粉末冶金材料课件
合集下载
粉末冶金ppt课件
22
（1）雾化法
粉
末 冶
• 特点：
金
– 生产效率高，成本低，易于制造高纯度
成
粉末；
型
– 合金粉末易产生成分偏析以及难以制得
小于300目的细粉。
• 应用
– 制造Fe 、Pb、Sn、Zn、Al、青铜、 黄铜等低熔点金属与合金粉末；
– 18-8不锈钢、低合金钢、镍合金等 粉末。
23
(2) 机械粉碎法 是靠压碎、击碎和磨削等作用，将
– 用回弹率表示，即线性 相对伸长的百分率，其 大小与模具尺寸计算有 直接关系。
33
• 称粉 就是
称量成型一 个压坯所需 的粉末的重 量或容量。
近两吨重大型坯料（用热等静压法）
18
粉末冶金成型
粉
§2 粉末冶金成型工艺简介
末
冶
金 成
粉料制备
压制成型
烧结
型
粉末冶金成品
烧结后的处理
19
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉
一．粉料制备（粉末冶金原料）
末
冶 金
粉末冶金原材料（粉末）
成
型
纯金属
纯金属
种类
非金属 化合物
合金 化合物 复合金属粉末
制取方法选择：
• 特点：
从固态金属氧
– 该法简单，费用低 化 物 或 金 属 化 合 物
• 应用
中还原制取金属粉
– 目前铁粉大部分 由还原法生产。
末，是最常用的生 产方法之一。
26
（4）电解法
从金属盐水溶液中电
粉 末
解沉积金属粉末。
冶
• 特点：
金 成
– 电解末高纯度，高密度，高压缩性；
型
（1）雾化法
粉
末 冶
• 特点：
金
– 生产效率高，成本低，易于制造高纯度
成
粉末；
型
– 合金粉末易产生成分偏析以及难以制得
小于300目的细粉。
• 应用
– 制造Fe 、Pb、Sn、Zn、Al、青铜、 黄铜等低熔点金属与合金粉末；
– 18-8不锈钢、低合金钢、镍合金等 粉末。
23
(2) 机械粉碎法 是靠压碎、击碎和磨削等作用，将
– 用回弹率表示，即线性 相对伸长的百分率，其 大小与模具尺寸计算有 直接关系。
33
• 称粉 就是
称量成型一 个压坯所需 的粉末的重 量或容量。
近两吨重大型坯料（用热等静压法）
18
粉末冶金成型
粉
§2 粉末冶金成型工艺简介
末
冶
金 成
粉料制备
压制成型
烧结
型
粉末冶金成品
烧结后的处理
19
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉
一．粉料制备（粉末冶金原料）
末
冶 金
粉末冶金原材料（粉末）
成
型
纯金属
纯金属
种类
非金属 化合物
合金 化合物 复合金属粉末
制取方法选择：
• 特点：
从固态金属氧
– 该法简单，费用低 化 物 或 金 属 化 合 物
• 应用
中还原制取金属粉
– 目前铁粉大部分 由还原法生产。
末，是最常用的生 产方法之一。
26
（4）电解法
从金属盐水溶液中电
粉 末
解沉积金属粉末。
冶
• 特点：
金 成
– 电解末高纯度，高密度，高压缩性；
型
【培训课件】粉末冶金PPT
温度可达1500~20000C
工业生产用的大型HIP的使用温度有1200、 1400、20000C
工作物承受的是各方向均等的成形压力，故其 密度、物理和机械性质均具良好的等方性。
2021/6/10
48
热均压成型示意图
2021/6/10
49
HIP的优点
1、易于维护的管路系统。 2、工作物之装卸方式采底部进出方式。 3、装有微处理机控制系统。 4、保护用的环墙厚壁。
2021/6/10
55
烧结机构示意图
2021/6/10
56
2021/6/10
57
烧结炉的简介
金属网带炉 驼背式炉筛网输送带式炉 滚轮式。
2021/6/10
58
将压粉体加中的润滑剂在烧结前先去除。 脱腊
使烧结炉内的气体不因外在气体(氢、水气…) 侵入而受影响。 气密性
2021/6/10
66
烧结耐热材料
在高温时，具有良好的机械性质、耐氧化性 及耐腐蚀性。
可得较细渡化的粉粒。 优点：资源回收再利用 缺点： 1.无法控制粉末特性 2.生产缓慢
2021/6/10
17
一、机械制造法
