粉末冶金密度知识介绍
粉末冶金基础知识（三篇）
粉末冶金基础知识（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（m）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。
实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。
常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。
比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。
常以松装密度或堆积密度表示。
粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。
流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。
影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。
成形性受颗粒形状和结构的影响。
（二）粉末冶金的机理1.压制的机理压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。
钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。
粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。
在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
粉末冶金复习资料
粉末冶金复习题填空:1.粉末冶金是用(金属粉末货金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过(成形)和(烧结)制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
2.从制粉过程的实质来分,现有制粉方法可归纳为(物理化学法)和(机械法)。
机械法是将原材料机械地粉碎,而(化学成分)基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助(化学的)或(物理)的作用,改变原材料的(化学成分)或(聚集状态)而获得粉末的工艺过程。
3.通常把固态物质按分散程度不同分成(致密体)、(粉末体)和(胶体)三类;〔1〕,即大小在1mm以上的称为(致密体),0.1μm 以下的称为(胶体),而介于二者的称为(粉末体)。
4.粉末冶金工艺过程包括(制粉)工序,(成形)工序和(烧结)工序。
5.粉末冶金成形前的预处理包括(粉末退火)、(筛分)、(混合)、(制粒)、和(加润滑剂)等。
6.粉末特殊成形方法有(等静压成形)、(连续成形)、(无压成形)、(注射成形)、(高能成形)等。
7.粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限(1)(粘结阶段)(2)(烧结颈长大阶段)(3)(闭孔隙球化和缩小阶段)。
8.通常按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为(单元系烧结)、(多元系固相烧结)、(多元系液相烧结)。
9.常用的粉末冶金锻造方法有(粉末热锻)和(粉末冷锻);而粉末热锻又分为(粉末锻造)、(烧结锻造)和(锻造烧结)三种。
10.粉末冶金复合材料的强化手段包括(弥散强化)、(颗粒强化)和(纤维强化)。
11.粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系,因此研究粉末体时,应分别研究属于(单颗粒)、(粉末体)及(粉末体的孔隙)等的性质。
12.粉末在压制过程中,粉末的变形包括(弹性变形)、(塑性变形)和(脆性变形)。
13.通常等静压按其特性分成(冷等静压)和(热等静压)。
14. 烧结过程有自动发生的趋势。
从热力学的观点看,粉末烧结是(系统自由能减小)的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于(能量较低)状态。
粉末冶金原理
1.粉末冶金：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
2.二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒3.松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量g/cm3。
4.孔隙率：孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。
5.中位径：将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图，可以得到累积分布曲线，分布曲线对应５０％处称为中位径弹性后效：在压制过程中，粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形，压坯内存在着很大的内应力，当外力停止作用后，压坯便出现膨胀现象6.合批：将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，称为合批7.烧结机构：研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。
8.热压：热压又称为加压烧结，是把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些的温度，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。
9.活化烧结：是指采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法。
10.单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。
