粉末冶金材料是由幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末混合壓制成型,并經(jīng)過燒結(jié)而獲得的材料。粉末冶金工業(yè)是一項頗具市場競爭力的無切削金屬加工方法。隨著技術(shù)的不斷進步,我國粉末冶金制品的產(chǎn)量將明顯增長。
1.鐵基粉末冶金件的應(yīng)用前景
目前,國產(chǎn)摩托車平均每輛使用0.8~1.2kg粉末冶金零件,而國外則多達2~3.5 kg,兩者的差距反映出我國粉末冶金工業(yè)相對比較落后。但是,隨著我國摩托車工業(yè)邁向規(guī);a(chǎn),這一差距將很快縮小。預(yù)計到2010年,摩托車對高性能鐵基粉末冶金件的需求將達到萬噸,這無疑是發(fā)展我國粉末冶金工業(yè)的一次難得機遇。
2.提高鐵基粉末冶金零件性能的方法
基于安全和耐用等理由,對摩托車零部件的性能要求很高。因此,開發(fā)高性能粉末冶金材料特別是鐵基材料,是粉末冶金的發(fā)展方向和研究重點,其應(yīng)用的擴展得益于其技術(shù)的不斷進步和日趨成熟。
(1)提高密度 傳統(tǒng)復(fù)壓復(fù)燒工藝生產(chǎn)的粉末冶金產(chǎn)品,可使密度達7.0~7.4g/cm3,物理和力學(xué)性能都大幅提高,但能耗大,成本高。
將銅或銅合金熔滲到鐵基材料的孔隙中,可使孔隙度超過10%的結(jié)構(gòu)零件孔隙度減小至5%~8%,提高力學(xué)性能。
采用粉末熱鍛,加熱粉末冶金燒結(jié)坯,模鍛成結(jié)構(gòu)零件,相對于鋼坯密度可達98%以上,晶粒小且均勻,提高強度、韌性和表面硬度。
(2)合金化 對于不同碳含量的鐵基粉末材料,加入合金元素可活化燒結(jié)、球化孔隙、固溶強化細化晶粒,加入Cu、Ni、Mo、Cr、Mn、和V,可提高強度、硬度和淬透性,Cu還有活化燒結(jié)和調(diào)節(jié)燒結(jié)收
(3)熱處理 熱處理是改善鐵基粉末冶金零件使用性能、提高強度、硬度、耐磨性和抗蝕性的有效方法之一。鐵基粉末冶金制品只有經(jīng)過熱處理才能充分發(fā)揮合金化的作用。在壓制成形、燒結(jié)后可以進行淬火、回火、時效處理和化學(xué)表面改性處理。
鐵基粉末冶金材料常用的化學(xué)表面改性處理有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硫和滲金屬等,通過表面改性處理可提高材料的耐磨性和耐腐蝕性。化學(xué)表面改性處理一般*滲碳(碳氮共滲)處理。
3.鐵基粉末冶金件的應(yīng)用
一般要求粉末冶金結(jié)構(gòu)件的密度在6.8g/cm3以上,有些甚至高達7.6g/cm3。而溫壓成形正好是生產(chǎn)此范圍密度零件的工藝。溫壓工藝是在傳統(tǒng)粉末冶金工藝基礎(chǔ)上的改進。工藝過程是將混有溫壓專用潤滑劑和粘結(jié)劑的粉末加熱到130~155℃,然后在加熱到上述溫度的模具里壓制成形。與傳統(tǒng)工藝相比,溫壓成形的壓坯密度約有0.15~0.30g/cm3的增幅,對于提高粉末冶金制品的性能特別是力學(xué)性能具有重要作用?梢岳脺貕杭夹g(shù)只需較小成形壓力的優(yōu)點開發(fā)需求量大且較小規(guī)格的摩托車零件。也可利用溫壓成形零件具有較高力學(xué)性能的優(yōu)勢,在免除能耗較大的熱處理等后續(xù)工序的基礎(chǔ)上,生產(chǎn)強度大、精度高的粉末冶金件,以增強摩托車零件的競爭力。
盡管未來摩托車用粉末冶金件需求量大增,但在國內(nèi)推廣溫壓技術(shù)還有不少困難,除少數(shù)擁有雄厚財力和技術(shù)實力的大型粉末冶金廠外,一般生產(chǎn)廠不太可能投入大量資金進口昂貴的溫壓設(shè)備和專用粉末,因此溫壓技術(shù)的國產(chǎn)化非常重要。目前我國溫壓專用粉末尚未批量生產(chǎn),如果完全依賴進口,不但成本昂貴,而且還將制約粉末冶金產(chǎn)品的自主開發(fā)。因此,大批量生產(chǎn)壓縮性能優(yōu)良和質(zhì)量穩(wěn)定的鐵粉和預(yù)合金粉末,并研制適合我國國情的溫壓專用粉末加熱裝置乃是當務(wù)之急。