球磨
2021/6/10
18
一、机械制造法
球磨 不适用：易生冷焊现象、具延展性的材料 适用：脆性材料
缺点： 1.能量在噪音及摩擦热的消耗大 2.粒度越小所需要的时间和能量相对很大 3.粉末加工硬化、不规则形状、堆积性不良
不规则的粉末在搬运的时候易改变其密度。 圆球状的粉末最安定。
结论：将粉末充分的研磨以减低其形状的影响。
2021/6/10
38
在研磨时受氧化程度及冷作加工的影响。
氧化程度
工业生产用的大型HIP的使用温度有1200、 1400、20000C
工作物承受的是各方向均等的成形压力，故其 密度、物理和机械性质均具良好的等方性。
2021/6/10
48
热均压成型示意图
2021/6/10
49
HIP的优点
1、易于维护的管路系统。 2、工作物之装卸方式采底部进出方式。 3、装有微处理机控制系统。 4、保护用的环墙厚壁。
2021/6/10
55
烧结机构示意图
2021/6/10
56
2021/6/10
57
烧结炉的简介
金属网带炉 驼背式炉筛网输送带式炉 滚轮式。
2021/6/10
58
将压粉体加中的润滑剂在烧结前先去除。 脱腊
使烧结炉内的气体不因外在气体(氢、水气…) 侵入而受影响。 气密性
2021/6/10
66
烧结耐热材料
在高温时，具有良好的机械性质、耐氧化性 及耐腐蚀性。
可得较细渡化的粉粒。 优点：资源回收再利用 缺点： 1.无法控制粉末特性 2.生产缓慢
2021/6/10
17
一、机械制造法
球磨
2021/6/10
18
一、机械制造法
球磨 不适用：易生冷焊现象、具延展性的材料 适用：脆性材料
缺点： 1.能量在噪音及摩擦热的消耗大 2.粒度越小所需要的时间和能量相对很大 3.粉末加工硬化、不规则形状、堆积性不良
不规则的粉末在搬运的时候易改变其密度。 圆球状的粉末最安定。
结论：将粉末充分的研磨以减低其形状的影响。
2021/6/10
38
在研磨时受氧化程度及冷作加工的影响。
氧化程度
粉末冶金知识PPT幻灯片课件
蒸汽处理
出货 精整
机加工
油浸
油浸
洗净
洗净
出货
出货
油浸
油浸
出货
出货
3
1.2 后处理的选用依据
• 后处理的选用：①根据客户图面要求；②根据产品的使用 要求。
• 1. 提高产品强度： • 1.1 热处理：适用于综合机械性能要求较高的产品，硬度
一般可以达到HRC25以上（Hv0.2 450以上）。产品一般是 承受较大载荷的齿轮及一些耐磨性较高的产品。 • 1.2 蒸汽处理：适用于综合机械性能要求中等的产品，硬 度一般可达到HRB70以上。此工艺在产品表面形成致密的 氧化膜保护层，耐磨性能较好。产品一般是压缩机的阀板 及电动工具类的压板。 2. 提高产品尺寸精度： 2.1 精整：适用于一些齿形精度较高或尺寸精度较高但
长，段长）；密度等。
29
30
31
• 成形机台吨位越大，所 能成形的产品也越大。
32
成形模具
下冲 芯棒 上冲
中模
33
上冲
中模
模具组立 下冲
芯棒
34
其他一些模具形式
35
成形三步曲（动作状态）
• 1.充填 • 2.压制 • 3.脱模
36
将粉末充填在模腔中
成形三步曲之：充填状态
37
上冲进入中模将粉末压制成生胚 成形三步曲之：压制状态
24
• 2.22对于轴套，隔套等定位零件，SMF40和SMF50系列 （对应MPIF FC和FN系列）均可，视其功能及工作要 求选用
• 对于荷重齿轮，链轮，凸轮和棘轮，推荐选用SMF50 系列其中的镍和钼均可起到提高强度和淬透性的作用
• 对于要求耐磨和高强度的产品，可以采用温压成形工 艺，并可采用高温烧结来提高密度与强度
粉末冶金PPT课件
• 颗粒表面状态 ： 内表面、外表面、 全表面full surface ， 内 表 面 远 比 外 表 面 复 杂 complicated、丰富。
第8页/共149页
Part 2：粉末性能表征
2、化学性能 ChemistryFeatures
• 原材料成分elements与组成 compositions，纯度标准，粉末国家及部 级标准GB and BB
第15页/共149页
