粉末冶金机械零件实用技术.pdf

标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 [General Ination] 书名粉末冶金机械零件实用技术 作者周作平 申小平编著 页数527 SS号11571810 出版日期2006年01月第1版 封面 书名 版权 第一章 概论 第一节 粉末冶金发展历史概述 一、粉末冶金的基本概念 二、粉末冶金发展史上的三个重要标志 三、粉末冶金在现代技术和国民经济中的作用 第二节 粉末冶金机械零件制造工艺特征 一、粉末冶金机械零件传统制造工艺 二、粉末冶金机械零件制造的新工艺、新技术 三、用粉末冶金工艺制造机械零件的技术经济特征和优先选择原则 第三节 粉末冶金减摩零件和结构零件 一、粉末冶金减摩零件的发展和应用 二、粉末冶金结构零件的发展和应用 三、粉末冶金机械零件的经济评估 四、粉末冶金机械零件的产品开发和营销 第一篇 粉末原料 第二章 金属粉末 第一节 金属粉末性能 一、粉末与粉末体 二、粉末粒度分类和粒度分布 三、粉末形状 四、金属粉末化学成分 五、金属粉末工艺性能 第二节 铁铜基粉末原料制备方法简介 一、机械粉碎法 二、熔融液态金属和合金雾化法 三、金属化合物还原法 四、电解法 五、羰基化合物热离解法 第三章 机械零件用金属粉末原料的主要生产方法 第一节 固体碳还原法生产铁粉 一、还原法基本原理 二、还原法生产海绵铁工艺 三、海绵铁的二次精还原 四、还原铁粉国家标准 五、铁粉标准中主要参数的含义 第二节 水雾化法生产金属铁粉 一、雾化法生产金属粉末的基本原理 二、喷嘴结构 三、雾化法制取金属钢铁粉末 四、雾化工艺参数和金属液的内在性质对粉末粒度和形状的影 响 五、水雾化铁粉和还原铁粉性能比较 第三节 低合金钢铁粉末的生产 一、水雾化法生产低合金钢粉 二、扩散黏结法部分预合金粉的生产 三、共还原法制取铁钼合金粉 第四节 国外主要金属粉末公司钢铁粉末品种和性能简介 一、还原铁粉品种和性能 二、雾化纯铁粉品种和性能 三、预合金粉品种与性能 四、扩散黏结部分预合金粉品种和性能 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 五、预合金化高合金钢粉品种和性能 第五节 雾化青铜粉和电解铜粉的生产 一、气雾化6-6-3青铜粉工艺 二、水溶液电解法生产铜粉 第六节 钢铁粉末主要工艺参数检测方法 一、粉末的验收与取样 二、铁粉化学成分测定 三、氢损值测定 四、金属粉末中酸不溶物测定 五、金属粉末粒度组成的测定 六、金属粉末松装密度的测定 七、金属粉末流动性的测定 八、金属粉末压缩性的测定 九、金属粉末的成形性 第二篇 成形技术和模具模架 第四章 粉末冶金成形技术基础 第一节 压制过程力的分析 一、压制压力 二、侧压力 三、外摩擦力和压力损失 四、脱模压力 五、压力中心 六、精整压力 第二节 粉末在压制过程中的变化规律 一、压制过程中粉末的运动和粉末的变形 二、压制压力和压坯密度、强度的关系 三、单轴向钢模压制压坯密度的不均匀性分布 四、调整压坯密度分布的压制方式选择 五、多台阶压坯密度均匀分布的遵循原则 第三节 压制工艺 一、配料及其计算 二、混料工艺及影响因素 三、手动压制中的称料、装料 四、自动压制中的称料、装料 五、压制过程控制 六、脱模 七、压坯质量控制及检查 八、压坯密度、密度分布对烧结制品质量的影响 第五章 粉末冶金零件设计 第一节 粉末压坯形状设计 一、压坯形状的分类 二、压坯形状的设计 三、特殊压坯形状的设计 四、组合成形法简化压坯复杂形状的设计 五、不同压坯形状压制面的选择 第二节 粉末压坯密度设计 