烧结工艺技术.docx

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烧结工艺技术

烧结工艺技术

烧结的基本工艺过程是将压坯装舟或放置在传送带上，送入连续式烧结电炉中，随着烧舟或传送带向前移动，粉末压坯经过预热，在预定的烧结温度下保温，然后经冷却出炉，得到烧结制品。

烧结工艺是根据烧结材料的化学成分及其性能要求确定的。

烧结工艺技术是否合理与实际生产时执行情况如何，直接决定了烧结件的组织结构和制品的最终性能。

因此，必须重视烧工艺的制定和执行。

第一节烧结前的准备

一、烧结工艺规范的检查与核实

1）待烧结的压件应符合烧结工艺卡上规定的产品名称及代号。

2）检查压件烧结所需的保护气氛的成分、压力和流量是否符合烧结工艺上的规定。

3）全面检查烧结炉的控温仪表、传动系统等是否正常，压件烧结的各段温度应调整到烧结工艺卡上的规定值。

二、压坯的检查

检查的目的是把不合格压坯在装舟前剔出。

捡查的主要内容如下：

1）几何尺寸及偏差；

2）单重（粉重不足或超）；

3）外观（掉边掉角、分层裂纹、严重拉）；

上述捡查，除外观可在装舟或摆料时逐件检查外，其余各项只能按工艺规范控制要求进行抽检。

有些项目，如压坯密度的均匀性，对烧结件的质量影响很大。

由于压坯的均匀性主要与原料粉的配方、压模结构和压制方案有关，其质量检测与控制也应在这几个工艺环节来完成，所以在烧结前的检查项目中并未包括进去，因为对半成品的这些项目的检查，只是作为成形工序检验后的一种复验。