Part 2：粉末性能表征
Particle shape and the suggested qualitative descr第i1p6页t/o共1r4s9页
Part 2：粉末性能表征
• The equivalent spherical diameter can be determined from surface area, volume project area or settling rate measurements.
第21页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 球形度sphere ability ：与颗粒相同体积same volume的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积real surface area之比称为球形度。它不仅表征express 了颗粒的symmetry对称性，而且与颗粒的表面粗糙 程度有关。一般情况下，球形度均远小于1。
• Usually，coarse particle 颗粒以single 单 颗 粒 存 在 ， fine particles 由 于 表 面 big surface发达而结合binding together，以二 次颗粒形式存在。 第6页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， compared with out surface structure, 颗 粒 的 very complicated structures in particles,内部结构非常复杂
第8页/共149页
Part 2：粉末性能表征
2、化学性能 ChemistryFeatures
• 原材料成分elements与组成 compositions，纯度标准，粉末国家及部 级标准GB and BB
第15页/共149页
Part 2：粉末性能表征
Particle shape and the suggested qualitative descr第i1p6页t/o共1r4s9页
Part 2：粉末性能表征
• The equivalent spherical diameter can be determined from surface area, volume project area or settling rate measurements.
第21页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 球形度sphere ability ：与颗粒相同体积same volume的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积real surface area之比称为球形度。它不仅表征express 了颗粒的symmetry对称性，而且与颗粒的表面粗糙 程度有关。一般情况下，球形度均远小于1。
• Usually，coarse particle 颗粒以single 单 颗 粒 存 在 ， fine particles 由 于 表 面 big surface发达而结合binding together，以二 次颗粒形式存在。 第6页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， compared with out surface structure, 颗 粒 的 very complicated structures in particles,内部结构非常复杂
粉末冶金ppt
烧结气氛 sintering atmosphere
1.烧结气氛的作用与分类
作用：
控制烧结体与环境之间的化学反应— 保护作用 如氧化和脱碳
及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产 物— 净化作用
分类
氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化 物陶瓷的烧结