一、密度大小的设计 二、密度均匀性的设计 第三节 压坯尺寸及精度设计 一、压坯的尺寸限制 二、尺寸及位置精度设计 第六章 粉末冶金成形模具与模架（Ⅰ） 第一节 粉末冶金成形压机的基本要求与选择依据 一、基本要求 w w w . b z f x w . c o m 二、选择依据 第二节 粉末冶金模架的作用及分类 一、模架的功能及特点 二、模架和模具的构成关系和基本动作 三、粉末冶金专用成形模架的类型 第三节 常见粉末冶金成形模架 一、普通压机用成形模架 二、粉末冶金专用压机拉下式成形模架 三、粉末冶金专用压机顶出式成形模架 第七章 粉末冶金成形模具与模架（Ⅱ） 第一节 成形模具结构设计 一、成形模具结构分类 二、成形模具结构设计原则 三、成形模具结构设计步骤 第二节 成形模具结构方案 一、普通成形模结构基本方案示例 二、特殊成形模结构基本方案示例 第三节 压模自动化机构的设计 一、浮动机构 二、脱模复位机构 三、自动装粉机构 第八章 粉末冶金成形模具与模架（Ⅲ） 第一节 普通压机用成形模具结构示例 一、等高压坯模具结构示例 二、带台阶压坯模具结构示例 第二节 粉末冶金专用压机用成形模具结构示例 一、一个台阶压坯模具结构示例 二、多台阶压坯模具结构示例 三、特殊形状压坯模具结构示例 第九章 精整模具 第一节 精整、精压和复压 一、精整 二、精压 三、复压 第二节 精整模具模架结构设计 一、精整模的基本要求 二、精整模结构设计 三、精整模架类型 第三节 精整模结构与动作示例 一、通过式精整模结构 二、全精整式精整模结构 第十章 模具主要零件设计 第一节 成形模具主要零件结构设计 一、阴模设计 二、芯棒设计 三、模冲设计 第二节 精整模具主要零件设计 一、阴模设计 二、芯棒设计 三、模冲设计 第三节 模具主要零件尺寸设计 一、模具尺寸计算步骤 二、模具参数选择 三、模具尺寸计算方法 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 第四节 典型产品零件设计计算示例 一、柱面零件 二、带台零件 第十一章 粉末冶金模具制造 第一节 模具制造的一般要求 一、模具的使用状况 二、模具制造的要求 第二节 模具主要零件材料的选择 一、阴模常用材料的选择 二、芯棒常用材料的选择 三、上下模冲常用材料的选择 四、模套材料的选择 第三节 模具主要零件材料的成分及热加工工艺 一、硬质合金 二、钢结硬质合金及热加工工艺 三、高速钢及热加工工艺 四、高合金工具钢及热加工工艺 五、低合金工具钢及热加工工艺 六、碳素工具钢及热加工工艺 七、合金结构钢、碳素结构钢及热加工工艺 第四节 模具主要零件制造工艺 一、机械加工 二、特种加工 三、模具主要零件制造工艺流程 四、模具零件的典型加工工艺举例 第五节 提高模具寿命的方法 一、研究和选用新型模具材料 二、改进热处理工艺方法 三、模具表面涂覆处理 四、电火花表面强化 第六节 模具零件的检测方法 一、性能检测 二、外观质量检测 三、尺寸、形状和位置公差检测 四、合模检查 五、产品验收 第十二章 模具的安装和调试 第一节 模具的安装 一、安装要点 二、安装前的准备工作 三、安装程序 第二节 模具的调试 一、调试要求 二、调试程序 第三节 试模出现的主要缺陷与调整 一、压坯密度不符合工艺要求 二、尺寸不符合要求 三、形位公差超差 四、外观不合格 第四节 精整中常见的质量问题及解决方法 一、尺寸精度及形位公差不合格 二、表面缺陷 三、精整时的润滑问题 第五节 常见的模具损坏类型及分析 w w w . b z f x w . c o m 一、模具损坏类别 二、模具损坏分析 第三篇 烧结、材料和后处理技术 第十三章 