金屬學(xué)基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。粉末冶金生胚強(qiáng)度的概念粉末冶金生坯強(qiáng)度是指冷壓的粉末壓坯的機(jī)械強(qiáng)度。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時(shí)為0.77%，在1148度時(shí)達(dá)到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。

　?、阼F素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。達(dá)克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好，因此不宜用于導(dǎo)電連接的零件，如電器的接地螺栓等。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過(guò)0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時(shí)達(dá)到峰值，也僅有0.0218%。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。珠光體的平均含碳量為0.77%。黑色金屬表面經(jīng)“發(fā)藍(lán)”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過(guò)熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒(méi)有塑性。

　　一般來(lái)說(shuō)，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤馬氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時(shí)回火，防止應(yīng)力開(kāi)裂。

選擇MIM技術(shù)的主要準(zhǔn)則

日本、美國(guó)及歐洲的金屬注射成形協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布ISO標(biāo)準(zhǔn)-ISO22068燒結(jié)金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設(shè)計(jì)與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關(guān)于選擇MIM工藝準(zhǔn)則，確定有下列一些主要事項(xiàng)需要考慮：

☆質(zhì)量/大量

對(duì)于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費(fèi)用對(duì)于低產(chǎn)量是難以承受的。因此，當(dāng)年產(chǎn)量超過(guò)20000件時(shí)，對(duì)于MIM合適。

☆材料

對(duì)于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設(shè)計(jì)的零件，MIM最有吸引力。

☆復(fù)雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復(fù)雜的以及在切削加工中需要轉(zhuǎn)換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經(jīng)常都有競(jìng)爭(zhēng)力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應(yīng)了粉末顆粒的大小，然而不像其他競(jìng)爭(zhēng)的工藝，可控的織構(gòu)可能對(duì)成本沒(méi)有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時(shí)，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結(jié)件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫(kù)存與組裝費(fèi)用，當(dāng)講多個(gè)零件團(tuán)結(jié)為一個(gè)零件時(shí)，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關(guān)鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標(biāo)記或接合線等。

☆新型組合材料

MIM可制造出用傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的、兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來(lái)了解一下吧。

先來(lái)看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，可以在較低的溫度下對(duì)具有優(yōu)良流動(dòng)性的銅、鎢、硬質(zhì)合金、高熔點(diǎn)金屬間化合物以及陶瓷材料進(jìn)行擠壓成形的新工藝。這種較高的強(qiáng)度來(lái)自于粉末冶金壓坯中不規(guī)則形狀顆粒之間的相互聯(lián)鎖。目前該工藝已經(jīng)有了專用的連續(xù)擠壓設(shè)備。該工藝過(guò)程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優(yōu)良流動(dòng)性的金屬粉末。利用該工藝生產(chǎn)的坯件，在經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)之后就可以成為最終成品了。

再來(lái)看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)制成金屬或合金零部件的技術(shù)。它是將傳統(tǒng)的粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑技術(shù)相結(jié)合并依托于粘結(jié)劑配方研發(fā)和喂料生產(chǎn)技術(shù)的一種近凈成形工藝。它是一種發(fā)展歷史久遠(yuǎn)但發(fā)展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結(jié)劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀的坯件，再對(duì)坯件進(jìn)行脫粘、燒結(jié)得到具備一定機(jī)械性能的最終成品的過(guò)程。

通過(guò)以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優(yōu)點(diǎn)，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發(fā)展，兩者共同的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)一下有四點(diǎn)：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統(tǒng)的鑄造、機(jī)加工等防范難以生產(chǎn)的形狀的金屬制品，尤其是小型復(fù)雜零件和細(xì)長(zhǎng)零件的成形中占有很大優(yōu)勢(shì);可適用的材料范圍都相當(dāng)廣泛，一些用常規(guī)辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產(chǎn)品的新的研發(fā)方法。由于壓制和模具上的原因，一般不適宜生產(chǎn)蝸輪、人字形齒輪和螺旋角大于35°的斜齒輪。

