一种含氮铁基粉末冶金材料制造技术

一种含氮铁基粉末冶金材料，通过气体渗氮法对还原铁粉进行渗氮得到含氮铁基粉末，再对该粉末进行冷等静压成形并在保护气氛中烧结制备出含氮铁基粉末冶金材料。该材料的成分为Fe、Fe4N和少量的Fe2O3。含氮铁基粉末冶金材料与一般铁基粉末冶金材料相比，有较高的硬度、较好的耐磨性和抗蚀性，且含氮铁基粉末冶金材料具有较好的磁学性能。其硬度是一般的铁基粉末冶金材料的1.6倍、耐磨性约为铁基粉末冶金材料的5倍、抗蚀性提高约10倍，且该材料的比饱和磁化强度为199.6emu/ks。

【技术实现步骤摘要】
一种含氮铁基粉末冶金材料
本专利技术涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种含氮铁基粉末冶金材料。
技术介绍
20世纪90年代中期，汽车、摩托车工业发展较快，为铁基粉末冶金材料的生产发展提供了良好的机遇，用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。因此，对铁基粉末冶金材料的需求量越来越大，对铁基粉末冶金材料的性能要求也越来越高。目前的压制和烧结工艺生产的铁基粉末冶金材料，存在下面问题：零件脆性较大，这使材料经常发生脆裂、脆断和工作过程中的剥落；耐磨性有待进一步提高；耐腐蚀性能较低。这些问题在很大程度上限制了铁基粉末冶金材料的使用范围。含氮铁基粉末冶金材料的组织和性能要优于纯铁基粉末冶金材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善铁基粉末冶金材料的硬度和耐磨性，设计了一种采用含氮铁基粉末冶金材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：含氮铁基粉末冶金材料的制备原料包括：还原铁粉，其中含Fe为98份，含Mn为0.4份，含Si为0.15份，含C为0.05份，含S为0.02份，含P为0.03份。含氮铁基粉末冶金材料的制备步骤为：通过气体渗氮法制得铁氮粉末，该铁氮粉末的主要成分为Fe3N，其中还含有少量的Fe4N。把该粉末在冷等静压机下压制成形后，在保护气氛和适当的时间下进行烧结制备出含N铁基粉末冶金材料。含氮铁基粉末冶金材料的检测步骤为：利用PhilipsXPertPROSUPER射线衍射仪和FEIQUANTA200型扫描电子显微镜对含氮铁基粉末冶金材料进行了成分和结构分析。采用HXD-1000数字型显微硬度计测量维氏硬度。把该含氮铁基粉末冶金材料和一般的铁基粉末冶金材料制成标准实验样品，在M-2000型磨损试验机上进行摩擦磨损实验，比较其耐磨性。采用S02Y/Q-250型二氧化硫盐雾腐蚀箱测量其抗腐蚀性能。本专利技术的有益效果是：通过气体渗氮法对还原铁粉进行渗氮得到含氮铁基粉末，再对该粉末进行冷等静压成形并在保护气氛中烧结制备出含氮铁基粉末冶金材料。该材料的成分为Fe、Fe4N和少量的Fe2O3。含氮铁基粉末冶金材料与一般铁基粉末冶金材料相比，有较高的硬度、较好的耐磨性和抗蚀性，且含氮铁基粉末冶金材料具有较好的磁学性能。其硬度是一般的铁基粉末冶金材料的1.6倍、耐磨性约为铁基粉末冶金材料的5倍、抗蚀性提高约10倍，且该材料的比饱和磁化强度为199.6emu/ks。具体实施方式实施案例1：含氮铁基粉末冶金材料的制备原料包括：还原铁粉，其中含Fe为98份，含Mn为0.4份，含Si为0.15份，含C为0.05份，含S为0.02份，含P为0.03份。含氮铁基粉末冶金材料的制备步骤为：通过气体渗氮法制得铁氮粉末，该铁氮粉末的主要成分为Fe3N，其中还含有少量的Fe4N。把该粉末在冷等静压机下压制成形后，在保护气氛和适当的时间下进行烧结制备出含N铁基粉末冶金材料。含氮铁基粉末冶金材料的检测步骤为：利用PhilipsXPertPROSUPER射线衍射仪和FEIQUANTA200型扫描电子显微镜对含氮铁基粉末冶金材料进行了成分和结构分析。