烧结基本原理和烧结技术 第一节 烧结概述 一、烧结的概念及其在粉末冶金工艺中的重要性 二、烧结的分类 第二节 烧结的基本原理 一、烧结过程热力学基础知识 二、烧结机构简介 三、固相烧结 四、液相烧结 五、活化烧结 第三节 铁基零件烧结技术 一、铁基零件烧结技术的特点 二、铁基零件烧结过程的三个基本阶段 三、铁基零件烧结和冷却过程中组织机构的变化 四、铁基减摩零件和铁基结构零件烧结工艺参数的差异 第四节 烧结气氛 一、铁基零件生产中保护气氛的选择原则 二、铁基生产中常用烧结保护气氛及技术经济评述 三、气体的净化和干燥剂的应用与再生 第五节 烧结装备 一、粉末冶金烧结工艺对烧结炉的基本要求 二、铁铜基零件生产中常用烧结炉类型 三、铁基零件烧结炉烧结过程的正常运行和故障分析 第十四章 粉末冶金减摩材料和制品（含油轴承）制造技术 第一节 粉末冶金减摩零件的材料特性 一、减摩零件与结构零件的应用功能与制品品种 二、对减摩零件的性能要求 三、粉末冶金减摩零件的性能特点 第二节 影响铁铜基含油轴承减摩性能的因素 一、孔隙的影响及孔隙度确定 二、粉末粒度的影响 三、显微组织结构的影响 四、润滑剂的影响 第三节 固体润滑剂的应用 一、石墨和二硫化钼的应用 二、硫及硫化物的应用 三、其他润滑剂的应用 第四节 铁基含油轴承制造工艺 一、铁基含油轴承材料系列 二、含油轴承制造工艺过程中的质量控制 第五节 青铜基含油轴承制造技术 一、青铜基含油轴承特点和应用 二、青铜基含油轴承材料成分 三、烧结青铜含油轴承孔隙的形成机制及其控制 四、青铜基含油轴承制造工艺 五、青铜基含油轴承的储油性和供油性 六、提高质量的工艺措施 第六节 烧结金属石墨材料和带钢背的复合减摩材料 一、金属石墨材料 二、带钢背的复合减摩材料 第十五章 铁基结构零件致密化技术 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 第一节 铁基结构零件发展、应用和技术经济优势 一、铁基结构零件的发展和国内现状 二、铁基结构零件应用的主要领域 三、铁基结构零件的技术经济优势 第二节 铁基结构零件密度和材料力学性能的关系 一、密度与孔隙度 二、孔隙度、孔隙形状、大小、分布与力学性能的关系 三、孔隙对材料物理性能的影响 四、提高密度的传统方法简介 第三节 复压复烧技术 一、复压复烧技术的提出及其应用 二、复压复烧技术的工艺控制 三、复压复烧技术的技术经济评述 第四节 熔渗技术 一、熔渗技术在粉末冶金制品生产中的应用特点 二、铁基结构零件熔渗工艺 三、铁基结构零件熔渗技术的工艺参数控制 第五节 温压技术 一、温压技术的工艺特征 二、影响温压技术致密化和强韧性的因素及其分析 三、温压技术工业化发展前景 第六节 金属注射成形技术 一、金属注射成形技术的工艺特征和发展前景 二、金属粉末注射成形喂料的制备 三、注射成形 四、注射成形坯的脱黏（脱脂） 五、金属注射成形坯烧结 第七节 粉末预成形坯热锻技术 一、粉末冶金预成形坯热锻工艺的特点和应用 二、粉末冶金预成形坯的设计和生产 三、粉末预成形坯的锻造作业 四、粉末预成形坯热锻材料的力学性能 第十六章 铁基结构零件合金化技术 第一节 铁基材料基础知识 一、铁－碳相图在铁基材料中的应用 二、固溶体和固溶强化 三、合金元素在铁基材料中的强化作用 四、合金组织不均匀性引起的材料力学性能的波动 第二节 合金元素选用原则 一、粉末冶金零件合金化过程中应考虑的一些工艺因素 二、不同粉末冶金工艺选用合金元素的原则 第三节 铁基粉末冶金引入合金元素的方法 一、混合法 二、黏结扩散法引入合金元素 三、用雾化法制成预合金粉 四、熔渗法引入合金元素 