三、装舟及摆料

根据压坯的形状和尺寸确定装舟方式。

装舟时既要做到适当多装，又要防止压坯过挤、烧结时粘结和变形。

对不同配方及密度的乐坯必须分开装舟。

1）压坯摆放方式由于压坯的强度较低，装舟时不能将压坯散乱倒人烧舟内，而要根据压坯形状和尺寸合理、整齐摆放，切忌过挤或过松、过慢或过浅。

高径比很小的压坯可分层摆放，高径比很大则单层摆放为佳。

直径差异较大的套类可采用套装，把直径小的压坯置于大件中间，这样做，既可提高装舟量，又能减少薄壁零件的变形。

过小零件（几克重的）如不好摆放，则应采用填料装舟烧结。

对于网带式连续烧结炉，压坯要松散的摆放在网带上，网带两边要留一定余量，防止压坯输送过程中从网带上掉落。

2）压坯摆放方向压坯在烧舟内的放置方向需根据其几何形状及尺寸等具体情况确定。

对径向尺寸较大或薄壁、细长件要采取立放，切忌横摆，否则烧结时会变形，造成椭圆或翘曲等废品。

对于异形零件尤要注意摆放方向，防止烧结时因压坯自重产生变形。

压坯装舟或摆料最好按与压制成形相反的方向放置，这样可以减少烧结变形。

3）烧舟要平整、完好烧舟一般由2～3毫米厚的钢板制成。

对于易变形或烧结后不再精整的零件所使用的烧舟丹底尤须平整，使烧出的零件具有良好的平直度。

已经严重变形和有裂缝透气的烧舟不宜继续使用。

4）填料装舟及封舟为了防止制品脱碳，可用配入适当比例石墨或木炭粉的氧化铝粉做填料。

氧化铝需预先经过锻烧，石墨以大的鳞片状的为宜。

填料还具有均匀传热和隔离工件防止粘结的维用。

压坯装舟后，用铁片覆盖。

有时可沿铁片四周涂敷火泥密封，再在铁片上撒少许木炭，再盖上铁盖，准备入炉。

第二节铁铜基制品的烧结工艺

一、铁铜基制品的烧结工艺与气氛

（一）烧结工艺

粉末冶金零件烧结工艺的制定，足根据零件的材料、密度、性能等要求，确定工艺条件及各项参数。

烧结工艺参数包括两个方而：

①挠结温度、保温时间、加热和冷却速度；③合适的烧结气氛并控制气氛中各成分的比例。

图7-1是铁基零件烧结示意图。

粉末冶金零件压坯完成一次烧结需要不同的温度和时间。

烧结过程通常分3个阶段：

预热、烧结和冷却。

以下根据各个温区对烧结的作用，以及烧结体在3个阶段所发生的变化进行分析。

1．预烧

为了保证润滑剂的充分排除以及氧化膜的彻底还原，预烧应有一定的时间，其时间长短视润滑剂的添加量以及压坯的大小而定。

因润滑剂的排除温度和氧化物还原温度不同，所以预烧区一股分为两个温区，即炉子中设计成两个预热带，预热带I的温度在500～600℃之间，预热带Ⅱ的温度为800～950℃之间。

