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金屬學基礎

鐵碳合金的基本組織

　　①奧氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因為面心立方晶格的r-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度時為0.77%，在1148度時達到峰值2.11%。使金屬表面形成一層氧化膜，以防止金屬表面被腐蝕，此處理過程稱為“發(fā)藍”。

　　奧氏體塑性很好，強度和硬度也比鐵素體高。

　　②鐵素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。因為體心立方晶格的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0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時達到峰值，也僅有0.0218%。理論上，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結傳統的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統壓鑄成形強度低、精密鑄造無法大量量產、車削件成本較高等技術缺點。

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

　　③珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機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%。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。MIM用粘結劑應滿足如下要求：與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應。通過熱處理可以使?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。

　　④滲碳體：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%，熔點約為1227度，晶體結構復雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，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）后經迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結構。

　　馬氏體轉變速度極快，轉變時體積產生膨脹，在鋼絲內部形成很大的內應力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應力開裂。

不銹鋼拋光二

4 超聲波拋光

將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中,依賴超聲波的振蕩作用.使磨料在工件外表磨削拋光。超聲波加工宏觀力小,不會引起工件變形,但工裝制作和安裝較艱難。

超聲波加工可以與化學或電化學方式結合。在溶液腐蝕、電解的根底上,再施加超聲波振動攪拌溶液,使工件外表溶解產物脫離,外表左近的腐蝕或電解質平均；超聲波在液體中的空化作用還可以克制腐蝕過程,利于外表光明化。

5流體拋光

流體拋光是依賴高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件外表到達拋光的目標。常用方式有：磨料加工、液體加工、流體動力研磨等。流體動力研磨是由液壓驅動,使攜帶磨粒的液體介質高速往復流過工件外表。

介質重要采取在較低壓力流過性好的特別化合物(聚合物狀物質)并摻上磨料制成,磨料可采取碳化硅粉末。

6磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷,對工件磨削加工,這種方式加工效率高,質量好,加工條件容易控制,工作條件好。

粉末注射成型技術彎道超車

粉末注射成型適用不銹鋼，鐵基合金，磁性材料，鎢合金，硬質合金，精細陶瓷等系列。所制備的零件廣泛應用于航空航天工業(yè)、汽車業(yè)、兵工業(yè)、醫(yī)用器械、機械行業(yè)、日用品等領域。那么粉末注射成型和其他成形工藝特點的比較，哪個更具優(yōu)勢呢?

　　(一)與傳統粉末冶金工藝比較

　　粉末注射成型作為一種制造高質量精密零件的近凈成形技術，具有常規(guī)粉末冶金方法無法比擬的優(yōu)勢。MIM能制造許多具有復雜形狀特征的零件：如各種外部切槽，外螺紋，錐形外表面，交叉通孔、盲孔，凹臺與鍵銷，加強筋板，表面滾花等等，具有以上特征的零件都是無法用常規(guī)粉末冶金方法得到的。工藝流程：前處理→無青堿銅→無青白銅錫→鍍鉻技術特點：優(yōu)點：1、鍍層光澤度高，高品質金屬外觀。

　　(二)與比精密鑄造比較

　　精密鑄造對于熔點相對較低的金屬或合金，精密鑄造也可以成形三維復雜形狀的零件。但對于難熔金屬和合金、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷等卻無能為力，這是精密鑄造的本質所決定的。另外，對于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密鑄造是十分困難或不可行的。

　　(三)與機加工比較

　　傳統機械加工法，近來靠自動化而提升其加工能力，在效率和精度上有極大的進步，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)完成零件形狀的方式。

　　機械加工方法的加工精度遠優(yōu)于其他加工方法，但是因為材料的有效利用率低，且其形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反的，粉末注射成型可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、高難度形狀的精密零件的制造，粉末注射成型工藝比較機械加工而言，其成本較低且效率高，具有很強的競爭力。MIM技術彌補了傳統加工方法在技術上的不足或無法制作的缺憾，并非與傳統加工方法競爭。不過，可以通過后處理或復合涂層獲得不同的顏色，以提高載重汽車零部件的裝飾性和匹配性。粉末注射成型技術可以在傳統加工方法無法制作的零件領域發(fā)揮其特長。

金屬注射成形用不銹鋼粉的生產工藝

金屬注射成形技術由陶瓷零件的粉末注射成形技術發(fā)展而來，是一種新型的粉末冶金近凈成形技術。金屬注射成形技術技術的主要生產步驟如下：金屬粉末與粘結劑混合——制粒——注射成形——脫脂——燒結——后續(xù)處理——最終產品該技術適用于大批量生產性能高、形狀復雜的小尺寸的粉末冶金零部件，如瑞士的手表業(yè)用來生產手表零件。      近幾十年來，MIM技術發(fā)展勢頭迅猛，能應用的材料體系包括：Fe-Ni合金、不銹鋼、工具鋼、高比重合金、硬質合金、鈦合金、鎳基超合金、金屬間化合物、氧化鋁、氧化鋯等。金屬注射成形技術要求粉末粒度為微米級以下，形狀近球形。此外對粉末的松裝密度、搖實密度、粉末長徑比、自然坡度角、粒度分布也有一定的要求。目前生產金屬注射成形技術用粉末的主要方法有：水霧化法、氣體霧化法、羰基法。技術難點及改善關鍵點：陽極氧化的良率水平關系到最終產品的成本，提升氧化良率的重點在于適合的氧化劑用量、適合的溫度及電流密度，這需要結構件廠商在生產過程中不斷探索，尋求突破。常用的不銹鋼金屬的粉末牌號有：304L，316L， 317L，410L，430L，434L，440A，440C，17-4PH等。

     對于水霧化法其制作流程為：

     選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、高壓水泵、全封閉式制粉裝置、循環(huán)水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

    對于氣霧化法其制作流程為：

    選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、氮氣源和霧化裝置、循環(huán)水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

每種方法各有其優(yōu)缺點：水霧化法是主要的制粉工藝，其效率高、大規(guī)模生產比較經濟，可使粉末細微化，但形狀不規(guī)則，這有利于保形，但所用粘結劑較多，影響精度。此外，水與金屬高溫反應形成的氧化膜妨礙燒結。氣體霧化法是生產金屬注射成形技術用粉的主要方法，它生產的粉末為球形，氧化程度低，所需粘結劑少，成形性好，但極細粉收率低，價格高，保形性差，且粘結劑中的C，N，H，O對燒結體有影響。羰基法生產的粉末純度高、開頭穩(wěn)定、粒度極細，它最適合于 MIM，但僅限于Fe,Ni等粉體，不能滿足品種的要求。為了滿足金屬注射成形技術用粉的要求，許多制粉公司對上述方法進行了改進，還發(fā)展了微霧化、層流霧化等制粉方法。一、第1把火——退火：1、退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。現在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實密度后者維持保形性。目前采用水霧化粉也可生產相對密度大于99%的燒結體，因此較大型零件只使用水霧化粉，較小型零件使用氣霧化粉