五、热处理等后续处理过程引入合金元素 六、多元合金化应用 第四节 铁基结构零件材料系列 一、烧结碳钢系列 二、烧结铜钢系统 三、烧结镍钢系列 四、烧结低合金钢材料 五、高耐磨高合金钢材料 w w w . b z f x w . c o m 六、烧结不锈钢材料 第十七章 铁基材料热处理和表面处理 第一节 热处理基础知识 一、热处理概念及其应用 二、钢在加热时的奥氏体化 三、奥氏体晶粒大小及其控制 四、过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 五、过冷奥氏体转变产物的组织与性能 第二节 热处理强化在铁基粉末冶金机械零件中的应用 一、铁基结构零件热处理工艺特点 二、铁基结构零件常用热处理工艺类型 三、铁基结构零件的直接淬火回火处理 四、铁基结构零件的表面热处理高频淬火 五、铁基结构零件化学热处理渗碳和碳氮共渗 第三节 烧结硬化工艺和烧结硬化钢 一、烧结硬化工艺的提出 二、烧结硬化工艺合金化的影响 三、烧结硬化钢与烧结低合金钢淬火热处理性能比较 第四节 铁基零件的蒸汽处理 一、蒸汽处理的应用 二、蒸汽处理的基本原理和反应 三、蒸汽处理中常见质量故障的分析及其解决措施 四、蒸汽封孔气密性处理 附录 附录Ⅰ 铁铜基粉末冶金机械零件国家标准目录 一、金属粉末及其理化与工艺性能检测标准 二、铁铜基材料及其相关性能检测标准 附录Ⅱ 粉末冶金成形压坯面积和体积的计算方法 一、规则形状和非规则形状面积计算法 二、压坯体积计算法和浮重称量法 附录Ⅲ 硬度测定和硬度值的换算 一、布氏、洛氏、维氏硬度测量 二、洛氏硬度HRC与其他硬度及强度换算表 三、洛氏硬度HRB与其他硬度及强度换算表 附录Ⅳ 常用模具材料及其热处理参数 一、常用冷作模具钢钢号及化学成分 二、常用模具钢的热处理工艺参数 三、常用硬质合金牌号、化学成分和物理－力学性能 附录Ⅴ 美国MPIF标准35“粉末冶金结构零件材料标准”2000年版介绍 一、烧结铁与烧结碳钢 二、烧结铁铜合金和烧结铜钢 三、烧结铁镍合金和烧结镍钢 四、烧结低合金钢 五、烧结硬化钢 六、扩散合金化钢 七、烧结渗铜铁和烧结渗铜钢 八、烧结不锈钢－300系列合金 九、烧结不锈钢－400系列合金 十、烧结黄铜、烧结青铜及烧结锌白铜 参考文献 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 第 一 章 概论 第一节 粉末冶金发展历史概述 一、粉末冶金的基本概念 世 粉末冶金是一门古老技术，又是一门涉及化工、冶金、材料、机械等多学科，在 纪获得快速发展的新兴的技术。早在纪元前一段漫长的历史中，就有了制陶技术；将铜矿物 还原铁矿石制取块铁，后经粉碎锤打制成铁器工具和兵器。到了 和锡矿物混入木炭屑置于陶罐中，在陶窑内还原获得青铜粒，经锤打制得青铜器物；用木炭 世纪，欧洲出现铂制品 生产过程，先是制造出纯的海绵铂粉，经研碎、压制，然后用火罐封住，风火炉加热得到烧 结产物，经锤锻制成铂制品。 上述所有这些制取金属或合金、铂制品等的方法，都有一个共同的特点，就是没有经过 高温熔炼过程。也就是说在人类尚未发明高温熔炼技术制得熔融金属之前，就已经在使用一 种技术制造金属器具了。这种未经熔炼通过先制造出金属粉状物，后经低于金属熔点温度以 下通过固结制取金属材料和制品的工艺过程，称做古老的粉末冶金技术。 这一古老技术经过长期的探索、演绎，到了世纪初，成功地制出了用熔炼方法难于 制备的高熔点白炽灯钨丝，这标志着近代粉末冶金技术的诞生。人们把这一技术定义为粉 末冶金是研究制取各种金属粉末，通过成形与烧结过程和必要的后续处理，最终获得各种材 料和制品的技术。 