采用HXD-1000数字型显微硬度计测量维氏硬度。把该含氮铁基粉末冶金材料和一般的铁基粉末冶金材料制成标准实验样品，在M-2000型磨损试验机上进行摩擦磨损实验，比较其耐磨性。采用S02Y/Q-250型二氧化硫盐雾腐蚀箱测量其抗腐蚀性能。实施案例2：烧结后所得的含氮铁基粉末冶金材料的成分为Fe、Fe4N和少量的Fe2O3。通过X射线衍射分析方法对用气体渗氮法所制得的铁氮粉末进行分析，可知铁氮粉末的主要成分为Fe3N，其中还含有少量的Fe4N。烧结前后材料成分发生了很大的变化，其主要原因是在烧结过程中发生了脱氮现象。含氮铁基粉末冶金主要有灰区、白区和黑区组成，其中白区有针状物贯穿其中。把灰区、白区和黑区的组织进一步放大。灰区的组织形貌类似于珠光体组织，用透射电镜对该区组织成分进行定性分析，该区的主要元素为Fe和N，可以认为该组织为含N的珠光体。白区为铁素体基体，其中含有针状化合物和短棒状化合物，该化合物为Fe4N。黑区为孔洞，黑区的结构很复杂，其中分布着很多颗粒，这些颗粒是在烧结过程中粉末熔化之后重新冷却形成的。实施案例3：含氮铁基粉末冶金材料的硬度是铁基粉末冶金材料硬度的1.6倍，且含氮铁基粉末冶金材料白区的硬度要比灰区高。含氮铁基粉末冶金材料的硬度要高的原因为该材料中含有高硬度的化合物Fe4N，而白区硬度高的主要原因是该区分布着较多的针状化合物和短棒状化合物。实施案例4：含氮铁基粉末冶金材料较铁基粉末冶金的磨损低，说明含氮铁基粉末冶金材料具有优越的耐磨性，其耐磨性约为铁基粉末冶金材料的5倍。其原因是含氮铁基粉末冶金材料的硬度较高。实施案例5：当铁基粉末冶金材料的腐蚀率高达68.7％时，含N铁基粉末冶金材料才刚刚开始腐蚀，其腐蚀率仅为0.8％。当铁基粉末冶金材料全部被腐蚀时，含氮铁基粉末冶金材料的腐蚀率也仅为6.1％。氮元素是提高钢铁耐缝隙腐蚀和抗孔蚀性能的有效元素，而且，Fe4N(γ`)相本身的抗蚀性很强，弥散分布在基体中，这些因素的共同影响使得制备的含氮铁基的粉末冶金材料的耐蚀性提高。实施案例6：用超导量子干涉仪(SQUID)测量含氮铁基粉末冶金材料的磁化曲线，得到该材料的磁化强度M和磁场强度H之间的关系。该材料表现出了铁磁物质的磁滞现象。该材料的比饱和磁化强度为199.6emu/kg，具有比较高的饱和磁化强度，又由于该材料具有比较好的耐蚀、耐磨性能，因此研究这种新型的含氮铁基粉末冶金材料作为提高磁记录密度的磁记录介质材料具有比较好的前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氮铁基粉末冶金材料，制备原料包括：还原铁粉，其中含Fe为98份，含Mn为0.4份，含Si为0.15份，含C为0.05份，含S为0.02份，含P为0.03份。

【技术特征摘要】
1.一种含氮铁基粉末冶金材料，制备原料包括：还原铁粉，其中含Fe为98份，含Mn为0.4份，含Si为0.15份，含C为0.05份，含S为0.02份，含P为0.03份。2.根据权利要求1所述的含氮铁基粉末冶金材料，其特征是含氮铁基粉末冶金材料的制备步骤为：通过气体渗氮法制得铁氮粉末，该铁氮粉末的主要成分为Fe3N，其中还含有少量的Fe4N；把该粉末在冷等静压机下压制成形后，在保护气氛和适当的时间下进行烧结制备出含N铁基粉末冶金材料。3.根据权利要求1所述的含氮铁基粉末冶金材料，其特征是含氮铁基粉末冶金材料的检测步骤为：利用PhilipsXPertPROSUPER射线衍射仪和FEIQUANTA200型扫描电子显微镜对含氮铁基粉末冶金材料进行了成分和结构分析；采用HXD-1000数字型显微硬度计测量维氏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，
申请(专利权)人：刘芳，
类型：发明
国别省市：辽宁,21