Спекание – это термическая обработка порошковой прессовки с целью придания ей прочности и целостности.Температура, используемая для спекания, ниже точки плавления основного компонента материала порошковой металлургии.

После уплотнения соседние частицы порошка скрепляются холодными сварными швами, которые придают прессовке достаточную «прочность в сыром виде», чтобы ее можно было обрабатывать.При температуре спекания диффузионные процессы вызывают образование и рост шейки в этих контактных точках.

Есть два необходимых предшественника, прежде чем этот механизм «твердотельного спекания» может иметь место:
1. Удаление прессовочной смазки испарением и сжиганием паров
2. Снижение поверхностных оксидов из частиц порошка в прессовке.

Эти этапы и сам процесс спекания обычно выполняются в одной непрерывной печи за счет разумного выбора и зонирования атмосферы печи и использования соответствующего температурного профиля во всей печи.

Агломерационное твердение

Доступны печи для спекания, которые могут применять ускоренные скорости охлаждения в зоне охлаждения, и были разработаны марки материалов, которые могут трансформироваться в мартенситные микроструктуры при таких скоростях охлаждения.Этот процесс, вместе с последующей обработкой отпуском, известен как упрочнение спеканием, процесс, появившийся в последние годы, имеет ведущее средство повышения прочности после спекания.

Переходное жидкофазное спекание

В прессовке, которая содержит только частицы железного порошка, процесс спекания в твердом состоянии вызовет некоторую усадку прессовки по мере роста шейки спекания.Тем не менее, обычной практикой для черных металлов является добавление мелкодисперсного медного порошка для создания переходной жидкой фазы во время спекания.

При температуре спекания медь плавится, а затем диффундирует в частицы железного порошка, создавая набухание.Путем тщательного подбора содержания меди можно сбалансировать это набухание с естественной усадкой скелета железного порошка и получить материал, который вообще не меняет свои размеры во время спекания.Добавление меди также обеспечивает полезный эффект упрочнения твердого раствора.

Постоянное спекание в жидкой фазе

Для некоторых материалов, таких как цементированные карбиды или твердые сплавы, применяется механизм спекания, включающий образование постоянной жидкой фазы.Этот тип спекания в жидкой фазе включает использование добавки к порошку, которая плавится перед фазой матрицы и часто образует так называемую связующую фазу.Процесс состоит из трех этапов:

Перестановка
Когда жидкость тает, капиллярное действие будет втягивать жидкость в поры, а также заставлять зерна перестраиваться в более подходящую упаковку.

Раствор-осаждение
В областях с высоким капиллярным давлением атомы предпочтительно переходят в раствор, а затем осаждаются в областях с более низким химическим потенциалом, где частицы не находятся близко или не контактируют друг с другом.Это называется контактным уплощением и уплотняет систему подобно диффузии по границам зерен при спекании в твердом состоянии.Созревание Оствальда также происходит, когда более мелкие частицы предпочтительно переходят в раствор и осаждаются на более крупных частицах, что приводит к уплотнению.

Окончательное уплотнение
Уплотнение твердой скелетной сети, движение жидкости из эффективно упакованных областей в поры.Чтобы постоянное спекание в жидкой фазе было практичным, основная фаза должна быть, по крайней мере, слегка растворима в жидкой фазе, а «связующая» добавка должна расплавиться до того, как произойдет какое-либо значительное спекание сетки твердых частиц, иначе перегруппировка зерен не произойдет.