为防止硬脂酸锌等润滑刑急剧挥发，引起烧结体表面开裂、起泡、翘曲变形，压坯应缓慢推入预热区。

让压坯缓慢升温，以使润滑剂逐渐分解和挥发。

可根据要求的预热时间和预热带的长度，确定推舟或网带速度。

图7-1铁基制品一般烧结规范

2．烧结

预烧之后，将压坯推入或输送至高温区烧结。

烧结温度可根据烧结组元的熔点、粉末的烧结性能以及对零件的性能要求来确定。

对于固相烧结来说，烧结温度一般以主要组元的熔点为依据确定：

T烧=（0.7～0.8）T熔

式中，T烧为烧结温度，T熔为零件主要组元的熔点。

经计算铁基零件的饶结温度在l050～1250℃之间。

具体的挠结温度还要根据烧结体的活性和对烧结零件的要求进行选择。

如采用活化烧结措施以及烧结零件有透气率的要求，可采用较低的烧结温度，如对力学性能有较高的要求或者添加了合金元素。

应采用较高的烧结温度。

3．冷却

烧结结束后，烧结零件进入冷却区，冷却到室温或设定的温度再输送出炉。

烧结钢零件从高温到室温会发生织织结构和相溶解度的变化，这些变化合影响产品的最终性能，而冷却中的这些变化与冷却速度有关。

铁基零件烧结炉通常有预冷带和水套冷却带两个冷却区。

第一冷却区的温度在850～950℃之间，称为预冷区，在预冷区烧结零件还未发生组织变化，其目的是使奥氏体在下一阶段更快地冷却到奥氏体分解温度。

进入第二带冷却区，烧结零件内的组织由奥氏体分解为珠光体。

珠光体是间隔生成的渗碳体（F3C）和铁素体的混合物。

珠光体组织细微程度与进入冷却区后烧结零件的冷却速度有关。

冷却速度越快，珠光体组织越细小。

为得到高的冷却速度可以加大水流量和加快水的流速。

冷却区水的流向应与产品前进的方向相反。

冷却区要有足够的长度，以使产品出炉的温度接近室温。

出炉温度高会使产品发黑氧化。

（二）烧结气氛的控制

为了避免粉末冶金零件压坯在烧结过程中的氧化、脱碳、渗碳等现象，烧结炉内需要通入可控的保护气氛。

铁基粉末冶金零件烧结时，由于不同阶段的烧结对气氛的要求不同，因此现代烧结炉的保护气氛是分段输入的。

各段的气氛作用和要求分析如下。

1．预热区Ⅰ段

预热区Ⅰ段是压坯中润滑剂烧除区（亦称脱蜡区）。

硬质酸锌等润滑刑在此分解、蒸发，随后烧除。

为了有利于润滑剂的烧除，此区需要氧化性气氛。

通常采用的是放热型气氛或混有空气的氮、空气混合气体。

2．预热区Ⅱ段

预热区Ⅱ段是氧化物还原区。

在进入高温段烧结之前，烧结零件中的粉末颗粒表面氧化物必须被还原、因此此段需要还原性气氛。

通常采用吸热性气氛或还原性氮基气氛。

3．烧结区

