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粉末冶金的生產工（gōng）藝特點詳（xiáng）解

粉末冶金的生產工藝（yì）特（tè）點詳解：
已經研究的溫壓（yā）工藝的影響因素包括：潤滑劑和粘結劑的加入對鐵粉流動性和鬆裝密度（dù）的影響（xiǎng）；溫壓壓製過程（chéng）潤滑劑的優選（xuǎn）；鐵粉特性對溫壓生坯密度的影響，壓製參（cān）數對（duì）鐵粉溫壓致密化的過程的影響（xiǎng）；溫壓過程致密化（huà）機理探討，詳述如下：
　　（1）鐵粉
　　1995年，研究伊始發現，沒有一種國產品牌粉末可以原封不動得以供貨狀態用於溫壓工（gōng）藝。處於這種無米之炊的境（jìng）地是很自然的。ANCORDENSE溫壓係（xì）統的第一個（gè）環（huán）節是用特定的鋼鐵粉末，這（zhè）個特定的定義是限定在高壓縮比（bǐ）水霧化鐵（tiě）粉的範圍之內。這（zhè）種鋼鐵粉自發明以來已經經過近30年左右的完善（shàn）和產業化過程。而國產的水霧化鐵粉（fěn）從整體上說還達不到這種水平。
　　經（jīng）過從（cóng）化學成分，粒度組成，顆粒形貌等分析和（hé）實驗工作，確認了適合於溫壓的鐵粉的基本（běn）特性，即：含O2量＜0.1%，含C量＜0.006%，含N2量＜0.003%，鬆裝密度3.0～3.2g/cm3。與國外的水霧化鐵粉（fěn）相比，1995年（nián）我國的成批量供貨的最好的粉末含O2量為0.25%，含C量為0.02%，含N2量為0.0043%。但是到（dào）了2001年，至少鞍鋼粉材廠的水霧化鐵粉在含O2量和含C量的指標上，已達到了這個標準。
　　然而，作為（wéi）溫壓用粉的（de）內在質量是非常重要的，因為它（tā）是在已有的粉末壓縮性上，再提高一定的量。就溫壓而（ér）言，國內粉和國外粉的（de）主要差距是高壓製力下的壓縮性不夠高，如700～800MPa下的（de）粉末壓縮性並不（bú）比600MPa下的高，而且模具拉傷嚴重。
　　為了獲得高質量的國產水霧化溫壓粉，首先，在確保低的含O2量和含（hán）C量的前提（tí）下，大幅（fú）度降低含N2量。其次（cì），要降低粉末中的非金（jīn）屬（shǔ）夾（jiá）雜物。進而通過改變和優化霧化條件，調整粒度組成和顆粒形狀，以利於粉末在壓製過（guò）程中的顆粒重排。關於粉末顆粒重排，中南大學曾經由（yóu）冶金粉塵中回收鐵粉，適當擴散合金化，製備出溫（wēn）壓原料。其溫壓機製被認定（dìng）為（wéi）粉末顆粒重排效果的改善。
　　（2）潤滑劑
　　分（fèn）析了由1976～1994年的17篇美（měi）國專利，與溫壓工藝直接相關的有4篇，其餘為溫壓粉潤滑（huá）方（fāng）式、溫壓發展及形成相關的專利。在這些專利中，對（duì）潤滑劑予以了特別（bié）強調。幾乎所有的（de）熱塑性高聚物及（jí）其複合（hé）高聚物全部（bù）被專利所覆蓋。國外專利化的潤滑劑是一種複合的酰胺基蠟，有一個（gè）150～250℃的熔化溫度區間。低熔點的單酰胺在溫壓溫度下熔化，起液體潤滑（huá）作用，二酰胺和聚酰胺有較高的熔點，可起固體潤滑劑作用。美國生產的一種可以作為溫壓用的潤滑劑。
　　考慮到知識產權的約（yuē）束，為配製新的潤滑劑，北京（jīng）科技大（dà）學進行了複合潤滑劑玻璃（lí）化溫度隨壓製（zhì）壓力變化規律的理論探討，提出了某種數量關係。改進的潤（rùn）滑劑不必局限於（yú）熱塑性高聚物。某（mǒu）些低聚物或大分子量潤滑劑與特定的壓製（zhì）溫度相匹配（pèi），也可以應用於溫壓，這一點是（shì）北京科技（jì）大學1995年（nián）攻關中的（de）一個重要結果。
　　（3）模具
　　北京科技大學（xué）與（yǔ）武鋼集團粉末冶金有限公（gōng）司，針對（duì）磁軛（è）零件於1996年在國內研製出第一套（tào）自行設計的溫壓模具。實踐中發現，模具的設計並不神（shén）秘。模具材料以M2高速鋼為實（shí）驗材質。在（zài）小型批量生產中，采用內鑲硬質（zhì）合（hé）金模具以適應溫壓環境。另外（wài），關鍵的是實（shí）現自動模具（jù）結構，可（kě）保證（zhèng）操作的安全性和簡易性。