原料粉末经必要的预处理，如物料配比、混合，通 粉末冶金的典型工艺过程是①原料粉末的制取，包括金属粉末、合金粉末、金属化合 物粉末以及包覆粉末等，研究制备这些粉末的工艺方法，以及为后续成形和烧结所要求的各 种性能特征，同时评估它们的经济性； 过不同成形技术以获得具有一定形状和尺寸的压坯，包括板、棒、管、丝等型材，或者直接 成形为如齿轮、链轮、棘轮和各种套类等最终零件形状的坯件。成形技术中用得较为广泛的 是模压成形。其他成形方法有粉末轧制、注射成形、等静压成形等；③将坯件在低于基体金 属熔点温度下加热，这个过程称做烧结，是粉末冶金工艺中最为关键的工序。坯件通过烧 结，才使成形过程中粉末颗粒间的机械啮合，变成烧结后颗粒固结成的晶体结合，以赋予坯 件最终的物理和力学性能。而后续处理技术，如浸渍、精整、少量切削加工、热处理等，则 是为了应用需要而进行的相关作业，以便更好地满足现代工业技术领域对材料及制品的 要求。 二、粉末冶金发展史上的三个重要标志 世纪冶 粉末冶金虽然是人类历史上最早制得如铁、青铜等金属材料的技术，但随着 世纪初，用粉末冶金工艺制成了白炽灯钨丝，才使粉末冶金这一古老技术重新 金炉技术的发展，采用熔炼方法能够大批量地生产钢铁和有色金属，而使粉末冶金工艺逐渐 被熔铸技术所取代，并在相当长一段时间内，这一传统工艺慢慢被人们所淡漠而停滞不前。 一直到了 世纪获得了快速的发展。 年用粉末冶金工艺制得白炽灯钨丝作为现代粉末冶金技术发展的标 受到重视，并且在整个 我们把 ～ w w w . b z f x w . c o m 一传统的古老技术获得了新生，并且在 世纪 年代发展 志。现代粉末冶金技术发展经历了三个重要历史阶段。 第一阶段采用粉末冶金技术，能够生产出用熔铸方法等其他技术无法制得的各类材料 和制品。即粉末冶金是惟一可以制取这些材料和制品的技术方法，如由钨矿石制取纯钨粉、 钨粉成形为棒条，通过烧结、锤锻和拉丝，奠定了现代粉末冶金一个相当完整的工艺技术过 程。白炽灯钨丝作为电光源的新材料，给人类长夜带来了光明，是一个划时代的进步。随后 许多难熔金属材料钨、钼、钽、铌等无不都是以粉末冶金为惟一的工艺方法，使粉末冶金这 年代，这一独特的工艺技术成功地制造了 硬质合金。用粉末冶金工艺制作的硬质合金刀具，比工具钢制作的切削刀具，切削速度和刀 具寿命等提高了数倍甚至数十倍，也使一些难加工的材料可以进行加工。所以，硬质合金的 出现，被誉为机械加工业的一次革命。正是由于用粉末冶金制得了难熔金属和硬质合金等一 系列熔铸方法难于制备的高熔点、高硬度等许多新型材料，从而奠定了它在材料科学领域中 的地位。 世纪二三十年代，用粉末冶金工艺成功制得多孔含油轴承。首先是青第二阶段在 铜基含油轴承，不久又采用廉价铁粉制成铁基含油轴承，并且很快在汽车工业、纺织工业等 领域广泛应用。随后随着铁粉质量不断提高，成形和烧结技术不断完善，进一步开发出高密 度、高强度、形状复杂、精度又高的各类粉末冶金结构零件，使粉末冶金技术成为高效节 能、节材、无切削和少切削的新型加工工艺，成为整个粉末冶金技术领域中产量最大，应用 面最广的一个产业部门。 如今，在国际粉末冶金发展的年度报告中，由于硬质合金和难熔金属材料等许多材料分 别以专用名词冠名和评估，所以在粉末冶金年度报告中，常将铁、铜基等机械零件的快速发 展作为粉末冶金发展的主要评估对象，并在许多粉末冶金设计手册、名词术语词典等著作中 也常常以铁铜基等机械零件为主要内容加以论述。 世纪五六十年代以后，粉末冶金技术被化工、冶金、材料、机械等学科第三阶段 的科技工作者和生产企业关注和重视，学科之间互相渗透，开发出如粉末高速钢、粉末超合 金、金属陶瓷、弥散强化材料、纤维增强材料等新材料，以及注射成形、粉末锻造、等静压 制、温压技术等新工艺。