粉末冶金零件的燒結(jié)溫度

來源：www.szhongmei.com 發(fā)布日期： 2022年09月29日

粉末冶金(PM)將金屬粉末與金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末按需要的比例混合后在模腔內(nèi)壓制成型，然后經(jīng)過燒結(jié)和精整成為粉末冶金機(jī)械零件的工藝。它是一種節(jié)材、節(jié)能、投資少、見效快、沒有污染、適合大批生產(chǎn)的少、無切削、高效金屬成型工藝，已經(jīng)在汽車、摩托車、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在汽車工業(yè)中受到了特別的重視。近年來，使用粉末冶金(PM)工藝制造的應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)的零件在持續(xù)增，是由于PM工藝制造的零件有許多重要獨特的優(yōu)點，它能降低成本、改進(jìn)使用性能、減輕零件的重量及保護(hù)環(huán)境。

粉末冶金技術(shù)可以生產(chǎn)用普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有某些特殊性能的材料和零件，粉末冶金零件的殘余多孔結(jié)構(gòu)使其具有自潤滑性和隔音性。雖然PM工業(yè)的初衷之一是消除所有的機(jī)加工，但是這個目標(biāo)還沒有達(dá)到，大多數(shù)零件是“接近成形的形狀”，仍然需要精加工獲得要求的精度及表面粗糙度。然而由于粉末冶金材料的結(jié)構(gòu)不同于鑄件和鍛件，因此它們的加工性能也有其特殊性。

一、PM零件的性能及加工難點

1、機(jī)械性能

多孔結(jié)構(gòu)是PM零件得到廣泛應(yīng)用的特性之一。包括可加工性在內(nèi)的PM零件的大部分性能不僅與其合金化學(xué)成分相關(guān)，而且和多孔結(jié)構(gòu)的孔隙度相關(guān)。許多結(jié)構(gòu)零件的孔隙度多達(dá)15%～20%，用作過濾裝置的零件的孔隙度可能高達(dá)50%。而鍛造或HIP(熱離子壓鑄)零件孔隙度為1%或更少。HIP材料適宜在汽車和飛機(jī)里應(yīng)用，因為它們能獲得更高的強(qiáng)度水平。

PM材料的抗拉強(qiáng)度、韌性和延伸率隨著密度的增加都會增加，但因降低了PM材料的多孔性對刀尖的危害作用，使其可加工性反而提高了。增加材料的孔隙度能提高零件的隔音性能，在標(biāo)準(zhǔn)零件里普遍存在的阻尼振蕩在PM零件里減少，這對機(jī)床、空調(diào)吹風(fēng)管和氣動工具很重要。另外，孔隙度高對自潤滑齒輪也是必要的。

2、加工難點

雖然PM零件只需少量的加工，但是加工PM零件是極其困難的，這主要是由于PM材料的多孔性結(jié)構(gòu)引起的，多孔結(jié)構(gòu)降低了刀具的使用壽命。

多孔性導(dǎo)致刃口的微觀疲勞。當(dāng)?shù)毒邚目椎焦腆w顆粒往復(fù)移動時，刀尖持續(xù)受沖擊。持續(xù)的小沖擊會導(dǎo)致切削刃上產(chǎn)生小的裂縫，這些疲勞裂紋逐漸增大直至切削刃微崩。這種微崩一般很細(xì)小，通常表現(xiàn)為正常的磨料磨損。

多孔性還會降低PM零件的導(dǎo)熱性。刀具在切削時切削刃上的溫度很高，并會引起月牙洼磨損和變形。內(nèi)部相連的多孔結(jié)構(gòu)提供切削液從切削區(qū)域排出的通路，會引起熱裂紋或變形，這在鉆削里尤其嚴(yán)重。

內(nèi)在的多孔結(jié)構(gòu)引起的表面面積增加還會使熱處理時發(fā)生氧化和(或)碳化，而這些氧化物和碳化物很硬很耐磨。

由于孔隙的存在，在較小的面積內(nèi)其硬度值也有一定的波動。即使測得的宏觀硬度為HRC20~35，但組成零件的顆粒硬度會高達(dá)HRC60，這些硬顆粒會導(dǎo)致嚴(yán)重而急劇的刃口磨損。

很多PM零件熱處理后更硬，強(qiáng)度更高。燒結(jié)和熱處理技術(shù)以及所使用的氣體，會使PM零件表面含有硬且耐磨的氧化物和(或)碳化物。

零件里夾雜物的存在也是不利的。加工中，這些顆粒會從表面拉起，當(dāng)它們從刀具前面擦過時在零件表面上形成擦傷或劃痕。這些夾雜物通常很大，在零件表面留下可見的孔。另外，碳含量不均導(dǎo)致了可加工性的不一致。例如，F(xiàn)C0208合金含碳量為0.6%～0.9%，含碳量為0.9%的材料相對較硬，刀具壽命低;而切削含碳量為0.6%的材料，刀具能得到較高的使用壽命。

二、PM材料的獨特處理技術(shù)

為了提高粉末冶金零件的切削性能，粉末冶金行業(yè)已對材料采取了獨特的處理技術(shù)。表面多孔結(jié)構(gòu)經(jīng)常通過浸滲被封閉，故通常需要運用自由切削。近來已經(jīng)開始使用的粉末冶金新技術(shù)可以增加粉末潔凈度并能降低熱處理時氧化物和碳化物的產(chǎn)生。

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