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不鏽鋼一般采用熔煉工藝生產,由於其切削加工困難,故所製造的零件存在尺寸精度差、表麵 粗糙等不足,因此至今不鏽鋼的加工製造仍存在許多技術難題。與傳統熔煉工藝生產的不鏽鋼相比,粉末冶金不鏽鋼具有所生產的零件接近淨成型、尺寸精度高、材 料利用率高、組織結構均勻等優點,已廣泛應用於機械、化工、船舶、汽車、儀器儀表等行業。 

但是,由於粉末冶金不鏽鋼內部容易存在孔隙,這使其力學性能、耐磨性和耐腐蝕性大為下降,從而嚴重限製了其應用。研究表明,粉末冶金不鏽鋼幾乎所有的性能都隨著密度的增大而提高。因此,如何提高粉末冶金不鏽鋼的密度,減少其孔隙度,是提高粉末冶金不鏽鋼性能的關鍵問題。

傳統不鏽鋼燒結一般采用固相燒結,然而,固相燒結時不鏽鋼內部會殘留大量孔隙,使其致密 度和性能降低。近年來,人們開始采用超固相線液相燒結,使不鏽鋼預合金粉末在燒結時形成液相,液相通過流動填充孔隙進而提高燒結體的致密度和性能。不同於 普通的液相燒結,超固相線液相燒結是對預合金粉的燒結,且在燒結過程中始終是單一相,燒結溫度位於固相線和液相線之間,在該溫度下預合金粉顆粒的晶粒內、 晶界處及顆粒表麵均形成液相,顆粒在液相毛細管力作用下實現重排,其表麵曲率變化較大的地方將優先溶解,通過液相流動傳質,在大顆粒凹陷處或孔隙處析出, 達到快速傳遞物質的目的,從而使燒結體達到致密。據報道,在1400 超固相線液相燒結所得到的316L不鏽鋼,其致密度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性均高於1200 下固相燒結的產品。然而,因燒結溫度過高,會使晶粒過度長大,造成過燒,應注意避免。

在粉體中添加某些低熔點的合金元素,通過其在燒結時形成的液相可以大大降低其孔隙率,從而使不鏽鋼滿足更高的性能要求。例如,在304不鏽鋼粉中添加2%8%的銅基合金,由於銅的熔點較低,在960時就開始形成液相,到1000 時全部形成液相,當溫度高於銅的熔點時,液相的流動使得表麵氣孔不斷球化和縮小;由於銅對不鏽鋼基體有較好的潤濕性,可均勻分布在不鏽鋼基體上,使得燒結體的氣孔顯著減少,顯微硬度也明顯提高。在添加量為8%時,1350燒結後的密度提高至7.05g/cm3

    通過添加合適的強化相也可以改進粉末冶金不鏽鋼的性能,特別是力學性能。例如,在316L不鏽鋼中添加1.5%~3%(體積分數)SiC,由於SiC和不鏽鋼基體之間的交互作用,形成了低熔點的Fe-SiC相,提高了燒結體的致密度,使其硬度和耐磨性均有所提高。