随着现代技术经济对各类新材料、新产品的需求，粉末冶金技术还 将向更高水平、更广阔的领域拓展。 三、粉末冶金在现代技术和国民经济中的作用 粉末冶金从学科来讲，属于材料科学范畴，但实际涉及的领域十分广泛，是一门跨化 工、冶金、材料、机械等多学科的综合技术，在现代工业发展和国民经济中起着不可缺少的 作用。特别是对于许多特殊材料，诸如难熔金属材料，工具材料中的硬质合金、金刚石和立 方氮化硼等超硬材料，原子能工程材料中的核燃料元件、弥散强化型复合材料，反应堆中结 构材料、减速材料、控制材料、屏蔽材料，耐热材料中的粉末镍基超合金、钴基超合金、高 温氧化物基和碳化钛基的金属陶瓷，高密度钨铜合金，以假合金形式出现的高压电触头材 料、高温磁性材料、金属电热材料等材料中的大部分，只能用粉末冶金制造。可以说，现代 科学技术的发展，现代文明的许多成就，缺少了粉末冶金技术是不可想像的。 世纪 粉末冶金的另一特征及其在技术经济中显示出来的生命力，在于从 起来并不断完善的制造各种机械零件的无切削或少切削的机械加工工艺，它和传统的机械加 工工艺如铸、锻和切削加工工艺比较，用粉末冶金技术制造的机械零件，具有节材、节能、无 污染、投资少、见效快等特点，并具备大批量生产的高效金属成形技术，在汽车零部件工业的 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 传统粉末冶金机械零件基本工艺流程图 传统粉末冶金工艺制造机械零件的技术要点是成形技术和材料烧结技术。根据零件不同 种类而各有侧重。例如生产以减摩功能为主的含油轴承，其形状主要为轴套类或球形状，成 形过程比较简单，侧重点是如何获得良好减摩性能的材料。因此，对材料成分、烧结工艺和 后续处理应予以重视。而结构零件，特别是形状复杂、精度要求高的机械结构零件，不仅对 成形技术和装备水平要求很高，而且对材料的致密化、合金化、热处理等材料科学提出了很 高的要求。 传统粉末冶金机械零件的成形技术主要为封闭式钢模模压成形，适合于大批量高效率生 产。根据零件形状复杂程度，模压成形的难易差距很大。以减摩功能为主的含油轴承，成形装 备投入较少。而形状复杂和精度要求高的多台阶零件，为了求得密度上的均匀，必须设计和加 工各类模架装置和相对应的压机动作。因而，模具模架的设计、加工和精密压机的配置及机械 设计人员和现场技术管理水平，成为衡量一个企业产品开发能力和质量、水平的关键。 烧结是所有粉末冶金材料和制品生产中最重要的工序之一。通过烧结过程，粉末颗粒间 才能发生黏结、扩散、迁移和凝聚再结晶等一系列复杂的物理化学过程，最终使粉末颗粒由 成形过程中的机械啮合变成烧结后的晶体结合。同时，随着烧结后期冷却速率不同，而得到 不同组织结构和力学性能的制品。 压坯烧结后选择适当的后处理是必要的。进行精整等处理可以进一步提高制品精度等级 传统工艺仍然是生产这类零件的最主要方法。图 基本流程。 第二节 粉末冶金机械零件制造工艺特征 发展中，提供了如齿轮、链轮、凸轮、棘轮等大量优质的结构零件，含油轴承和耐磨、耐腐蚀 零件等。粉末冶金制造各类机械零件的技术经济上的优势，已为众多工业部门认可。除汽车工 业外，包括摩托车在内的其他交通机械、农业机械、纺织机械、办公机械、电动工具、家电产 品等，都在大量采用粉末冶金机械零件。随着近二三十年粉末冶金新工艺、新技术的不断涌现 和完善，如注射成形技术、粉末锻造技术、温压技术等，又进一步拓宽了产品品种和应用领 域，促使粉末冶金企业生产出更多、更好的零部件，以满足各类机械零件日益增长的需求。 