powdermetallurgyalloysteels

采用熱等靜壓或熱擠壓等熱成形技術(shù)，將合金鋼粉末致密化成坯材，然后經(jīng)一般熱塑性加工制成的合金鋼材。其密度接近或等于理論密度。這類鋼材與鑄鍛鋼相比，有以下特點(diǎn)：①組織細(xì)小均勻，消除了鑄錠法難以避免的宏觀偏析；②合金化范圍寬，可不受鑄錠熱塑性差的限制。因此，這類鋼材的力學(xué)性能水平相當(dāng)于甚至優(yōu)于同類的鑄鍛鋼。目前世界上已有工業(yè)規(guī)模的粉末冶金合金鋼生產(chǎn)，主要制造粉末高速鋼、粉末無縫不銹鋼管和粉末高溫合金渦輪盤等。這是粉末冶金發(fā)展中的一個(gè)重大進(jìn)展。20世紀(jì)60年代末，美國采用霧化制粉和熱成形工藝（見金屬粉末、粉末冶金成形制成了粉末高速鋼和高溫合金，同一時(shí)期瑞典也制成粉末高速鋼。70年代初兩國相繼建廠生產(chǎn)。70年代末瑞典又研制成功了粉末不銹鋼管。中國于70年代研制成氮?dú)忪F化-包套擠壓的粉末高速鋼，還開始研究氬氣霧化-熱等靜壓或擠壓的粉末高溫合金。

上述材料都是用霧化法預(yù)合金粉末來制成。霧化時(shí)，熔融金屬液滴以相當(dāng)大的冷卻速度被冷凝（冷凝速度為10～10K/s）比一般鑄錠的冷凝速度[kg2](10～10K/s)[kg2]快幾個(gè)數(shù)量級。這樣得到的粉末具有以下優(yōu)點(diǎn)：①顆粒之間成分很相近，成分的偏析被限制在粉末顆粒尺寸(10～500m)范圍內(nèi)。②顆粒的顯微組織細(xì)小，其中包含的第二相（例如碳化物相）分布較彌散均勻，用這種粉末生產(chǎn)的材料和制品，可以消除鑄錠材料難以避免的宏觀偏析，從而改善了材料的組織和性能。

粉末的致密化主要通過熱等靜壓和熱擠壓來實(shí)現(xiàn)，其典型工藝舉例如下。

粉末高速鋼生產(chǎn)工藝非真空熔煉、氮?dú)忪F化制粉(氧含量＜100ppm)─→粉末裝入低碳鋼包套、封焊─→冷等靜壓(400MPa)─→熱等靜壓成錠(約1000，100MPa，錠重1.5～2噸)─→鍛、軋等熱加工成材有時(shí)也可省去冷等靜壓工序。

粉末高速鋼的主要特點(diǎn)是碳化物顆粒細(xì)小、分布均勻（見圖[不同方法生產(chǎn)的高速鋼顯微組織×100a粉末冶金法b一般熔鑄法]），因而具有下列優(yōu)點(diǎn)：①可磨削性好，為相同鋼種的熔鑄高速鋼的2～3倍；②韌性好，制成的刀具有良好的抗崩刃性能；③質(zhì)量均勻，不受斷面尺寸影響；④熱處理時(shí)變形小，尺寸穩(wěn)定性好；⑤耐磨性好，制成的刀具比熔鑄高速鋼耐用2～5倍；⑥由于熱加工性好，可進(jìn)一步提高高速鋼中的合金含量（如高釩、高碳等），發(fā)展高性能的新鋼種。因此，粉末高速鋼在制造型面復(fù)雜的精密刀具和大截面刀具時(shí)更顯出其優(yōu)越性。70年代世界上已有十幾個(gè)牌號的粉末高速鋼，年產(chǎn)能力約數(shù)千噸。粉末高速鋼的成本雖稍高于鑄鍛高速鋼，但如按攤到每個(gè)被加工工件上的成本計(jì)算，仍略低于后者。

粉末無縫不銹鋼管的生產(chǎn)工藝氬氣或氮?dú)忪F化制粉─→將粉裝入中空包套，抽真空封焊─→冷等靜壓制管坯(400～500MPa)─→熱壓成管材（約1200）。

這一工藝的特點(diǎn)是：①顯著提高產(chǎn)品收得率，從傳統(tǒng)冶金法約45％提高到70％，降低了成本；②產(chǎn)品成分均勻，組織細(xì)小，尤其夾雜物細(xì)小、分布均勻（如大于0.5m的硫化物僅為傳統(tǒng)冶金法管材的1/3），其力學(xué)和耐蝕性能相當(dāng)于或優(yōu)于傳統(tǒng)冶金法管材：③可生產(chǎn)異型和多孔道管材。