还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛 如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶 金零件的含氢气氛
的位移、重排。因此有理由认为热压过程比前述塑
性流动和扩散蠕变更为复杂，难以用一个统一的热
压动力学方程描述。在分析了多数氧化物和碳化物
等硬质粉末的热压实验曲线后，可以看到致密化过
程大致有三个连续过渡的基本阶段：（1）快速致密
化阶段——又称微流动阶段，即在热压初期，颗粒
发生相对滑动、破碎和塑性变形，类似冷压的颗粒
重排，致密化速度较大，主要取决于粉末的粒度、
形状及材料的断裂和屈服强度。这阶段的线收缩，
由费尔坦表示为
；（2）
致密化减速阶段——以塑性流动为主要机构，类似
烧结后期的闭孔收缩阶段，可适用默瑞热压方程 式，即孔隙度的对数与时间成线性关系；（3）趋近 终极密度阶段—— 受扩散控制的完全停止，这阶段 可适用柯瓦尔钦科蠕变为主要机构，此时，晶粒长 大使致密化速度大为降低，达到终极密度后，致密 化过程萨姆索诺夫或科布尔方程。
1、塑性流动理论 1949年，麦肯齐和舒特耳沃思发表了塑性流动烧结
理论，奠定了热压塑性流动理论的基础。他们根 据烧结后期形成闭孔的特点，提出图5-72所示模 型，即一个闭孔（半径r1）和包围闭孔的不可压 缩的致密球壳。孔隙的表面应力(-2γ/r1）使孔隙 周围的材料产生压应力而变形，迫使孔隙缩小。 根据塑性体（又称宾厄姆体）的流动方程
1.烧结气氛的作用与分类
作用：
控制烧结体与环境之间的化学反应— 保护作用 如氧化和脱碳
及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产 物— 净化作用
分类
氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化 物陶瓷的烧结
还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛 如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶 金零件的含氢气氛
的位移、重排。因此有理由认为热压过程比前述塑
性流动和扩散蠕变更为复杂，难以用一个统一的热
压动力学方程描述。在分析了多数氧化物和碳化物
等硬质粉末的热压实验曲线后，可以看到致密化过
程大致有三个连续过渡的基本阶段：（1）快速致密
化阶段——又称微流动阶段，即在热压初期，颗粒
发生相对滑动、破碎和塑性变形，类似冷压的颗粒
重排，致密化速度较大，主要取决于粉末的粒度、
形状及材料的断裂和屈服强度。这阶段的线收缩，
由费尔坦表示为
；（2）
致密化减速阶段——以塑性流动为主要机构，类似
烧结后期的闭孔收缩阶段，可适用默瑞热压方程 式，即孔隙度的对数与时间成线性关系；（3）趋近 终极密度阶段—— 受扩散控制的完全停止，这阶段 可适用柯瓦尔钦科蠕变为主要机构，此时，晶粒长 大使致密化速度大为降低，达到终极密度后，致密 化过程萨姆索诺夫或科布尔方程。
1、塑性流动理论 1949年，麦肯齐和舒特耳沃思发表了塑性流动烧结
理论，奠定了热压塑性流动理论的基础。他们根 据烧结后期形成闭孔的特点，提出图5-72所示模 型，即一个闭孔（半径r1）和包围闭孔的不可压 缩的致密球壳。孔隙的表面应力(-2γ/r1）使孔隙 周围的材料产生压应力而变形，迫使孔隙缩小。 根据塑性体（又称宾厄姆体）的流动方程
粉末冶金材料PPT课件
16.5
600
7.1
245
21.0
800
7.3
260
25.5
7
浸铜烧结铁-石墨材料的性能
化学成分 （%） Fe Cu C
密度 抗拉强 度
（g/cm3）
（MPa）
延伸 率
（%）
硬度
（HB）
孔隙 度
（%）
0
8.02
468
8
74
0.25 7.94
593
5
78
余 15 0.5 7.89
644
4
87 2~3
