铁基粉末零件的蒸汽处理（翻译稿）

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1、铁基粉末零件的蒸汽处理技术报告摘要：研究了铁的氧化物的主要性能后，可以得到在过高温度下蒸汽处理时粉末冶金零件氧化的根据。确定热力学平衡条件和正确的处理条件。铁的氧化物生成的温度区间可以由蒸汽特性和Fe/O相图及时Fe/H2O/H2相图来确定。由水分解反应和铁氧化成Fe3O4所引起的热平衡反应会使温度升高，从而关系到温度的设定。大多数设备的说明都会强调与理想状态的偏差以及这些偏差对产品性能的影响。根据热动力学，研究了正确的操作规则和控制产品主要性能的重要技术。研究了铁基烧结件孔隙率对蒸汽处理后产品性能的影响。检测了重量、密度、硬度、尺寸

2、、气密性，强度和粗糙度等参数的变化。在不同的条件下，将理论上的估计和实际的试验结果相比较。表明：基粉会影响到氧化结果：在同样的产品密度和相同的处理工艺下，由雾化粉制得的烧结件中的孔隙比由还原铁粉制得的烧结件中的孔隙更加有利于蒸汽的流动。然而，对动力学过程要做一些假设。由于粉末冶金零件形状复杂，而且化学成分各不相同，研究了特殊表面的影响，合金元素的影响以及在正常的处理条件下可能从外表面渗到孔隙中的那些物质的影响。在不同的处理阶段，正确的调节蒸汽处理压力是很重要的。为了使设计工程师的工作变得容易，报告中也提出了选择烧结材料的标准，最大可能的

3、将铁基粉末冶金零件表面氧化成Fe3O4，最后，蒸汽处理表面结果容易得到检验。关键词烧结（铁基）材料；蒸汽处理；蒸汽氧化；材料性能；性能变化；（蒸汽处理）炉；粉末冶金设备。1.介绍蒸汽处理的产生要追溯到粉末冶金的最开始阶段。1942年，Lenel[1]36第一次提出了用这种方法来提高铁基烧结材料的性能。50年代初期，美国开始生产减震零件，蒸汽处理在工业上的应用变得越来越有意义。在那个年代末期，压缩机活塞的生产需要用油密封，蒸汽处理被证明用来密封活塞更合适。这种新的处理方法同样应用于其他铁基粉末零件。现在，铁基粉末冶金的蒸汽处理在全世界范

4、围内都在进行。早期的设备设计是用来做其他用途，设备的改进只是时间问题，但是，直到现在，完美的蒸汽处理炉尚未制造出来。在热力学的基础上，蒸汽处理过程条件都已很清楚。但是一些影响处理产品性能的重要现象能被观察到，不能明确的解释。另一方面，蒸汽处理会大大提高产品使用性能，像密度，硬度和耐磨性的提高，内部孔隙的封闭直到气体完全不能进入，耐腐蚀性的提高，同电镀相比更好装配。蒸汽处理提高被处理件的性能主要取决于铁氧化物紧凑程度及氧化层的厚度，氧化物的类型以生成Fe3O4为原则。1.热动力学原理铁能形成三种不同的氧化物：赤铁石，磁铁石，方铁石[2]

5、，它们的性能见表1[3][4][5]。磁铁石有良好的电导性，它的晶体呈立方结构，尖晶石类，就像铁原子一样。赤铁石有三种不同的网状结构[3]：α，菱形和γ，立方结构，也是尖晶石类。方铁石只在高温下存在，同样是立方点阵结构。方铁石的形成没有任何意义，赤铁石很难粘接在金属上，而且容易脱落。表1铁的氧化物的特征名称形式分子量晶体结构热量(1)MOHSH.密度(2)赤铁石Fe2O3159.70菱形(3)73575-65.12磁铁石Fe3O4231.55立方66665.5-65.2方铁石FeOX(4)71.85立方4815--5.7（1）生成热，M

6、j/kg铁(2)g/cm3（3）或者是立方（4）x1只有Fe3O4才能紧紧地粘在铁上，这是由于大的密度差造成的。压力，氧化物紧凑性，限制了氧化物的最大厚度，氧化反应按下式进行。363Fe﹢4H2O=Fe3O4﹢4H2O（1）K=p(H2O)/p(H2)（2）反应向右进行，水分解同时形成Fe3O4，在800℃时，产生108J/gmole的热量。反应平衡由组分压力比决定。根据Regel[7]的发现，（1）式的平衡常数小于0.4（T973K）。在更高的温度下，反应按（3）式进行。生成的氧化物为方铁石，它的化学组成形式为Fe0.947O。如果比

7、率（2）非常高的情况下，Fe3O4会发生反应（4）。Fe﹢H2O=FeO+H2（3）2Fe3O4+H2O=3Fe2O3+H2生锈出现的可能原因。（4）根据Regel[7]，（4）式的平衡常数在10至20之间（673K＜T＜973K）。这个数据与最新的文献有些差别。Violi[2]指出：Fe2O3只有在H2的摩尔分压比上其它的分压的比值接近于0的情况下才会出现。图1由Violi[2]制得，Beiss[8]的平衡条件与Violi[2]的相似。图2[8]，在蒸汽和H2存在，Fe2O3只有在H2的分压小于10-5时才会存在生锈出现的可能原因。

8、。Regel的理论和图1和图2的差别很大。Regel认为Fe3O4存在范围非常窄，从图1和2中可以看出：在同样的炉子气氛中，Fe3O4的存在范围取决于温度。570℃以上形成Fe2O3生锈出现的可能原因。。图