粉末冶金法_钢铁百科

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粉末冶金法

粉末冶金法是利用各种粉末冶金手段将含氮钢粉末变成高氮钢的方法。通过粉末冶金途径生产高氮钢的方法有：

(1)钢水渗氮后雾化，如高压气体雾化和离心雾化；

(2)钢水雾化过程中渗氮，如等离子旋转电极熔化一离心雾化法；

(3)固态渗氮，在流态化床反应器或旋转炉中进行渗氮及机械合金化。

粉末冶金法制备高氮钢的特点是可用常压下的渗氮方法，凝固时无氮的逸出损失；材料的沉淀物很细，通过弥散和沉淀强化可提供很高的性能。用粉末冶金法制备含氮钢材料的关键是含氮粉末的成形。由于含氮粉末中存在的氮化物硬度很高，阻碍了压制过程中粉末颗粒的变形，从而使含氮粉末的成形性能相当差。为了解决含氮粉末的成形问题，人们尝试了许多方法。Hirano和Kawai先利用热等静压法将氮气雾化的高速钢粉末成形，然后通过锻造一轧制等手段制成高氮高速钢。Rawers等人用粉末注射成形技术制出高氮316L不锈钢零件。Simmons等介绍的方法是将高氮粉末装在碳钢钢管内压实，钢管端口焊接密封后将其加热到该高氮钢的固溶处理温度，经一段时间的保温后再热挤压到所需尺寸。可以看出，这些粉末成形的方法需要昂贵的设备和复杂的工艺技术。周灿栋等人尝试用粉末锻造工艺制备含氮奥氏体不锈钢，以比较简单的工艺来代替上述比较复杂的技术，制备出的含氮奥氏体不锈钢材料的相对密度达99%，其拉伸性能与用注射成形、高压熔炼等工艺制得的同样材料相当。该技术工艺简单，易于操作，无需昂贵的设备，有利于在工业生产中推广。其他有关高氮钢的制备方法还有固体渗氮法和常压感应炉冶炼法。

2004年，日本材料研究机构生体材料研究中心经过合金设计，先冶炼出不含氮、镍元素的柔软的铁素体不锈钢，加工成产品的形状，然后进行氮吸收处理，最后得到了奥氏体型无镍不锈钢。他们在进行氮吸收处理前，把产品脱油、清洗，然后放人压力为101. 325 kPa、温度为1473K的氮气中，使铁素体到奥氏体的相变从产品的表面向内部进行。经过这样的氮吸收处理，不锈钢的各项力学性能都得到明显改善。目前已生产出人体用钢板、金属丝以及螺钉等产品，正在进行人体环境下的评价试验。

常压感应炉冶炼方法是我国现在生产高氮不锈钢的主要方法。中科院金属所任伊宾等首先采用真空感应熔炼工艺(不)正压）冶炼出氮含量在0-5%左右的高氮钢，而且可以有效地控制钢中的杂质元素含量。但利用真空感应炉来冶炼高氮钢还存在许多理论问题需要研究完善。基于我国电渣冶金技术40多年的丰富经验，并参考国外电渣重熔高氮钢的成功实践经验，采用电渣重熔法，特别是电弧渣重熔法生产高氮钢是目前比较可行的方案。虽然国外有关这方面的设备和工艺严格对外保密，需要自己开发，但只要不断努力，立足于国内开发的具有自主知识产权的高压电渣炉( PESR)或电弧渣重熔(ASR)设备或与之类似的高氮钢生产设备和工艺是可行的，继而推动我国高氮钢新材料的研究、生产和应用。

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更新时间：2016-04-09 12:01:27

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编辑者：lusz#1
修改日期：2016-04-09 12:01:27
词条信息：粉末冶金法

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