11.振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经振动敲打后测得的粉末密度。
12.粒度：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。
13.混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。
分为机械法和化学法。
14.搭桥：粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成拱桥孔洞的现象。
15.快速冷凝技术的特点：（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析；（2）急冷可增加合金的固溶能力；（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。
16.粉末颗粒的聚集形式：聚合体、团粒、絮凝体；区别：通过聚集方式得到的二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华力粘接而成的，其结合强度不大，用研磨。
粉末冶金材料密度和主要成分
余
6.6以上
余
1～5
1以下
SMF7025
6.8以上
余
1～5
1以下
SMF8035
6.6以上
余
0.4～0.8
1～5
1以下
SMF8040
6.8以上
余
0.4～0.8
1～5
1以下
SMS1025
6.4以上
余
0.08以下
8～14
16～20
2～3
3以下
SMS1035
2以下
FX-1008
82.2～91.4
8.0～14.9
0.6～0.9
2以下
FX-2000
72.7～85.0
15.0～25.0
0～0.3
2以下
FX-2005
72.4～84.7
15.0～25.0
0.3～0.6
2以下
FX-2008
72.1～84.4
15.0～25.0
0.6～0.9
2以下
烧结不锈钢
牌号
Fe
Cr
0.50～0.85
2以下
FC-0205
94.5～97.5
0.4～0.7
1.70～2.00
0.40～0.80
2以下
烧结渗铜铁金和烧结渗铜钢
牌号
Fe
Cu
C(可根据铁相来估计化合碳)
其他合计
FX-1000
82.8～92.0
8.0～14.9
0～0.3
2以下
FX-1005
82.5～91.7
8.0～14.9
0.3～0.6
88.1～90.4
7.0～9.0
0.6～0.9
粉末冶金重点整理
粉末冶金重点整理名词解释：1，熔解析出：溶解和析出阶段。
如果固相在液相中可以溶解，那么在液相出现后，特别是细小的粉末和粗大的颗粒的凸起及棱角局部会在液相中溶解消失。
由于细小的粉末颗粒在液相中的溶解度要比粗颗粒大，因此在细小颗粒溶解的同时，也会在粗颗粒外表上有析出的颗粒。
2，蒸发凝聚：外表层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部。
3，密度等高线：密度一样的区域连在一起形成的类似等高线的线分布4，比外表：粉末比外表定义为1g 质量的粉末所具有的总外表积，用m2/g 表示；致密固体的比外表用m2/cm3 为单位，称容积比外表。
粉末比外表是粉末的平均粒度、颗粒形状和颗粒密度的函数。
5，二流雾化：借助高压水流或气流的冲击来破碎液流，称为水雾化或气雾化．也称二流雾化。
6，临界转速:当转速达一定的速度时，球体受离心力的作用，一直紧贴在圆筒壁上，以致不能跌落，物料就不能被粉碎。
这种情况下的转速称为临界转速。
7,松装密度:松装密度是粉末试样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。
8,标准筛:标准筛，采用SUS304〔0Cr18ni9〕不锈钢拉伸抛光而成,壁厚0.6毫米,外表光可鉴人，整体成型巩固耐用,没有磁性,筛网与筛框通过锡焊固定,不会松弛。
9,粒度分布:由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同，故又用具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度组成，又称粒度分布.10,二次颗粒:单颗粒如果以某种形式聚集11,真密度:粉末质量与除去开孔和闭孔体积的粉末体积的比值，是材料的理论密度12,相对密度: 压坯密度与真密度的比。
13, 压坯密度:压坯密度是压坯单位体积实际质量的平均值，用g/cm3表示。
14,团粒:由单颗粒或二次颗粒依靠范德华的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散.15,粉末压制性: 压制性是压缩性和成形性的总称。
压缩性就是金属粉末在规定的压制条件下被压紧的能力。
成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力。
粉末冶金基础知识
编号：SY-AQ-07207( 安全管理)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑粉末冶金基础知识Basic knowledge of powder metallurgy粉末冶金基础知识导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。
（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。
实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。
常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。
比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。
常以松装密度或堆积密度表示。
粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。
流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。
影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