　　華南理工大學（xué）與廣東華金公司，在粉末冶金齒輪溫壓模具的（de）設計與製造（zào）方麵積累了較（jiào）豐富的經驗（yàn），現已有數種齒輪由內潤滑溫壓技術生產。
　　這裏之所以提到內潤滑溫壓技術，是因為目前出現的新專利和某些經驗表明，將內（nèi）潤滑溫壓技術改變為外潤滑溫壓技術是溫壓發展的必然趨勢。外（wài）潤滑指的是模壁潤（rùn）滑，其與（yǔ）溫壓是平行的兩個提高鐵基結構零（líng）件密度的手段。
　　模壁潤（rùn）滑分濕潤（rùn）滑和（hé）幹潤滑。較早的研究和探索（suǒ）是利用於（yú）潤滑劑（jì）和潤滑液（yè）體噴向模壁的潤（rùn）滑方式，稱（chēng）為濕潤滑（huá）。濕模壁潤滑的模具（jù）結構複雜，難以實現自動化生（shēng）產。近期發展的幹模壁潤滑，它不僅克服了濕模壁潤滑製備的壓坯表麵易粘粉，影響燒結件的（de）表麵質量；而且，用非聚四氟乙烯幹粉潤滑（huá）劑以靜電吸附（fù）的防護司（sī）粘著在陰模內（nèi）壁（bì），鐵零件（jiàn）的（de）壓坯密度已達7.55g/cm3，加拿大QMP公司決定在2002年開展在溫（wēn）壓的（de）過程中采用模壁潤滑，以期鐵基零件的密度大於7.4g/cm3。我國"十五"863華南理工大（dà）學、北京科技大學和中南大學的溫（wēn）壓研究項目也有這方麵的內容。北京科技大學正加緊開（kāi）發成本低、適用性強的幹粉模壁潤滑裝置。
　　（4）溫壓溫度
　　沒有一成不變的（de）溫壓溫（wēn）度，也就是說最佳溫（wēn）壓溫（wēn）度（包括粉末溫度（dù）和模具溫度）的製定，必須根據零件的幾何（hé）尺寸來調整（zhěng）。加拿大QMP公司的（de）經驗是同一（yī）種材質裝粉高度為1.0cm，最佳粉末（mò）溫度為140℃，裝粉高度為2.5cm和3.8cm時，最佳粉（fěn）末溫度分別降到100℃和（hé）90℃左右。北京科（kē）技大學在理論（lùn）上（shàng）初步進行了分（fèn）析，建立了一個溫壓壓製壓力、零件幾何尺寸和最佳溫壓溫度之間的因（yīn）果關係，為製定（dìng）溫壓工藝提供了一個量的預測方法。
　　就粉末溫度和模具（jù）溫度的（de）高低而言，與ANCORDENSE溫（wēn）壓工藝（yì）不同，北（běi）京科技大學強調了兩種不同的溫壓製度（dù）的:應（yīng）用即保留式（shì）溫（wēn）壓和排出式溫壓。這兩（liǎng）種不同的餓溫（wēn）壓製度影響著而後的（de）燒結製度的選擇。保（bǎo）留（liú）式溫壓在模具溫度低於（yú）潤滑劑的熔點範圍（wéi）。潤滑劑在溫壓過後仍有相（xiàng）當一部分保留在壓坯之內；排出式溫壓指的（de）是選擇模具的（de）某一部分的溫度高於潤滑劑的熔點範圍，潤滑劑在完成了潤滑粉末顆粒的作用後（hòu）大部分被排擠出壓坯。究竟選取何種溫（wēn）壓製（zhì）度必須根據（jù）零（líng）件（jiàn）尺寸、模具結構（gòu）、批量大（dà）小和燒結工（gōng）藝等因素進行綜合考慮。
　　燒結環節
　　當生坯密度大於（yú）7.2g/cm3，采用保（bǎo）留式溫壓方式壓製時會有相當多的潤（rùn）滑劑被擠入封閉孔洞之中。燒結時不能簡單的采用通（tōng）常（cháng）的一次推杆爐一次（cì）燒結，必須采用低溫預燒，將潤滑（huá）劑在此溫度下分解出的CO，H2，N2排（pái）除。實驗表明，真空預燒可以較充分地（dì）排除潤滑劑，在氫氣中預燒次之（zhī）。不低溫預燒，將使（shǐ）最終燒結密度低於溫（wēn）壓壓製（zhì）的生坯密度。溫壓-燒結工藝就整體效果看並不能提供密度（dù）產品。采用排出式溫壓可以簡化燒（shāo）結工藝，但排出式溫壓工藝（yì）的應用對所生產零件的形狀和模具設（shè）計有（yǒu）較苛刻的要（yào）求。
　　後處（chù）理環節
　　後處理限（xiàn）指熱處理和表麵強化（huà）處理。為了進一步（bù）提高溫壓-燒結燒結鋼零件的強度指標，試驗了在殘餘孔洞周圍形成了（le）貝氏體，基體形成馬氏（shì）體的可能性。研究表明Fe-Mo-Ni-Cu-C係，適當改變加入石墨的方式，完全可以實現燒結在線等溫處理,生產出（chū）密度大於7.3g/cm3,殘（cán）留孔洞周圍形成缺口不敏感性的下貝氏體組（zǔ）織,熱（rè）處理後抗拉強度大於1200MPa.