一、粉末冶金机械零件传统制造工艺 在众多的粉末冶金材料和制品中，粉末冶金机械零件产量最大，品种最多应用面最广， 也是近几十年新工艺、新技术不断发展和应用，取得成效最为明显的。尽管如此，粉末冶金 示出了传统粉末冶金机械零件制造工艺 w w w . b z f x w . c o m 传统压制 年代出现，以制造接近致密化机械零件而受到重视。用粉末 图 或零件最终形状。进行各种热处理，可以进一步发挥材料潜能，大幅度提高其力学性能。此 外，还有其他如浸渍处理、蒸汽处理、涂覆处理、光整处理等。后处理应根据零件最终要求 进行选择，如处理得当，在提高零件的使用性能和外观质量上能取得满意的效果。 二、粉末冶金机械零件制造的新工艺、新技术 在用传统粉末冶金工艺开发机械零件过程中，碰到了一些难于突破的技术上的困难。如 烧结工艺制造的零件，内部都残留有孔隙，一次压制密度仅能达到相对密度 左右（实际密度为左右），采用复压复烧工艺，虽能将相对密度提高到 料，使许多产品的开发受到限制。于是，针对材料致密化为主要目标的新技术 ，和致密材料仍有一定差距，零件的力学性能仍低于同成分的致密材 粉末锻造应 运而生。该方法是目前生产高强度汽车连杆的主要方法。近十年，以一次压制 烧结达到密度 的温压技术，受到广泛关注，并在许多零件开发上得到应用。又如，一些形状 很复杂的零件，采用模压成形很困难，因而发展了与塑料成形工艺相似的注射成形技术等。 粉末锻造 世纪粉末锻造技术在 锻造制造的如汽车连杆等承受高负荷、高速度的零件，其疲劳强度、韧性和冲击值等主要性 能指标，大大高于传统粉末冶金工艺制造的材料。 中示出在粉末锻造技术中应用最多的 粉末锻造的工艺实质是传统的金属材料精密模锻工艺和粉末冶金工艺相结合的一种新的 成形技术，包括了用传统粉末冶金工艺制造预成形坯和随后的预成形坯锻造（分为粉末锻 造、烧结锻造和锻造烧结三种粉末锻造工艺）。图 粉末热锻工艺流程图。 粉末热锻工艺流程图 从上述工艺流程中可以看出，热锻之前主要由传统粉末冶金工艺制作，粉末冶金工艺的 一系列优点能得到充分发挥，如能精确地控制坯件重量，因而粉末热锻可制得无飞边的锻件制 品。同时预成形坯形状可以制作成与最终锻件形状相似或相近；或者形状虽和最终锻件相差较 大，但可设计成使材料在锻造中容易发生流动。如汽车发动机差速器行星齿轮（伞齿轮）的生 产，设计的预成形坯形状简单，在粉末热锻时，易发生侧向流动，最终锻成伞齿轮形状。 粉末锻造中，在发生形状变化的同时，伴随着材料的致密化过程。即粉末锻造是遵循质 量不变的原则，它既可以使形状简单的预成形坯在锻造中，实现材料发生侧向流动的镦锻 （镦粗），同时也可以制成与最终形状相接近的，锻造中仅发生轴向压缩的类似于热复压作 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m ，和复压复烧工艺制得的 一般大于 是 能，粉末锻造零件还需要进行正火或淬火 ， 硬 度 大 于 ，硬度大于 。淬火 。正火或淬火 大高于传统粉末冶金工艺制造的水平。 粉末锻造技术经历了近半个世纪的发展，在粉末冶金工业发达国家，已能批量生产以汽 车连杆为代表的高强度零件，因而极大地增加了粉末冶金机械零件与铸锻、切削加工等传统 工艺制造零件的竞争能力。 温压工艺 到 正如前述，传统粉末冶金工艺的一次压制密度，根据粉末品种和质量不同，目前只能达 ，而温压工艺一次压制密度就能高于 密度相当。但复压复烧工艺需两套模具，二次烧结，且形状复杂的多台阶零件复压复烧技术 实施起来难度较大。温压工艺的成本比复压复烧工艺和熔渗工艺要低，被认为是一种能有效 制取高密度零件而具有良好前景的新工艺。 年的粉末冶金国际会议上首次发布，从公布至今仅十年左右，被认为温压工艺在 世纪年代以来粉末冶金技术取得的最重要的一项技术进步，被誉为铁基粉末冶金零 件应用的新纪元。