粉末冶金材料密度和主要成分
0～0.3
2以下
FC-0205
93.5～98.2
1.5～3.9
0.3～0.6
2以下
FC-0208
93.2～97.9
1.5～3.9
0.6～0.9
2以下
FC-0505
94.4～95.7
4.0～6.0
0.3～0.6
2以下
FC-0508
91.1～95.4
4.0～6.0
0.6～0.9
2以下
FC-0808
0.50～0.85
2以下
FC-0205
94.5～97.5
0.4～0.7
1.70～2.00
0.40～0.80
2以下
烧结渗铜铁金和烧结渗铜钢
牌号
Fe
Cu
C(可根据铁相来估计化合碳)
其他合计
FX-1000
82.8～92.0
8.0～14.9
0～0.3
2以下
FX-1005
82.5～91.7
8.0～14.9
0.3～0.6
牌号
含油率
Fe
C（化合碳）
Cu
Sn
Pb
Zn
其他合计
SBF1118
18％以上
余
3以下
SBF2118
18％以上
余
5以下
3以下
SBF2218
18％以上
余
18～25
3以下
SBF3118
18％以上
余
0.2～0.6
3以下
SBF4118
18％以上
余
0.2～0.6
5以下
3以下
SBF5110
10％以上
余
各化学元素在粉末冶金中的作用
八、锰（Manganese）
1、物理特性： 密度：7.44g/cm³； 熔点：1244℃； 2、溶解度： α-铁：约3%； γ-铁： 无限 ； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、硫化锰加入，改善粉末冶金材料切削性能； 3.2、锰具有明显的固溶强化作用，固溶于铁素体的强度效果由于镍，当 含量超过1.5%w后，韧性才开始下降； 3.3、锰还有细化铁素体和珠光体，增加珠光体相对含量的作用； 3.4、锰能提高淬透性，在含碳量较低的情况下，可获得心部为低碳马氏 体的组织，从而使心部具有足够的强度。 3.5、锰和镍一样，均强烈扩大奥氏体区，在含 量足够高时，使制品具有单相奥氏体组织； 说明：锰极易氧化，一旦氧化后，极难还原。
四、硫（Sulfur ）
1、物理特性： 密度：1.96g/cm³； 熔点：112℃； 2、溶解度： 在铁的溶解度很小，一般以硫化物形式存在； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、MnS等硫化物在粉末冶金中起切削剂的作用； 3.2、硫与铁生成硫化铁，硫化铁均匀的分布在制品各处，在摩擦表面起 着良好的润滑作用，并可以改善切削加工性能； 3.3、硫化处理的制品，其摩擦和加工表面显得特别光滑，具有很好的干 摩擦性能； 说明：硫的含量不恰当，使制品产生热脆性，降低 延展性和韧性，还会降低耐腐蚀性，通常加入S、 MnS等硫化物的制品较容易锈蚀。
七、铬（Chromium）
1、物理特性： 密度：7.2g/cm³； 熔点：1860℃； 2、溶解度： α-铁：无限； γ-铁： 12.8% ； 3、在粉末冶金中的作用： 3.1、溶入铁中起固溶强化作用； 3.2、稳定铁素体，有利于铁的扩散； 3.3、液相烧结，C含量1.8%-3.6%的高铬粉末压坯在1160~1260℃温度 范围内可实现液相烧结，得到高密度、高强度； 3.4、在低合金制品中，明显的提高强度和耐磨性。 3.5、铬是制作不锈钢粉末冶金材料的重要元素； 说明：铬、硅强烈缩小奥氏体区，当含量较高时， 奥氏体区甚至完全消失。
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◆密度与烧结后强度关系②
密度对于烧结结构的物理性能是最重要的，因为拉伸 强度与疲劳强度随烧结密度近似直线性增加，延伸率与冲 击强度随烧结密度增加呈指数增加 烧结密度取决于生坯密度 在大量生产条件下允许的最大负荷在600~650N/MM2 ，若使用HOGANAS所研发的温压成形技术，可将密度范 围提高至7.3~7.4g/cm3,密度若要达到7.5~7.6g/cm3,则必须在 压坯进行最终烧结前施以预烧以及复压动作，或进行铜溶 浸，若要再提高密度至7.7~7.8g/cm3,可通过对预压（预烧） 的压坯热锻而达到。
9
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四 密度的检测 ⑤
w 如何快速判定密度？ 1、简易天平测定 2、可以用硬度确定上下密度差 3、在标准长度用重量判定密度差异 4、用外观判定 5、用手扳强度 6、成形压力
10
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五 密度设计
我们在设计密度时，要根据客户的实际使用性能设计 相应的密度。 在具体设计密度时，要了解润滑剂、原料、机台、以 及产品本身结构，同样在设计较高密度时也要关注对后工 程切削以及模具影响。
15
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◆不同原料对密度的影响③
NC100.24，海绵铁 粉，颗粒不规则， 海棉状结构
ASC100.29，雾化 铁粉，高线度与密 度的颗粒，结构有 很高压缩性
16
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◆添加合金元素与润滑剂对基于ASC100.29的混合 粉的理论密度影响
17
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◆密度与烧结后强度关系①
18
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四 密度的检测 ④
⑥水的密度在1标准大气压、4℃为1 g/cm3，随着温度提 高，水的密度会降低。 ⑦测定密度的重点是产品的体积，产品测定体积与真实体 积差异要小，因此在测体积时，产品浸油要充分，如浸油不足， 水会进入产品空隙，排出水的体积少，则测得体积小，产品测的 密度偏高；另外我们用擦试纸在擦表面油是不能过分的擦，以防 出现空隙。 ⑧因粉末冶金件密度不均匀性，在设计以及取样时要明确 部位、长度，即部位标准化、长度标准化。 ⑨取的样块是生坯时不可有残粉状或破碎状，防止在测定 过程中损失导致测量不准。
