作爲一種綠色環保、近淨成形技術，粉末冶金近年來得到迅速發展，在家電、汽車、電動工具等領域都有廣泛應用。粉末冶金零件的生産過程包括混粉、壓制、燒結、熱處理、機加工及其他表面處理工序，某一環節出現問題都會導致零件在生産和使用過程中出現失效。

作爲中國粉末冶金行業界典範，日東科技22年來專注于粉末冶金PM及MIM工藝研究開發，牢牢掌握粉末冶金PM核心技法，匠心鑄造精密品質。今天，日東科技將結合一些實例爲大家詳細介紹粉末冶金零件最突出的優勢及常見生産缺陷的分析。

粉末冶金最突出的優點有兩個：

(1)能夠制造目前使用其他工藝無法制造或難于制造的材料和制品，如多孔、發汗、減震、隔音等材料和制品，鎢、钼、钛等難熔金屬材料和制品，金屬-塑料、雙金屬等複合材料及制品。

(2)能夠直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，從而減少或取消機械加工，其材料利用率可以高達95%以上，它還能在一些制品中以鐵代銅，做到了“省材、節能”。

粉末冶金常見生産缺陷有三個：

1.壓制過程中的缺陷

分層

使用铁-铜-碳生产某零件时发现多件生坯内外表面出现黑色分層现象。取样分析，从分析结果可知，零件分層现象为石墨、铜偏析。细粉产生偏析有可能是混粉不均或者压制时粉末填充问题造成的。后检查生产现场证实，该零件的分層偏析是由于粉末传送不当造成的。

由于产生了大量孔隙和异常组织，分層零件将会出现烧结后性能（例如尺寸）变化、力学性能不稳定。

裂紋與斷裂 

某零件出現裂紋導致強度偏低，易斷裂。取樣分析，在掃描電鏡（SEM）下觀察斷面形貌可知裂紋區顆粒表面無韌窩或解理面等燒結後斷裂特征，表明裂紋區無燒結頸産生，說明裂紋産生于生坯階段。隨後沿壓制方向取易斷裂部位制備金相試樣，可以看出裂紋靠近拐角處並向零件內部延伸，呈直線型，裂紋兩邊存在嚴重密度差，表明粉末填充非常不均勻。

後經考察可知：由于該零件非常長，爲一上沖二下沖，而壓制過程選用的是機械式壓機，模沖的行程比較難調整，如果兩下沖壓制不同步，便會在台階處産生剪切裂紋。

图 裂纹区及无裂纹区显微组织形貌

2.燒結過程中的缺陷

表面融化 

某零件燒結後表面産生局部熔化，沿熔化區域取樣制備金相試樣，其顯微組織形貌如圖所示。分析可知，此缺陷應該是由于大量石墨團聚，在高溫下（高于液相開始形成溫度）燒結形成液相造成的。

由于零件內部也發現了融化的團聚區域，說明該混粉內已存在石墨團聚，應該檢查壓制前所有步驟，比如粉末混合是否有團聚，是否有過篩，篩網是否幹淨，料鬥和送粉管是否未定期清潔導致細粉團聚。如果此類缺陷僅出現在表面而且位置比較固定，應該是壓制模具某一個位置異常導致的。

 图 腐蚀前后缺陷处的显微组织形貌

硬度異常 

生产某纯铁粉末冶金零件时发现某些零件烧结后硬度偏高，取 OK件和NG件腐蚀后进行金相分析。 OK件显示的显微组织为正常的纯铁素体，而NG件的显微组织中除了铁素体外还发现了细针状的铁的氮化物以及极少量的马氏体。由于零件在分解氨中烧结，如果氨分解不彻底，残余氨在高温下会促使零件渗氮，从而形成铁的氮化物，甚至出现马氏体，使表面硬度增高。

圖OK件及硬度異常NG件的顯微組織形貌

3.熱處理過程中的缺陷

硬度異常 

使用赫格纳斯扩散合金粘接粉Dis.AB（Fe-Ni-Cu-Mo）加 0.15%C（质量分数）生产某零件，需要进行热处理提高硬度，热处理工艺为渗碳淬火后回火，热处理后发现零件硬度偏低。

腐蝕分析後可知熱處理參數的滲碳溫度太低，導致零件在奧氏體化溫度時未能完全奧氏體。而細珠光體的出現是由于碳含量低，在此冷卻速率下未能避開珠光體形成區域。

使用Fe-Cu-C生産的零件在進行表面滲碳處理後硬度異常升高，觀察腐蝕後的顯微組織發現大量粗大的片狀高碳馬氏體及殘余奧氏體，在表面還出現了很多白色碳化物，如圖所示。這是由于零件表面滲碳過度，碳含量過高導致形成了滲碳體。

一般而言，如果在熱處理後發現有碳化物存在，除了滲碳熱處理過程中碳勢過高或者時間過長導致之外，燒結過程中如果滲碳，也會造成表面形成碳化物，最好有燒結件進行確認。

 尺寸異常 

使用鐵銅碳材料生産某環形零件，進行了滲碳熱處理後發現硬度偏高，尺寸偏大。對比顯微組織可知OK件和NG件都爲馬氏體組織，但NG件的馬氏體更粗大而且出現了少量殘余奧氏體，說明NG件得碳含量較高導致高碳馬氏體和殘余奧氏體出現。造成碳含量偏高的原因可能是滲碳熱處理過程中碳勢過高或者時間過長，另外如果燒結過程存在滲碳也會導致後續熱處理硬度偏高。

粉末冶金零件相比鋼件來說，殘留的孔隙使得其滲碳過程更加快速，應適當調整工藝以得到壕�m的組織及滲碳層深度。