本论文研究内容主要来源于与浙江永康嘉禾工具有限公司合作研发粉末冶金电动工具传动齿轮。本文主要研究了铁基粉末冶金零件的热处理工艺即表面渗碳工艺。针对现阶段传统固体渗碳工艺技术的弊端,从材料内在的属性出发,提出了粉末冶金固体渗碳烧结的思想,并以Fe-Ni、Fe-Ni-Cu–Mo、Fe-Ni-Cu-Cr-Mo为代表,对三类典型粉末系统在渗碳烧结过程中的烧结和扩散行为做了深入细致的研究,从而建立了Fe-Ni系粉末冶金零件的渗碳烧结工艺和理论的基本框架。文中得出了Fe-Ni系粉末冶金零件的固体渗碳烧结工艺符合菲克第二定律扩散理论:扩散系数是温度与碳浓度的函数,碳浓度符合指数递减规律。根据经典扩散理论,推导出渗碳烧结时的扩散系数,扩散激活能等重要参数。采用钢箔法,测量渗碳烧结时炉内的碳势并求出传递系数。此外,文中还深入研究了Fe-Ni系粉末冶金压坯在固体渗碳烧结工艺下的微观组织结构、致密化特征、硬度性能和磨损性能等,并和常规渗碳工艺做了对比分析,揭示了固体渗碳烧结工艺的独特性和优越性。