• 铝基粉末冶金结构零件也在大批量生产。铝粉如此之软，以 致压制成形时，铝粉压坏强烈趋向于黏附在阴模。为克服这 种趋向，必须在铝粉中加人大量润滑剂。使用较粗的铝粉颗 粒，也能减小这种黏附倾向。铝基台金结构零件压坯是由元 素铝粉、铜粉、镁粉、硅粉及外加1.5％(质量分数）润滑剂 的混合粉压制成形的。压制时，采用低压制压力，以便压坯 具有足够高的开孔孔隙度．从而烧结时使润滑剂能迅速排出。
• 烧结温度位于600℃附近。烧结时铝与铜、镁及硅反应形成 液相。铝粉颗粒表面的氧化物层相当薄，因此液相得以在金 属粉末颗粒之间铺展和很好地接触。
• 最好的烧结气氛是-40℃左右的低露点、高纯氮气。往往在 烧结后随即进行热处理，以通过时效硬化强化台金。
33
1.3 烧结摩擦材料
• 1.3.1 概述 • 1.3.2 材料组成及摩擦条件对性能的影响 • 1.3.3 烧结摩擦材料的性能与制造工艺 • 1.3.4 发展方向
15
16
铜熔渗烧结钢结构
• 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性，提高结构 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。烧结铁结 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一。
粉末冶金课件
•塑耐性腐变蚀形性能等
•表面状态
•表面张力等
粉末冶金成型
§2 粉末冶金成型工艺简介
3．粉末旳预处理与混合
（1）粉末旳预处理 （2）粉末混合
• 混合 – 两种以上化学组元相混合 （相同化学构成旳粉末旳混合叫做合并。）
• 目旳 – 使性能不同旳组元形成均匀旳混合物， 以利于压制和烧结时状态均匀一致。
为何预处理？ a．虽然在同一条件下制造旳同一粉末，其纯度和粒
• 应用 – 制造Fe 、Pb、Sn、Zn、Al、青铜、 黄铜等低熔点金属与合金粉末； – 18-8不锈钢、低合金钢、镍合金等 粉末。
(2) 机械粉碎法
是靠压碎、击碎和磨削等作用，将 块状金属或合金机械地粉碎成粉末。
粉末冶金成型
(2) 机械粉碎法 • 特点：
– 既是一种独立制粉措施， – 又常作为某些制粉措施不可缺乏旳
▪ 据作业旳连续性分 – 间歇式烧结炉—坩埚炉箱式炉 – 高频或中频感应炉
– 大气环境
– 连续式烧结炉
• 产生“过烧”废品
– 烧结温度过高或时间过长，使压坯歪曲和变形，其晶粒也 大；
• 产生“欠烧”废品
– 烧结温度过低或时间过短，产品结合强度等性能达不到要 求；
粉末冶金成型
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉末冶金成型
§1 概 述
五、应用
板、带、棒、管、丝等多种型材
成批或 齿轮、链轮、棘轮、轴套类等多种零件 大量生产 重量仅百分之几克旳小制品
近两吨重大型坯料（用热等静压法）
粉末冶金成型
粉末冶金成型
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉料制备
压制成型
烧结
粉末冶金成品
烧结后旳处理
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉末冶金学(全套课件325P)
粉末冶金的特点(续2)
1）高合金粉末冶金材料的性能比熔 铸法生产的好。 2）生产难熔金属材料或制品，一般 要依靠粉末冶金法，如钨、钼等 难熔金属。
粉末冶金的不足之处： 粉末成本高 粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制 烧结零件的韧性较差 但是，随着粉末冶金技术的发展，这些问 题正在逐步解决中，例如，等静压成形技术已 能压制较大的和异形的制品；粉末冶金锻造技 术已能使粉末冶金材料的韧性大大提高等等。
0-7 粉末冶金专家—黄培云1