烧结区是高温区。

两个以上组元的压坯在此区域将发生合金化反应。

因此这一区的气氛必须要有维持烧结零件成分的作用。

对烧结钢而言，需要维持一定的碳势，通常采用可控碳势气氛，如吸热性气氛或添加有甲烷的氮基气氛，并通过调节气氛中CO2、H2O或CH4的含量来维持一定的碳势。

4．预冷区

对烧结钢而言，这一区为重新渗碳区。

在烧结区产生脱碳的烧结零件，可在这—区域采用渗碳性气氛．如CO、CH4含量较高的吸热性气氛或含甲烷的氮基气氛，恢复或增加烧结钢零件的碳含量。

5．冷却区

这一区的气氛主要起保护作用，防止烧结零件氧化（变黑或变蓝），以便获得正常的显微结构、性能稳定、再现性好的烧结零件。

通常采用氮气和有轻度还原的烧结气氛。

二、铁基制品的烧结工艺

（一）铁基制品烧结过程分析

铁基粉末冶金零件及制品是粉末冶金工业应用最为广泛的一类材料，其基本体系是烧结铁碳合金，也称烧结钢。

烧结钢中的主要合金元素是碳，其他还含有铜、镍、钼等合金元素。

烧结钢通常是采用铁、石墨和合金元素的混合粉经压制和烧结制成。

从各合金元素的混合粉到烧结钢，烧结生产至关重要。

烧结中的合金化、烧结体与气氛的反应以及组织结构的形成足一个复杂的过程。

我们必须加以了解，从而才能制定出合理的烧结工艺，获得合格的烧结钢产品。

图7-2Fe-C合金相图

为简单起见，以下以铁碳合金的烧结为例来分析其烧结过程。

图7-2是Fe-C合金相图。

工业纯铁的碳含量为0.02％，由纯铁点至S点为亚共析钢，碳含量为0.02％～0.77％，共析钢碳含量为0.77％，由S点至E为过共析钢，破含量为0.77％～2.11％。

依据碳添加量的不同．可得到烧结亚共折钢（中、低碳钢）、共析俐（中碳钢）和过共析钢（高碳钢）。

现以含碳量为0.77%的共析钢的烧结为例，来分析铁基合金烧结过程中的反应、合金化和组织结构的形成。

1．预烧阶段

这一阶段的温度在100～950℃之间，主要发生如下变化：

（1）气体解吸

粉末颗粒吸附的气体所含的水分在加热到100℃以后会蒸发，并被炉内的保护气氛带出。

（2）润滑剂的排除

压坯中的硬脂酸锌开始分解温度为350℃，随着温度的升高分解速度加快，400℃时会急剧分解，故该阶段不能升温过快，以防止分解气体排出过快造成产品鼓泡或开裂。

至850℃绝大部分硬脂酸锌已被分解。

（3）压坯中残余应力的消除

粉末在压制过程中会在压坯内部积聚相当大的内应力，脱模时一部分应力通过弹性后效的膨胀而消失，但还有一部分残留在压坯内部，当压坯受热时，这部分应力会通过粉末颗粒的弹性恢复而消除。

