整形与热处理
烧结后的零件已经具备基本的力学性能，但在尺寸精度、密度、表面状态等方面往往还不能直接满足使用要求，需要一系列后续加工——这就是粉末冶金的"最后一公里"。
后处理概览
后处理方案取决于零件的功能定位：含油轴承要"留孔"，结构件要"致密"，外观件要"好看"。选择合适的后处理组合，是粉末冶金零件设计的重要内容。
精整与复压
粉末冶金零件的尺寸精度可以通过**精整（Sizing）**大幅提高：
- 精整：在模具中对烧结件施加压力，校正常见的翘曲变形、提高尺寸精度（可控制在 IT7 级左右）并改善表面粗糙度。
- 复压+复烧（Re-pressing & Re-sintering）：对烧结件再次压制和烧结，密度可提高 5%~20%，用于高性能铁基零件（密度从 ~6.8 提高到 ~7.4 g/cm³ 以上）。
- 粉末锻造（P/F）：将烧结坯加热后在闭式模中锻造成形，消除孔隙达到全致密，用于连杆等高强韧零件。
为什么精整能提高精度？
烧结收缩和变形量存在波动，单纯靠控制烧结难以达到高精度。精整利用金属的塑性变形"强制"零件贴合模具，把尺寸公差从模具的高精度"复制"到零件上，一举两得。
浸渗
铁基粉末冶金零件残留的连通孔隙会在电镀时渗入镀液、在压力密封场景下渗漏。浸渗是将零件浸入液态物质（如硅酸盐、树脂）并加压使其填入孔隙，固化后封孔：
- 用于后续电镀、喷涂前的预处理；
- 提高气密性（如气动、液压零件）。
热处理
烧结态的铁基零件组织多为铁素体-珠光体，通过热处理可以像致密钢一样调控组织和性能，但要注意孔隙的影响：
- 孔隙降低导热速度 → 淬透性比同成分致密钢差；
- 淬火介质会渗入孔隙 → 油淬优于水淬（避免开裂和锈蚀）；
- 表面脱碳倾向更明显（孔隙内表面也会脱碳）。
常用热处理方式：
| 热处理 | 目的 | 说明 |
|---|---|---|
| 淬火 + 回火 | 提高强度和硬度 | 含铜、镍钼的预合金粉淬透性更好 |
| 渗碳 / 碳氮共渗 | 表面硬化 | 孔隙会使渗透不均，高密度件效果更好 |
| 蒸汽处理（发黑） | 表面氧化封孔、防锈耐磨 | 粉末冶金特色工艺：过热蒸汽在表面生成 Fe₃O₄，兼具封孔和耐蚀 |
| 感应淬火 | 局部表面硬化 | 适合轴类 |
增材制造件的热处理
增材制造（3D 打印）零件的组织特点是快速凝固的细小树枝晶、残余应力和各向异性，必须通过热处理消除：
- 去应力退火：消除打印残余应力；
- 固溶 + 时效：镍基高温合金（如 GH4169）的标配，溶解枝晶偏析并析出强化相；
- 热等静压（HIP）：闭合内部微小孔隙和未熔合缺陷，显著提高疲劳性能（详见烧结中的压力烧结部分）。
具体的热处理曲线可参考金属粉末栏目中各牌号的热处理制度与力学性能数据。
机加工
粉末冶金零件以"少切削、无切削"著称，但有时仍需局部机加工（横孔、螺纹等）：
- 孔隙使断屑容易，切削加工性总体良好；
- 但刀具会周期性承受"粉末-致密体"的交变载荷，刃口磨损较快；
- 切削液可能渗入孔隙，含油轴承等零件加工后需重新浸油。
表面处理
| 处理方式 | 目的 |
|---|---|
| 浸油 | 含油轴承储油，实现自润滑 |
| 电镀 / 化学镀 | 防锈装饰（先浸渗封孔） |
| 蒸汽处理 | 防锈、封孔、提高表面硬度 |
| 喷丸 | 表面强化、去除打印支撑残留 |
| 滚光 / 振动光饰 | 去毛刺、改善表面粗糙度 |
| PVD/CVD 涂层 | 耐磨（如硬质合金刀具的 TiN、AlCrN 涂层） |
典型零件的后处理路线示例
以三个典型零件为例：
| 零件 | 后处理路线 |
|---|---|
| 含油轴承 | 精整 → 浸油 → 成品 |
| 高强度结构齿轮 | 精整 → 渗碳淬火 → 喷丸 → 磨内孔 |
| MIM 不锈钢卡托 | 烧结 → 滚光/抛光 → 成品 |
| 增材制造 GH4169 承力件 | 去应力 → HIP → 固溶时效 → 机加工 → 检验 |
小结
- 精整/复压提高尺寸精度和密度，粉末锻造达到全致密。
- 粉末冶金件的热处理要考虑孔隙效应（淬透性、介质渗入）。
- 蒸汽处理、浸油、浸渗是粉末冶金特有的后处理工艺。
- 增材制造件的热处理（HIP、固溶时效）是获得最终性能的必经之路。
至此，从粉末到零件的完整流程已经走完。那么如何检验每一步的质量？请看表征与检测。