粉末冶金原理（粉末冶金中常见合金元素的作用）

在铁基粉末冶金材料中，合金元素起着重要的作用。除了C以外，Cu元素是使用最广泛的合金元素，此外，还有Ni和Mo等合金元素也起着强化材料性能的作用。

Ni作为可以减小Cu的膨胀作用的元素，被认为是有益元素。它能够提供高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、高的耐腐蚀性。在通常的烧结温度下，绝大部分Ni与Fe只能进行固态扩散，且Ni在Fe基体中扩散速率远低于C、Cu、Mo等主要合金元素，导致Ni在奥氏体中分布不均，而Ni元素作为作为一种强烈的奥氏体稳定化元素，一方面能减缓珠光体的转变，起到细化珠光体和增加珠光体含量的作用；另一方面在冷却过程中含镍烧结钢中会产生复杂的富镍组织，对性能有极大的影响。即便淬火处理后，富Ni区仍然为奥氏体，富镍组织通常够强化基体并保持一定的韧性和延展性。很多情况下，通常将Cu和Ni复合添加能获得最佳的综合力学性能。

选择热处理工艺来提高烧结钢的强度时，C含量是最关键的变量。C含量由添加到粉末混合物中石墨和烧结过程中的气氛控制的，通过影响显微组织中各相的含量来影响材料的宏观性能，对于Fe-C成分合金来说，一般在碳含量在0.8wt. %时强度达到最大值，含量过高时会在晶界处和孔隙处形成网状碳化物，引起明显的脆化效果。

Mo可以极大提高烧结钢的淬透性，是Fe基粉末冶金材料中最常用的固溶强化元素，主要通过溶入铁素体或代替渗铁体中的部分Fe原子形成合金渗碳体，起到细化珠光体组织和弥散强化效果。Mo还可以促进贝氏体相变提高拉伸强度。

在粉末冶金材料中加入Cu可以起到固溶强化作用，增加材料烧结后的表观硬度和抗拉强度，同时，往往利用其在烧结时的胀大来平衡 Ni的收缩，以使材料达到零胀大、公差精密及高强度；为提高淬透性，Cu往往和预合金化粉末一起用于烧结硬化。但会导致冲击韧性一定程度的下降。Cu可以在常规烧结温度下形成液相，可以携带其他合金元素快速填充孔隙，提高合金元素均匀性和烧结密度。热处理后，Cu也增加表面硬度，但因其产生的脆化效果会降低材料韧性和强度。Cu含量过高时会降低零件尺寸的精度。