◆密度与模具①
1、在设计BOSS是齿的部品时，常压下BOSS密度设计在 6.75~6.85g／cm3,如设计太高，下一冲易开裂，如模具易开 裂，模具材质适当用MH85或V4；芯棒因密度高崩损材质可改 ASP60。 2、设计适当的逃粉槽，可适当把较高密度降下来，当然在设 计逃粉槽深度、宽度需不断的试验，如XGTT182F成形中模逃 粉设计就是把四角密度降下来,防止了上冲四角崩损。见金型图 3、内齿圈设计时，芯棒设计的高度一般不按1.8~2.1压缩比设 计，而是按内齿非齿部高度+1MM，设计不能太长，否则法兰 密度高上冲易开裂。当然也必须在中模上和芯棒上在非凸台处 追加逃粉槽，把凸台密度提高，法兰密度降低。见金型 XGTT025WF。 23
4
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三 密度的重要性
1.在模腔中致密化，达到一定的密度，保证生坯强度， 经得起搬运不损坏。 2.达到一定的密度，经烧结等后工程处理，保证产品实 际使用性能，如耐磨性和强度。
5
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四 密度的检测 ①
w 1、粉末冶金密度测定原理： 阿基米德定律：浸入液体里的物体受到向上的浮力， 浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。 F浮＝G排＝ρ液gV排 F浮 V物＝V排＝ ρ液
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◆工艺过程对密度影响②
1、烧结的密度跟原料变化率、渗碳脱碳、润滑剂有关 2、黑化密度跟烧结密度、表面积、原料、黑化条件有关。基 体密度底，黑化后密度提高较高；表面积越大，黑化密度提 高较高；还原铁粉黑化，黑化密度提高较高；黑化时间越 长，密度提高越高 3、渗碳密度跟原料变化率、渗碳脱碳有关
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◆轴承设计的材料、密度、含油率
材料 BCF YBF CU
Fe
密度（g/cm3） 5.8~6.6 5.8~6.6 6.4~7.2 6.6~7.2 6.8~7.4 7.0~7.6 5.6~6.5
含油率（VOL） 18以上 18以上 18以上 15以上 12以上 6以上 18以上
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◆工艺过程对密度影响①
以9603535原料为例，正常的成形、烧结、黑 化、渗碳密度变化
工程 密度 （g/cm3） 成形 6.9 烧结 6.86 黑化 7.01 渗碳 6.91
备注：烧结条件：J4、1120℃、110mm/min 黑化条件：570℃ 70mm／ min
20
渗碳条件：D02、4#程式
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四 密度的检测③
w 3、测定密度的注意点 ①所有称量都用分析天平精密到0.1%。 ②当购进的轴承是浸过油的，则它们应以接收状态进行称量，以 确定质量B与C。对于测定不含油的质量A，试样一般要用三氯乙 烯萃取法将油除去。这种干质量稍高于原先未含浸的质量。 ③试样的质量不得小于2g。 ④蒸留水中应添加0.1%（重量）润湿剂（酒精） ，特别在测量齿 形或异形产品时，以将称量试样时水的表面张力的影响减小到最 小限度，避免气泡吸附产品上。如有气泡，浮力会变大，即B-C 会变大，所测的密度会变小。 ⑤在水中悬挂试样的细丝的直径应为0.12~0.25mm。沉入时，试样 或丝上下不得附得空气泡。铁丝的浮力E一定要加上去，否则所 测得的密度会变大，要么在测水中重时，用带悬挂能直接归零的 8 天平测量（首先把铁丝水中归零）。
11
培训教材
◆密度与孔隙度①
1、电解铁粉在等静压制中孔隙与密度相对关系 （等静压制即没有模壁摩擦，没有润滑剂）
12
培训教材
◆密度与孔隙度②
2、部分压块的显微结构
13
培训教材
◆不同原料对密度的影响① 密度与成形压力经验曲线 （柱形模中的粉末压制）
14
培训教材
◆不同原料对密度的影响②
●这些曲线的一个显著特点是，曲线的斜率随压制压 力增大而大幅降低。 ●此外并可观察到在可行的成形压力作用下，压坯的 密度亦无法达到纯铁的密度（7.86 g/cm3）。 ●两种成份尽管化学成份相同，却产生不同的密度压力曲线，这种不同的压制行为是颗粒结构差异引起的。
培训教材
◆密度与模具②
24
培训教材◆密度与模具③ Nhomakorabea25
培训教材
◆密度与模具④
26
培训教材
六 密度管制有关成形方式①
1、标准生坯密度 分布状况（单向 压制）
27
培训教材
六 密度管制有关成形方式②
2、为了保证密度分布在中间，原则上成形三种方式
28
六 密度管制有关成形方式③
3、粉末移动
培训教材
29
培训教材
粉末冶金密度
TKS！ END！！
30
D物＝
m物ρ液g F浮
6
培训教材
四 密度的检测②
w 2、粉末冶金密度测定： D干＝ D湿＝ Aρw B-C+E Bρw B-C+E 式中： D：密度（g/cm3） A：无油空气重（g） B：含油空气重（g） C：在蒸溜水中重（g） E：铁丝或筐在水中重（g） ρW：在一定温度下水的密度（g/cm3）
培训教材
粉末冶金密度
1
培训教材
目 录
一、培训的目的 二、密度定义 三、密度的重要性 四、密度的测量 五、密度设计理论 六、密度管制成形方式
2
培训教材
一
密度知识培训目的
通过对密度方面知识培训，能够让我们充 分了解粉末冶金密度的重要性，减少因密度方 面技术问题产生的不良。
3
培训教材
二 密度的定义
1.致密金属密度定义： D＝M／V D：密度（g/cm3） M：质量（g） V：体积（cm3） （Fe理论密度为7.86 g/cm3） 2.粉末冶金密度定义： ◆干密度：是不含油的粉末冶金零件单位容积的质量 ◆湿密度：是含浸以油或其它非金属材料的粉末冶金 零件单位容积的质量 （通常结构零件报告是未含浸油的“干密度”，轴承的 密度报告是充分含浸油的“湿密度”）