（4）氧化物的还原

铁粉颗粒表面或多或少都会存在一定程度的氧化膜，这层氧化膜必须被还原才能进行铁粉颗粒间的烧结，所以Fe-C体系的烧结多采用还原气氛。

如采用氢气，在350℃以上开始还原，而采用CO气氛，则需在750℃以上才能还原。

两种气氛都能保证铁的氧化膜在950℃以下被还原。

（5）石墨的烧损

保护气氛中若含有水，水蒸气将会与烧结体表层的碳发生反应，使石墨烧损。

而石墨烧损会降低铁合金中的碳含量。

2．烧结阶段

铁基零件的烧结温度在1050～1250℃之间。

烧结主要发生在铁颗粒之间，其规律与单元系相同。

但由于存在石墨，其对铁粉颗粒起着隔离作用，阻碍铁粉颗粒之间的接触和烧结。

为了促进烧结，可采用较细的石墨粉并提高混合的均匀性和提高烧结温度等措施。

（1）合金化

在这一阶段，除了铁粉颗粒之间的烧结外，还发生碳向铁中的扩散，即发生合金化的反应。

依据Fe-C相图，铁的相组织有铁素体（α-Fe）和奥氏体（γ-Fe），碳在铁素体中的溶解度有远低于其在奥氏体中的溶解度。

在烧结温度下，铁处于奥氏体相区，所以在碳扩散至铁中的同时也会发生铁的奥氏体转变：

α-Fe+C→γ-Fe

其转变过程如图7-3所示

（2）微观组织的变化

从相结构来看，随着烧结的进行，在奥氏体的溶解度范围内石墨会全部溶入铁中，形成碳合金化的奥氏体。

由于碳在奥氏体中的扩散速度慢，导致碳在铁颗粒中的分布是不均匀的。

很有可能集中在铁颗粒的表面，而铁粉内部含量低，甚至没有碳，其组织仍是铁素体。

另外，Fe-C的合金化是通过碳向铁颗粒内部扩散来完成的，所以在原先石墨颗粒的会留下孔隙。

因此，为了得到碳含量均匀的奥氏体，必须在高温下有足够的保温时间，以便碳在奥氏体中充分扩散。

一般烧结温度越南，保温时间越长，铁杨与石墨粉越细，则奥氏体中碳均匀化的速度越快，均匀化程度也越高。

但烧结温度过高会引起奥氏休晶粒的长大。

而且烧结设备也受到限制。

为了提高碳的扩散速度，可采用添加合合元素的方法。

3．冷却阶段

（1）奥氏体分解

在冷却阶段将会发生奥氏体的分解。

分解的温度依据合金相图，共析钢将在727℃开始，奥氏休分解成铁素体和渗碳体。

最后得到的组织符合Fe—c相图的规律，如在共析点为珠光体，亚共折区为铁索体+珠光体，过共析区为珠光体十渗碳体。

（2）石墨化

如果在烧结阶段，压坏中的石墨没有全部溶解到奥氏体铁中，这些石墨将以游离碳的形式存在于烧结体中。

冷却时游离石墨将会和石墨扩散后遗留下的孔隙一起促进Fe3C内的碳析出转变为石墨，这称为冷却阶段的石墨化，因此最终组织将存在一定量的石墨。

（3）网状渗碳体的形成

在烧结过共析钢时有可能形成网状的渗碳组织，这是因为碳的分布不均匀造成的。

如上所述，在原始铁颗粒的表面往往为高碳含量的奥氏体，而内部碳含量低，实际上还是铁素体。

表面的奥氏体实际上已经为过共析钢的成分。

这样在奥氏休分解中，晶界上将优先析出渗碳体，这样有可能形成网状的渗碳体。

为了避免网状渗碳你的形成，一般可在850～900℃保温一段时间后快冷，即采用相当于正火的工艺。

快冷会使过共析钢得到伪共析钢组织，即转变时同时析出渗碳体和铁素体，避免了网状渗碳体的形成条件。

这就是生产中为什么采用两阶段冷却的原因。

对于高碳（＞2％）的铁碳合金，可添加微量硫（0.3％～0.6％）以控制过共析钢中化合碳的含量和二次网状Fe3C的析出。

（二）烧结工艺参数对铁基制品性能的影响

1、烧结温度

烧结温度对烧结零件的性能起决定性的作用。

铁基零件的烧结温度，主要依据零件材料的成分来确定。

常见的不同成分的铁基零件的烷结温度如表7-1所示。

表中所示的是大致的温度范围，生产中根据实际情况，可在一定范围内进行调整。

选择烧结温度时还要考虑到下列问题：

铁粉细时烧结温度可略偏低；混合粉的含碳量高或压坯密度较低肘，烧结温度要适当降低以免收缩过大；对石墨加入量较低的压坯可选用较高的烧结温度。

当石墨添加量超过2％，混合粉又不太均匀时，烧结温度高于1135℃时可能产生局部共晶熔化，故烧结温度不宜高于1100℃；在混合粉中添加有铜粉时，烧结温度要高于铜的熔点（1083℃），一般选择在1100～1120℃，对于密度大于7g/cm3且添加有其它合金元素的结构零件，为促进合金化，需选用更高的烧结温度，一般在1150℃以上。