粉末冶金专家—黄培云2 技术职称 : 教授 院 士 : 中国工程院院士 出生日期 : 1917-08-23 出生地点 : 福建 福州 专业领域 : 金属材料 ; 粉末冶金 外 语 : 英语 ; 德语 ; 俄语 ; 日语 通讯地址 : 湖南省长沙市中南工业大学 工作单位: 中南工业大学 职 务: 学术顾问
学和力学性能。
0-3 粉末冶金发展历史 公元3000年前,埃及人已经使用铁粉 公元300年，印度德里铁柱是用大约 6.5t 还原铁粉制成的。 19世纪初，为制铂，粉冶重焕青春 20世纪初，粉末冶金制取W 20世纪40年代，欧洲开始生产Fe粉 汽车工业推动了现代粉末冶金技术的进步 新材料新工艺—金属陶瓷、弥散强化材料、 高速钢、超合金
粉末冶金专家 学 历: —黄培云3
时 间: 1934-1938 学 校: 清华大学 所获学位: 学士 国 别: 中国 时 间: 1941-1945 学 校: 麻省理工学院 所获学位: 科学博士 国 别: 美国
粉末冶金专家—黄培云4
我国粉末冶金学科的主要创始人之一。
创立了著名的粉末压制理论和烧结理论。研制成 功多种用于核、航天、航空、电子等领域的粉末冶 金材料。
粉末冶金专家—黄培云7
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
还原铁粉复压复烧后的密度与性能
复压密度 抗拉强度 复压压力 （g/cm3） （MPa） （MPa） 200 400 600 800 6.3 6.8 7.1 7.3 157 201 245 260 延伸率 （%） 16.0 16.5 21.0 25.5
浸铜烧结铁-石墨材料的性能
化学成分 （%） ） Fe Cu C 0 0.25 余 15 0.5 0.75 1.0 密度
制造工艺
• 原料粉末及润滑剂 雾化Al,元素粉末 容易压 原料粉末及润滑剂:雾化 元素粉末 雾化 元素粉末,容易压 烧结时出现液相,利于烧结 制,烧结时出现液相 利于烧结 烧结时出现液相 利于烧结. • 压制 不大的压力下 能够达到 压制:不大的压力下 能够达到95%的相对密度 不大的压力下,能够达到 的相对密度. 的相对密度 • 烧结 润滑剂 湿度低 灰分少 与烧结气氛 低露 烧结:润滑剂 湿度低,灰分少 与烧结气氛(低露 润滑剂(湿度低 灰分少)与烧结气氛 度以下),添加溶解度高的合金元素 点, -40度以下 添加溶解度高的合金元素 度以下 添加溶解度高的合金元素. • 烧结后处理
• Fe-Mn-C系 系 固溶强化,提高淬透性 固溶强化 提高淬透性 资源丰富,价格低 资源丰富 价格低 易于氧化 • Fe-Cr-C系 系 改善力学性能 抗氧化性,耐腐蚀性 抗氧化性 -P固溶体,固溶强化 缩小奥氏体区,促进扩散 Fe-P在1050度共晶,形成液相,促进烧结 以合金形式加入
76 103 438
45 55 65
2) 烧结黄铜
耐腐蚀性,可加工性,光洁表面 耐蚀,外观好的零件.兵器,建筑,锁,螺母等 Zn:10~35%,一般用雾化粉末. P,Pb可改善性能,但Pb有害. 压制压力600~800MPa,烧结温度:固相线下 100度. • 避免Zn的挥发:加热与冷却速度;缩短时间;干 燥气氛;使用含锌填料 • • • • •
1.烧结机械零件与材料 1.烧结机械零件与材料 • 1.1 烧结结构零件 • 1.2 烧结减摩零件 • 1.3 烧结摩擦零件
烧结机械零件与材料的分类
类别 烧结结构零件 材料及制品名称
烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢 烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化 烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝 烧结镍基材料: 烧结钛基材料: 多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基 固体自润滑材料:铁基,铜基,银基,双金属 铜基摩擦零件: 铁基摩擦零件: 碳-碳复合材料: 陶瓷基复合摩擦材料;
70 80 110
64 79 85
1.1.3 烧结铝基结构材料
