硫化锰后钢粉的成形性和烧结性能发生明显变化。
硫化锰粉的加入降低了压坯密度,在硫化锰含量低于0.6%时,压坯收缩比和烧结坯密度随添加剂含量升高而降低;而高于0.6%之后却上升。
添加硫化锰粉之后,烧结钢的耐腐蚀性变差,经10%浓度的fecl3腐蚀液浸泡之后,样品质量损失随硫化锰添加量的增加而增加[29]。
硫化锰对粉末冶金烧结钢的疲劳断裂有重要影响,裂纹萌生于样品表面或表面下层的空洞,并以多种模式扩展,但是添加硫化锰并没有改变烧结钢的疲劳机理[30,31]。
同时,还发现烧结钢的抗挠强度、断裂韧性等性能不仅受硫化锰添加量的影响,而且与添加剂颗粒大小也有明显关系。
硫化锰相主要分布于基体颗粒之间或孔隙当中,而颗粒内部却很少,因而硫化锰晶粒尺寸对上述性能具有直接的影响[32]。
三烧结钢表面渗锰
烧结钢常需防磨损保护而进行热处理,包括:表面淬火、碳氮
共渗、软氮化、渗硼等。
采用这些方法可以获得硬化表面,但或多或少使零件尺寸变大。
不宜对硬化零件作精整处理,只能以磨加工进行尺寸修正。
渗锰处理可用于制造烧结耐磨零件,并能够保证零件的尺寸精度不变,避免上述缺点。
使得锰的表面合金化可以在烧结过程中进行,从而免除附加的工序如渗碳、硬化和磨削。
渗锰生成奥氏体锰钢表面硬化层,其性能类似于高锰钢。
表面经锰扩散处理的零件,其特性对在磨损和高温工况应用具有特殊的价值。
pohl测定了表面渗锰试样的硬度和强度(试样经450℃回火1h)。
据作者的结果,在450℃测试温度下,表面渗锰零件的硬度高于碳氮共渗零件,两者分别约为400hv0.05和
350hv0.05;而且,相对于室温下的硬度值,表面渗锰零件下降不多,仍有室温的80%,但碳氮共渗零件仅有50%。
表面渗锰零件疲劳强度高于碳氮共渗零件,且随回火温度上升而线性增加,于450℃的值比室温时高8%。
四锰基阻尼材料
据1976年的相关报道,通过粉末冶金方法已开发成功mn-cu阻尼合金。
烧结在露点较低的氢气中进行,最终烧结温度取决于锰含量,含55%mn的合金约900℃,含75%mn的合金升高到1075℃。
当锰粉粒度由-100目减小到-325目时,烧结密度和拉伸强度略有增加。
60mn-40cu合金在真空中烧结,如果烧结温度不低于氢中烧结,则锰将显著挥发。
压坯在加热过程中先有百分之几的膨胀,当温度接近最终烧结温度时才发生收缩。
表3列出了60%~75%mn合金(含
1%粘结剂)的拉伸强度和硬度数据。
试样在氢气中加热,于760℃保温0.5h,860℃保温1h,最终烧结温度保温1h,可获得最大拉伸强度。
孔隙和其他组织特性降低力学性能,但增加相对阻尼性能。
材料烧结后便可获得良好的阻尼性能,从简化工艺和降低成本的角度出发,这一点是可取的。
以锰为基体的阻尼材料包括mn-cu、mn-fe及mn-ni合金等[33]。
在mn-cu系的烧结过程中,表现为锰进入铜的单向扩散机制,生成单相固溶体[34]。
mn-cu合金是良好的阻尼材料,在对mn-cu(70%mn)合金回火过程中的衰减能力进行了研究[35],发现:在回火过程中,经过预先淬火的烧结样品内的γ固溶体具有与普通铸造合金极为
相似的衰减方式;但不同的是,即使回火温度达到460℃,烧结合金的衰减强度也相对较低。
他们认为,造成这一现象的原因与合金优异的化学均匀性有关。
增加合金中铜含量,密度、硬度、声波传播速率以及泊松比等均随之提高,但杨氏模量与体弹性模量之比(e/k)却减小。
e/k在2.0~2.4范围时,高锰含量对应的高e/k值的合金具有更优异的阻尼性质。
烧结mn-cu合金含有α-mn和γ
-mncu相,其阻尼常数在10-1量级,并且对温度和频率不敏感。
当mn-cu合金1123k淬火后,仅由γ-mncu单相构成。
单相合金的对数衰减率与温度关系曲线上存在两个峰,分别位于223k和460k位置,该双峰强度均高于铸造生产的m2052合金。
作者认为,位于223k 的主峰是由微观结构中的孪晶界面引起,而另一个峰则源于面心正交结构(fct)的γ-mncu向面心立方结构(fcc)的转变。
此外,
含铜、镍组元的锰合金有很高的热膨胀系数,在多种领域有应用前景,如用作热响应控制器件中的双金属片。