它首先在电动工具零件、农机零件上得到开发。在汽车零件上，尚限于如 自动变速器的涡轮毂和手动变速器的同步齿环等。在发动机零件中之所以尚未大量应用温压 成形的零件，主要原因是包括耐磨性在内的力学性能尚没有充分把握，以及保证尺寸精度的 专用技术还未完善。开发力学性能要求更高的零件，如将温压工艺用于制造发动机连杆，已 为一些具有实力的开发商所注目。据资料报道，用温压工艺能制造出性能与粉末锻造连杆相 近，而成本较低的汽车发动机连杆，包括要求耐磨性和疲劳性能等基本力学性能和高尺寸精 度的发动机凸轮、链轮等已进入应用阶段。这表明温压工艺在应用上已有了重大突破。 时流 温压工艺的成形装备仍采用粉末冶金成形压机，单轴向钢模压制。区别仅在于温压用粉 末原料粒度组成和需加入适当的润滑剂，制成黏结处理混合粉料，以获得在 ℃以内。在实际生产中，波动可能大一些。 动性和压缩性均好的温压用粉料。在压制时，需对装粉料仓、粉料输送系统、装粉靴加热。 粉末温度的控制和易操作性及模具恒温是比较关键的因素。在压机上配置有粉末和阴模、模 冲、芯棒等加热系统。为保证粉末各部分温度均匀，目前主要采用感应加热，模具一般用电 阻加热。粉末与模具温度波动最好控制在 示出了温压工艺流程。图 业。而致密材料的精密模锻，它既遵循质量不变的原则，同时还遵循体积不变的原则。所以 在锻造中材料必须发生侧向流动的镦粗过程，而不能单纯在高度方向上实行径向尺寸不变的 复压。所以，粉末锻造所需锻造压力比精密模锻低，同时它能通过一次锻造得到零件最终形 状和尺寸。而精密模锻一般至少需要两次粗锻，一次精锻，才能达到最终形状和尺寸要求。 由此可见，粉末锻造在技术上和经济上具有更大的吸引力。 粉末锻造的原料以雾化低合金镍钼系钢粉应用最为普遍。为了最大限度地发挥材料的潜 回火的热处理作业。正火处理的零件，抗拉强度 回 火处 理的 零件 ，抗 拉强 度达 回火的粉末锻造件其延伸率、冲击吸收功都大 温压工艺流程图 w w w . b z f x w . c o m ，在脱脂过程中坯件易出现变形等宏观缺陷及微观缺陷。加热脱除法 和冷压一样，添加润滑剂于混合粉中，是为了压制提供良好的流动性，并降低粉末颗粒 润 图 。在混 滑剂和黏结剂，最高生坯密度降低 之间、粉末颗粒与模壁之间的摩擦系数。润滑剂含量不宜加多，通常认为每增加 。一般润滑剂加入量为 合料中还需加入少量黏结剂，可改进混合料均匀性和流动性。 温压工艺能获得的密度不仅受润滑剂、黏结剂系统的影响，而且和钢铁粉末的压缩性、 混合粉的配方、压制压力与混合粉温度等密切相关。 温压工艺的本质，仍属于传统粉末冶金工艺范畴，可以利用传统的粉末冶金成形设备， 并可采用大多数常用粉末原料。粉末冶金材料的力学性能由于密度的提高，在合金化强化作 用和发挥热处理潜能方面得到大幅度提高。故温压工艺对于提高粉末冶金工艺与其他金属成 形技术的竞争性开辟了一条新途径。 金属注射成形 金属注射成形，是在塑料注射成形基础上，发展起来的一种新型金属粉末成形技术，这 种成形技术用于制造形状更为复杂，用模压成形比较困难的小尺寸零件，具有很大的优势， 进一步扩大了粉末冶金技术在制造复杂形状零件的竞争力。 金属注射成形工艺是将金属或合金粉末与黏结 剂混合，制成适宜于注射成形用喂料，注射到模腔 内。小尺寸零件的模腔一般制成数个或数十个腔 孔，所以一次注射可制得数个或数十个坯件，所用 的粉末原料与黏结剂都是适宜于混合料流动和成形 而专门配制。其中坯料中的黏结剂要求比较容易脱 除。如在脱蜡炉内容易分解或挥发脱除。脱除黏结 剂后的成形坯件，烧结后能获得密度均匀、组织均 匀，因而性能