• 特点 强度较高 重量轻 耐腐蚀 导热导电性好 特点:强度较高 重量轻,耐腐蚀 强度较高,重量轻 耐腐蚀,导热导电性好 • 主要用途:汽车活塞 连杆 家庭用具 办公器械 主要用途 汽车活塞,连杆 家庭用具,办公器械 汽车活塞 连杆,家庭用具 办公器械, 飞机构件 • 强化原理 与合金元素形成的金属间化合物 强化原理:与合金元素形成的金属间化合物 在固溶体中的溶解度变化为基础. 在固溶体中的溶解度变化为基础 • 常用体系 常用体系:Al-Cu, Al-Cu-Si, Al-Cu-Mg等. 等
铜熔渗烧结钢结构
• 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性，提高结构 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性， 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。烧结铁结 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一。 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一。 • 也可以仅对结构零件的某一部分熔渗铜，将铜粉，铜粉压坯或铜线段 也可以仅对结构零件的某一部分熔渗铜，将铜粉， 置于结构零件压坯的熔渗部位， 置于结构零件压坯的熔渗部位，在烧结时铜熔化后借毛细作用灌入相 应部位，例如，用铜熔渗烧结钢齿轮的齿，称为局部熔渗。 应部位，例如，用铜熔渗烧结钢齿轮的齿，称为局部熔渗。用局部熔 渗可控制熔渗铜结构零件的密度与力学性能的变化。 渗可控制熔渗铜结构零件的密度与力学性能的变化。通过熔渗铜还能 将几个零件组合成一个形状复杂的结构零件， 将几个零件组合成一个形状复杂的结构零件，例如汽车分动器中的行 星齿轮托架。将一结构零件分成几部分分别压制成形，将各部分的压 星齿轮托架。将一结构零件分成几部分分别压制成形， 坯组装后同时进行烧结与熔渗铜，通过铜焊将各部分压坯连接成一体， 坯组装后同时进行烧结与熔渗铜，通过铜焊将各部分压坯连接成一体， 形成一形状复杂的结构零件。 形成一形状复杂的结构零件。 • 熔渗铜时，被熔渗的零件压坯的尺寸可能发生变化，通常量胀大，这 熔渗铜时，被熔渗的零件压坯的尺寸可能发生变化，通常量胀大， 些尺寸变化可能不均一，较难控制。 些尺寸变化可能不均一，较难控制。
烧结青铜零件的成分与性能
化学成分 （%） Cu： 87.5~90.5 Sn： 9.5~10.5 C≤1.75 Fe≤0.1 其它总量 ≤0.05 密度 （g/cm3） 抗拉强度 （MPa） 延伸率 （%） 压缩屈服强 度 （MPa） 硬度 （HRH）
6.4 6.8 7.2
93 110 138
1 2 3
4). 热处理的特点
原理,工艺与普通钢基本相同 孔隙度超过10%的制品不能盐浴加热 孔隙使材料的导热性变差 防止内部的渗碳与氮化 需保护气体,防止表面氧化与脱碳 淬火介质一般采用油
5). 基本材料体系
• Fe-C 体系 含碳量的控制 游离石墨的防止 组织性能还与烧结后的冷却速度有关
Fe-C 体系 Fe• 由铁粉与石墨粉的混合粉成形的压坯，在烧结时，石墨中的碳扩散到 由铁粉与石墨粉的混合粉成形的压坯，在烧结时， 铁中，形成奥氏体（碳在高温形态铁中的固溶体） 铁中，形成奥氏体（碳在高温形态铁中的固溶体）压坯烧结后冷却到 室温时，奥氏体发生相变，化合碳含量为 形成珠光体（ 室温时，奥氏体发生相变，化合碳含量为0.80％时，形成珠光体（铁 ％ 素体与渗碳体的共晶混合物）；化合碳含量低于0.80％(即亚共析钢 时， 即亚共析钢)时 素体与渗碳体的共晶混合物）；化合碳含量低于 ）；化合碳含量低于 ％ 即亚共析钢 形成铁素体与珠光体的混合物；化合碳含量高于 即过共析钢)时 形成铁素体与珠光体的混合物；化合碳含量高于0.80％(即过共析钢 时， ％ 即过共析钢 形成珠光体与渗碳体的混合物。 形成珠光体与渗碳体的混合物。