（1）烧结温度对烧结零件尺寸的影响

影响烧结零件尺寸的是烧结中的收缩与膨胀。

一般而言，提高烧结温度可以提高烧结体的收缩率，使制品密度增加。

对于铁基合金材料烧结而言，烧结收缩率随烧结温度的提高而增加。

通常，沿压制方向的收缩比垂直压制方向的收缩烧大一些（如图7-4）。

Fe-C材料在烧结过程中一般是收缩的，而Fe-Cu材料，由于铜的添加，在烧结后会引起膨胀。

为了控制烧结时压坯尺寸的变化，通常在铁一碳材料中加入一定量铜粉，当铜和石墨添加量配置适当时，在一定烧结温度下可获得最小的尺寸变化。

这对于形状复杂、精度要求高的制品具有实际意义。

Fe-Cu-C制品烧结尺寸随烧结温度的变化如图7-5所示。

影响铁基零件尺寸的因素是多方面的。

如铁粉粒度、含碳量、压坯密度、添加元素、烷结温度和烧结时间等。

要获得所要求的烧结零件尺寸，必须控制和稳定上述因素。

在上述因素稳定的条件下，测定烧结零件的收缩量或膨胀量，并以此没计模具，可达到烧结零件的尺寸精度要求。

（2）烧结温度对烧结制品性能的影响

烧结温度对各种性能的影响见图7-6。

在一定的温度范围内，烧结温度愈高面，原了扩散能量愈强。

烧结颈的形成和长大速度愈快，颗粒之间的冶金结合面也愈多。

同时孔隙也趋于减少和球化。

烧结体的强度是由颗粒之间的结合面而保证的，如果烧结体中所有的颗粒互相之间都烧结在一起，无任何孔隙，那么烧结零件的强度可以达到致密材料的强度。

因此，从烧结角度来说，提高烧结温度可以提高烧结零件的强度。

另一方面，提高烧结温度可以提高烧结体合金化的程度，如Fe-C的烧结会增加化合碳的含量，这样既消除了非化合碳游离石墨的有害影响，又增加了合金中的含碳量。

而且烧结温度的提高还可以提高碳在奥氏体中的均匀度。

这样有利于在冷却过程中形成性能良好的珠光体组织，避免因奥氏体晶粒表面碳含量高容易形成二次渗碳体的非正常组织。

所以提高烧结温度对提高烧结零件的强度和硬度。

图7-7和图7-8显示了烧结温度对Fe-C和Fe-Cu-C制品的力学性能的影响规律。

Fe-C制品（添加1.2%的石墨）的烧结温度超过1100℃时，烧结件的强度随温度升高迅速地提高。

适当提高烧结温度对于增加烧结制品的强度是有利的。

但从制品的综合性能来看，还应考虑到烧结温度对其它方面的影响。

烧结温度过高，烧结件收缩加剧，变形严重，尺寸难以控制；有时还会导致制品脱碳、晶粒长大和过烧等。

过高的烧结温度还会影响到烧结炉的寿命。

因此，烧结温度不宜过高，制品的烧结温度要选择适当，严格控制，才能确保烧结质量。

2、保温时间

在烧结工艺中，通常说的保温时间，是指压坯通过高温带的时间或在高温带停留的时间。

烧结时的保温时间与烧结温度有一定关系，即烧结温度高，保温对间短；反之亦然。

保温时间的确定，除了温度外，主要根据制品成分、单重、几何尺寸、壁厚、密度以及装舟方法（是否加填料）与装舟量而定。

铁基制品的保温时间一般在1.5～3小时。

保温时间的长短也直接影响制品性能。

保温时间不足时，一方面铁粉颗粒之间的结合状态不佳，另一方面碳和其它合金元素的均匀性受到影响。

特别是装舟量较大时．保温时间不足可能导致烧舟中心和外围的制品的组织结构产生差异。

保温时间过长，不仅影响生产效率，增加能源消耗，同时导致制品的晶粒长大或脱碳，使制品的性能下降。

在连续武烧结电炉中，制品在高温带的保提时间可按下式确定：

t=Lv/l

式中L为高温烧结带长度，cm；v为进舟时间间隔，min/舟；l为烧舟长度，cm；t为保温时间，min。

从上式可以看出，在烧结带长度和烧舟长度固定的情况下，根据要求的保温时间可算出进舟的时间间隔。

欲改变制品的烧结保温时间，只要改变进舟的间隔时间就可以了。

通常，烧结温度和推舟速度是在零件批量烧结前通过小样试烧确定的。

在一定的烧结温度下，烧结时间愈长，烧结件性能愈高。

但时间的影响远不如温度那么显著．仅在烧结保温的初期，压坯的密度随时问变化较快，后来逐渐趋向平缓（图7-9）。

烧结保温时间主要根据烧结温度来确定（图7-10）。

高温烧结时，压坯密度在很短时间内增高较多，随后变化平缓，几乎不再收缩。

烧结温度偏低时，烧结件的密度提高较慢，收缩大大减缓，因此需要采用较长的保温时间。

在确定烧结温度与时间时，为了提高生产效率，应尽量缩短烧结时间。

但为了延长炉子寿命或烧结后处理（精整及复压）的需要，又宜选择较低的烧结温度和稍长的保温时间。

3、升温及冷却速度

（1）升温速度

从制品入炉到进入烧结带这个阶段是升温预热阶段。

一般分两段进行控制，即预热I段（温度为500～600℃）、预热Ⅱ段（温度为800～900℃）。

压坯在预热带中要有足够时间以使压坯内各种添加剂充分烧除，并使氧化物得到还原。

一般预热I段温度不宜过高，预热带也不能过短，否则润滑剂挥发不于净。

还要正确控制烧舟的推进速度，以防升温太快。

加热速度过快，会使压坯内的硬脂酸锌等剧烈分解、挥发，烧结件产生起泡、裂纹或翘曲变形。

需要指出的是，压坯在预热带升温过快的现象往往是在烧舟的一部分压坯中发生的，这部分压坯是在装舟时排列在首先接触高温的地方，如方形烧舟按推进方向的最前面两个直角处部分。