兩者一個(gè)顯著共同點(diǎn)是都要使用粘結(jié)劑。從粘結(jié)劑的選用及配方上來(lái)看，兩者采用的粘結(jié)劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質(zhì)量比范圍。從工藝上來(lái)看，都要在坯件成形以后進(jìn)行粘結(jié)劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區(qū)間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對(duì)金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對(duì)粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結(jié)時(shí)收縮率小，尺寸精度更高。金屬熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。

如果要說(shuō)兩者的差異的話，成形設(shè)備和物料受力的的不同是其另外一個(gè)顯著的區(qū)別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機(jī)，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會(huì)超過(guò)300Mpa;而注射成形采用的注射成形機(jī)，在成形過(guò)程中物料受到的是三向壓應(yīng)力，其變形是三向力的壓縮變形。濃型放熱氣氛的碳勢(shì)較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。

通過(guò)兩者共同點(diǎn)和不同點(diǎn)的比較，我們認(rèn)識(shí)到，兩者都是當(dāng)今粉末冶金技術(shù)新的發(fā)展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復(fù)雜形狀制品方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產(chǎn)成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過(guò)對(duì)粉末粒度要求嚴(yán)格的金屬粉末注射成形來(lái)實(shí)現(xiàn)。金屬喂料的生產(chǎn)是金屬注射成形行業(yè)不可或缺的組成部分，因?yàn)楣に嚰夹g(shù)要求注射原料必須為一定大小的均勻顆粒，而不能直接使用粉末。

304不銹鋼鑄件產(chǎn)生磁性的原因

一般情況下，使用沒(méi)有磁性的304不銹鋼廢料澆注出來(lái)的鑄件產(chǎn)品卻帶有微磁性。什么原因?qū)е碌哪?？因?yàn)椋?

　　1、化學(xué)成分當(dāng)量成分控制沒(méi)有到位。

　　一般的生產(chǎn)廠家為了降低成本把Ni控制下限，8.0-8.2%之間，Cr/Ni達(dá)到一定數(shù)值時(shí)鋼的組織中出現(xiàn)一定量的鐵素體，鐵素體是有磁性的；此時(shí)采用1050~1080℃固溶處理可以把鐵素體完全溶入奧氏體就不會(huì)有磁性了。

　　2、冷加工硬化。

　　當(dāng)奧氏體不銹鋼在冷加工時(shí)產(chǎn)生形變馬氏體，形變馬氏體使得不銹鋼強(qiáng)度增加，而形變馬氏體是有磁性的。采用固溶處理甚至退火都可以使形變馬氏體消失，但是鋼的強(qiáng)度就會(huì)下降了。

　　如果既要保證冷加工強(qiáng)度，又要弱磁性甚至無(wú)磁性可以采用下面去磁辦法：

　　1、根據(jù)相圖原理，降低Cr/Ni值，尤其提高Ni、Mn含量到上限。冷加工前進(jìn)行上限固溶處理，在保證表面的前提下控制晶粒度4級(jí)；可以降低冷加工后的磁性。

　　2、一般304冷加工后都有一定的微弱磁性。經(jīng)過(guò)敲打或其他的沖擊，使其奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，此時(shí)會(huì)有一定的磁性。加熱到1050度，然后水淬激冷，可消除磁性。

　　備注：

　　1、“Cr/Ni達(dá)到一定數(shù)值”這個(gè)的理解：這個(gè)是2個(gè)當(dāng)量的比值。

　　Cr當(dāng)量=Cr% 1.5（Si%） Mo% Cb%-4.99

　　Ni當(dāng)量=Ni% 30（C%） 0.5（Mn%） 26（N%-0.02） 2.77

　　當(dāng)Cr當(dāng)量/Ni當(dāng)量<0.9 達(dá)到單項(xiàng)奧氏體了，就不會(huì)有磁性了。

　　2、由此看加鎳、加錳、加氮，降鉻、降硅等都可以達(dá)到去磁的效果。

　　3、市場(chǎng)上有一種“合金消磁劑”的，可以將不銹鋼中的殘余鐵素體轉(zhuǎn)換成奧氏體，也能達(dá)到去磁效果。同時(shí)加入該合金消磁劑后，對(duì)精鑄鑄件的耐蝕性，鹽霧試驗(yàn)效果良好。