烧结碳素钢的金相组织和常规的共析 钢、亚共析钢及过共析钢是一致的。普碳钢的强度因含碳量增加而增 亚共析钢及过共析钢是一致的。 高。碳钢的抗拉强度一直增高到共析组成，当含碳量更高时，抗拉强 碳钢的抗拉强度一直增高到共析组成，当含碳量更高时， 度大体上处于恒定状态。 度大体上处于恒定状态。 • 由铁粉与石墨粉的混合粉制成的结构零件，其材料的强度同样随着含 由铁粉与石墨粉的混合粉制成的结构零件， 碳量增加而增高。在化合碳含量达到共晶点之前， 碳量增加而增高。在化合碳含量达到共晶点之前，强度随着化合碳含 丛增加而增高；化合碳含量超过共晶点之后，由于连续的、 丛增加而增高；化合碳含量超过共晶点之后，由于连续的、脆性的渗 碳体网络出现，烧结碳钢的横向断裂强度减低。 碳体网络出现，烧结碳钢的横向断裂强度减低。
Fe-Ni-C系与Fe-Ni-Cu-C系 Fe-Ni- 系与Fe-Ni-CuNi:稳定奥氏体,固溶强化 降低各元素的扩散速度,提高淬透性 需要选用细的Ni粉 随Ni含量增加,强度增加
Fe-Ni-C系 Fe-Ni• 通常．也用铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉生产铁基粉末冶 通常．也用铁粉、 金结构零件。由铁粉与镍粉的混合粉末压制成形的压坯， 金结构零件。由铁粉与镍粉的混合粉末压制成形的压坯， 烧结时镍将扩散到铁中形成固熔体。 烧结时镍将扩散到铁中形成固熔体。添加镍粉的颗粒大小 与烧结温度决定固溶体的均一性， 与烧结温度决定固溶体的均一性，从而影响到对固溶体的 强化作用大小。细镍粉(如羰基镍粉 和高温烧结(1315℃烧 如羰基镍粉)和高温烧结 强化作用大小。细镍粉 如羰基镍粉 和高温烧结 ℃ 可使固溶体较快地均一化： 结)可使固溶体较快地均一化： 可使固溶体较快地均一化 • 较难评估镍粉与石墨粉对烧结镍钢力学性能的综合影响。 较难评估镍粉与石墨粉对烧结镍钢力学性能的综合影响。 烧结时，镍可能扩散不充分，残留有富镍奥氏体， 烧结时，镍可能扩散不充分，残留有富镍奥氏体，从烧结 温度冷却时， 温度冷却时，这些富镍区可能溶解足够数量的碳形成马氏 因此由铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉压制-烧结生产的 体，因此由铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉压制 烧结生产的 烧结镍钢零件，微观组织非常复杂。 烧结镍钢零件，微观组织非常复杂。
结构零件用烧结黄铜零件的成分与性能
化学成分 （%） Cu： 77.0~80.0 Pb： 1.0~2.0 C≤1.75 其余为Zn 密度 （g/cm3） 抗拉强度 （MPa） 延伸率 （%） 压缩屈服强 度 （MPa） 硬度 （HRH）
7.2 140 7.7 160 8.0 180
9.0 10.0 13.0
（g/cm3） ） （MPa） ） （%） ）
抗拉强 度
延伸 率
硬度
（HB） ）
孔隙 度
（%） ）
8.02 7.94 7.89 7.90 7.69
468 593 644 713 720
8 5 4 4 4
74 78 87 90 93 2~3
3). 合金化的特点
• 金属学原理与普通钢一致 • 合金元素选用上的差别 孔隙度对合金元素的强化效果有直接影响,密 孔隙度对合金元素的强化效果有直接影响 密 度小于6.5g/cm3时效果不好 度小于 强化效果好的元素Cr,Mn易于氧化 合金形式 易于氧化,合金形式 强化效果好的元素 易于氧化 Cu,P在烧结钢中有强化作用 在烧结钢中有强化作用
Fe-Cu-C与Fe-Cu-Mo-C系 Fe-CuFe-Cu-Mo• • • • • • • 烧结铜:10%以内 以内 烧结铜 熔浸铜:15~25% 熔浸铜 较佳配比为C,1.5%;Cu,8% 较佳配比为 时效作用比较明显 对尺寸变化有很大影响 Mo的主要作用是固溶强化 细化径粒 的主要作用是固溶强化,细化径粒 的主要作用是固溶强化 Mo的扩散慢 一般采用合金粉 的扩散慢,一般采用合金粉 的扩散慢