　　這（zhè）裏提到的表層強化處理的（de）概（gài）念是,通過強（qiáng）化燒結(液相燒結和強化燒（shāo）結)在溫（wēn）壓燒結鋼零件表層形成一定深度的全致密組織。為大幅度提高製品的疲勞強度創造條件。為（wéi）開發溫壓轎（jiào）車連杆預定技術保（bǎo）證，表層強化燒結溫壓燒結鋼的思路獲得了國家自然科學基金（2000～2003年（nián））的資助，現（xiàn）已取得可喜進展。
　　產業化
　　強力（lì）發掘市場需求
　　高密度，高強度粉末冶金燒結鋼零件的市場需求是溫（wēn）壓技術產業化的源動力。長期以來，中、低密度粉末冶金零件的市場已趨於飽和（hé），其零件較低的強度性能對（duì）粉末冶金燒結鋼的市場聲（shēng）譽有一定（dìng）的負麵影響。特別是應用粉末冶金產品（pǐn）的設計人員，往往對（duì）高強度、高密度存有（yǒu）疑慮（lǜ）。因此，市場開發（fā）人員應當真（zhēn）正了解溫壓產品的優異性能，以（yǐ）具體的技術數（shù）據，及國內外生產的主要產品如鏈輪、齒輪的經驗，作好開發工作。任（rèn）何（hé）一個（gè）企業，如果在實際上沒（méi）有強力發掘市場需求的能力（lì），在（zài）計劃時代還可能生存；那麽在麵臨加入WTO後嚴酷的競爭形勢麵前，隻能"坐以待（關）閉（bì）"。
　　選擇正確的結合部
　　溫壓技術的（de）產業化即國產化，隻有（yǒu）充分結合我國產業的實際情況進行開發，才能可能獲得較大的進展（zhǎn）。從國民經濟的（de）全局看，粉（fěn）末冶金行業是一個小產（chǎn）業，它的發展必須也隻能依附於國民（mín）經濟（jì）支柱產業（yè）的（de）發展。轎車產業的發展規劃曾經給粉末冶金的發展規（guī）劃帶來某種刺激。現在看來，真正把降低幾（jǐ）十公斤零件成本而采用粉末冶金產品這件事看得很重的發動機主機廠為數並不多。因此，高密度溫壓粉末零件的一大（dà）出（chū）路應當著眼於配件市（shì）場。隻要高密度溫壓冶金（jīn）零件的質（zhì）量過硬，擁有了用戶，就一定會促進主機市場的開發（fā），這就是市場的結合部問題。
　　其次是（shì），溫壓（yā）技術與粉末冶金廠家本身的結合問題（tí）。沒有引進國外（wài）先進技術的粉末冶金廠家占多數，資金的（de）投向一定是非"待閉"企業，因而是可持續發展或有可能持續發展的（de）粉末冶（yě）金廠，溫壓技術必然會轉化（huà）成生產力。
　　市場經濟條件下的"研究-企業集合"體（tǐ）
　　國外溫（wēn）壓技術從實驗室到產業化大致用（yòng）了5年左右的時間。與其它先進技術相比，溫壓技術產業化的速（sù）度（dù）是快（kuài）的（de）。其中一條成功（gōng）的經驗（yàn）是，該技術從一開始就是以"研（yán）究-企業集合"的麵貌出現的。粉末冶金工藝（yì）人員、壓機製造商、化工、化學研究人（rén）員，組成一個集合體（tǐ）來突破技術的各個環節。在這方（fāng）麵行（háng）業協會或學會應當發揮更大的作（zuò）用（yòng）。
　　溫壓技術產業化的根本出路在於（yú），真正理解和掌握溫（wēn）壓-燒結工藝係統的各個環節，在有可能持續（xù）發（fā）展的骨（gǔ）幹粉（fěn）末冶金企（qǐ）業的牽頭（tóu）和帶動下，組成一個（gè）各方均可受益的粉末、製（zhì）件、壓機、化工廠商和研究團體的"研究-企業集合"體，以典型的溫壓係列產（chǎn）品開拓（tuò）鋼鐵粉末內（nèi）冶金高密（mì）度、高強度零件的新市場。