这是因为烧舟在推杆式电炉中每次间歇式地推进，造成压坯在电炉中是按舟下的石墨垫板长度跳跃着前进的。

当一次推进两舟或多舟时，更会加大烧舟的跳跃距离，实质上等于提高了升温速度。

使炉中烧舟分别按着两种或多种不同的烧结温度曲线进行烧结。

实践表明，这种方法烧结出来的制品，无论尺寸收缩、外观颜色等，均会按烧舟在炉内的排列顺序呈周期性的变化，造成烧结件质量的波动。

这在工艺规程中是不宜采用的。

（2）冷却速度

制品在烧结炉中的冷却是在预冷带和水套冷却带两部分来完成的。

对于不同成分和用途的铁基制品应该采取不同的冷却速度。

为了适应各种不同的要求，烧结炉的预冷段的温度、长度和冷却水套的结构应有所差别。

目前，国内大多数生产厂尚不能定量地测定和控制冷却速度，也不能按零件装舟量的变化自动调节冷却介质的温度，只能靠调节预冷带温度和冷却水流量来稍微改变冷却效果。

铁基制品冷却一般分两段进行。

产品通过高温区后进入预冷带，发生组织转变并经水套冷却带冷却出炉。

铁基减摩材料预冷段温度一般为750～800℃，结构材料预冷段温度在850～900℃之间。

零件进入水套冷却时，要防止制品氧化。

当水套冷却带的温度低于炉内气氛露点时，在水套内壁上将出现冷凝水，致使铁基制品氧化变色。

水套温度过高，降低冷却效果，出炉后容易在空气中被氧化。

永套中冷却水流向应与产品运行方向相反，并把冷却水出口温度控制在一定范围。

铁基制品烧结后的冷却速度直接影响产品的金相组织和最终性能。

适当提高冷却速度对提高制品材质性能是有利的。

在实验室条件下，测定了共析成分铁基材料的冷却速度对组织和性能的影响（表7-2）。

由表列数据可看出，随着冷却速度提高，烧结材料的珠光体含量增加，材料的强度和硬度增高。

图7-11铁铜制品的冷却方式

冷却速度对Fe-Cu制品的性能也有一定影响。

不同铜含量的铁一铜混合粉压坯，在同一条件下烧结后，按图7-11所示的方式进行冷却时，冷却速度与抗拉强度的关系见表7-3。

从表7-3可以看出：

（1）制品中铜含量大于4％时，冷却速度对强度的影响变得显著（比较A与D）；

（2）制品采取两段冷却方式，从烧结温度到850℃之前缓冷，然后在850℃以下快速冷却，得到较好的冷却效果，能获得与由高温直接快速冷却相近的机械强度（比较B与D；B与A）；（3）制品采用二段冷却，如果在共析转变温度时冷却速度过低，尽管第二阶段选择快速冷却，制品强度仍然提高不多（比较C与D）。

4、烧结气氛

烧结气氛是烧结制品时必不可少的条件之一，对烧结制品的组织和性能均有很大影响，烧结铁基制品时，一般希望不发生氧化、脱碳、渗碳等反应，并可使铁粉颗粒表面的氧化物得到还原，因此烧结气氛应具有还原性。

还原性气氛主要有：

氢、分解氨、发生炉煤气和碳氢化合物转化气等。

烧结气氛的选择还应考虑到经济性。

上述诸气体中，以发生炉煤气和转化气最便宜，分解氨、氢比它们要贵。

上述还原性气氛的组成以及对各种铁基制品的适用情况，见表7-4

由表7-4可看出，脱碳性气氛对烧结铁基减摩零件和结构零件都不太适宜。

但目前国内铁基制品的烧结仍然普遍采用发生炉煤气和放热型转化煤气做为保护气氛。

吸热型可控气氛迄今尚未在生产中得到应用。

烧结气氛对制品的烧结质量影响很大。

相同的粉末压坯在不同气氛以及成分含量不同的同一类型气氛中进行烧结时，烧结件的尺寸、性能以及金相组织均不相同。

（1）气氛类型的影响

把含有7%铜的密度不同的Fe-Cu粉末压坯分别于表7-4所列的还原气氛中进行烧结（烧结温度1110℃，保温时间45分钟），烧络气氛对烧结件尺寸和机械性能的影响见图7-12和7-13。

可见，Fe-Cu材料在不同气氛中烧结时，其尺寸变化相差很大。

烧结材料的抗拉强度以在吸热型转化气氛中烧结者最高，精制的放热型转化气次之，在氢气及来经处理的放热型转化气中烧结的试样强度最低。

这主要是因为后两种气氛导致脱碳所效，特别是氢气，虽然它的还原性较强，但对于铁基制品却有较强的脱碳作用。

因此，铁基粉末活金生产中一般不用氢气作保护气氛。

分解氨价格较责，也易脱碳，并当混合气中残余氨较高时易使铁基制品（特别是含有合金元素Cr时）氮化，故用分解氨作铁基制品烧结气氛的也不多。

目内大多数采用木炭发生炉煤气，由于气体成分未能很好控制，问题较多，基本上为脱碳性气氛，对烧结中、高强度的结构零件难以满足要求。

（2）气体成分的影响

保护气氛影响烧结件质量者，主要是水蒸气和二氧化碳的含量。

烧结时，铁基材料的脱碳反应如下：

H2O+C=CO+H2

或H2O+Fe3C=3Fe+CO+H2

CO2+C=2CO

或CO2+Fe3C=3Fe+2CO

表7-5示出Fe-C压坯在两种不同露点的氢中烧结时制品的脱碳清况。

目前，铁基制品烧结普遍采用的放热型煤气，虽然也叫做还原性气体，实际上还原能力极小。

放热型转化煤气经过净化脱水，露点虽然降到0℃左右，但仍具有脱碳性，仅适用于纯铁、铁铜材料的烧结。

放热型煤气中含有的二氧化碳、水蒸气和氧气都属于氧化性气体。

当压坯中含有对氧有着高度活性的金属（Cr，Mn、Al、V、Ti）时，烧结气氛中即使含有极微量的氧化性气体，也会使上述合金元素氧化，从而使制品的性能降低。

烧结Fe、Cu、Mo、Ni等金属的压