磷、碳质量分数对粉末冶金高锰无磁钢组织与性能的影响

摘要

在高锰钢合金粉中添加不同质量分数Fe₃P粉和石墨粉，采用压制烧结方法制备Fe–Mn–P–C无磁钢平衡块零件，研究了磷、碳含量（质量分数）对高锰无磁钢组织与性能的影响，并比较了Fe–Mn–P–C高锰钢与Fe–Mn–Cu–C高锰钢的性能。结果表明：添加Fe₃P粉到高锰钢粉末中可以制备出组织均匀的无磁高锰钢。烧结件的密度和硬度随Fe₃P添加量的增加而增大，当添加Fe₃P质量分数超过2%之后，烧结件的密度基本保持不变；添加质量分数3%Fe₃P的烧结件硬度最大，达到HRB 95左右。添加Fe₃P质量分数小于1%的烧结件呈现无磁特性，添加Fe₃P质量分数为2%时，烧结件呈现弱磁特性，添加Fe₃P质量分数为3%时，烧结件呈现强磁特性。烧结件的密度和硬度随着石墨添加量的增加而增大，添加质量分数0.30%石墨时，烧结件的密度超过7.30 g·cm^-3；石墨添加量小于0.30%时，烧结件呈现无磁特性；石墨添加量为0.60%时，烧结件呈现弱磁特性；石墨添加量超过0.75%时，烧结件呈现强磁特性。与Fe–Mn–Cu–C高锰钢相比，Fe–Mn–P–C高锰钢的密度相对较低，硬度和磁性与Fe–Mn–Cu–C高锰钢相当，但力学性能均优于Fe–Mn–Cu–C高锰钢。

关键词

高锰无磁钢 / 粉末冶金 / 磷化铁 / 硬度 / 石墨