بررسي تاثير فلزخوراني و عمليات حرارتي سختكاري بر خواص فيزيكي و مكانيكي قطعات متالورژي پودر آهني

The Effect of Heat Treatment on Physical and Mechanical Characteristics of Infiltrated Iron Powder Metallurgy Parts by Copper

در اين پژوهش تاثير فلزخوراني و عمليات حرارتي سختكاري و برگشت دادن بر خواص فيزيكي و ماكنيكي محصولات متالورژي پودر آهني بررسي شده است. بدين منظور و براي تهيه‌ي نمونه‌هاي پودري آهني و پودري مسي، مخلوط‌هاي پودري هر يك به صورت مجزا در يك قالب مكعب مستطيلي با ماتريس شناوري تحت تنش 500 مگاپاسكال متراكم و بلوك‌هاي خام آهني و مسي تهيه شدند. براي اجراي عمليات فلزخوراني بر روي هر نمونه‌ي آهني يك نمونه‌ي مسي قرار گرفت و اين مجموعه درون كوره‌اي با اتمسفر احيايي در دماي 150 درجه سانتي‌گراد به مدت 30 دقيقه تفجوشي شد. تعدادي از نمونه‌ها در دماي 850 و 925 درجه‌ي سانتي‌گراد به مدت 10 دقيقه آستنيته و پس از كوينچ در روغن به مدت 2 ساعت در ماي 250 درجه‌ي سانتي‌گراد برگشت داده شدند. نمونه‌ها تحت آزمون‌هاي كشش، سختي‌سنجي، تغييرات ابعادي، تعيين تخلخل باز و چگالي قرار گرفتند. نتايج حاكي از بهبود استحكام و سختي همراه با افزايش همزمان انعطاف‌پذيري در اثر فلزخوراني است.همچنين در اثر عمليات حرارتي، استحكام و سختي افزايش پيدا مي‌كند. ولي انعطاف‌پذيري كاهش مي يابد. فلزخوراني با مس و عمليات حرارتي سختكاري به تغييرات ابعادي به‌صورت بادكردگي در نمونه‌ها منجر مي‌شود.

In this study, the effects of copper infiltration and heat treatment of ferrous powder metallurgy products on physical and mechanical properties were investigated. Iron and copper powders with desire composition were separately compacted in ASTM B823 standard floating matrix under pressure of 500MPa, and ferrous P/M blocks and cuprous P/M blocks were produced. In order to infiltrate ferrous samples, a copper compacted block placed over a ferrous compacted block, and this couple sintered in a reduction-atmosphere (N2-% 75H2) furnace at a temperature of 1150°C for 30 minutes. Number of samples were austenitized at 850°C and 925°C and consequently oil-quenched, and tempered at 250°C for 2 hours. Tension test, hardness test, dimensional changes, open porosity and density determination of samples were conducted according to standard methods. The results show the strength and hardness improvement combined with increased ductility due to infiltration of ferrous powder metallurgy parts by copper. Furthermore, hardening and tempering heat treatment increased strength and hardness, but decreased elongation and ductility. Infiltration and heat treatment cycles leads to the growth of samples in the form of dimensional changes.