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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%。缺點：目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實現。

　　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%。在小批量生產的情況下，粉末冶金齒輪的生產成本可能比傳統制造方法的成本高。

　　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。通過熱處理可以使滲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。3、清楚前處理時遺留的殘污，提高工件的光潔度，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，好看。

　　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。

MIN金屬注射成型

MIM（metal Injection Molding），中文名稱為金屬注射成型，是一種將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料，注射到模型里的成形方法。

簡單來說，MIM就是把金屬粉末和粘結劑均勻混合在一起，經過加工就能做成各種形狀的金屬器件了。

這是一種具有很高技術含量的技術，類似于現在熱門的3D打印。

從工藝流程來看，MIM要經歷混料（專用喂料）、注射成形、脫脂、燒結、后處理等5個步驟。

混料，就是把金屬粉末和粘結劑，按9：1的比例均勻混合起來，大家可以想象我們用水和面時的感覺。

等到和出來的面夠勁道時，就可以甩面做面條了，注射成形的步驟也差不多。

混合物被加熱，注入模具，成形為毛坯。毛坯出來后，再將里面的粘結劑去除，這一過程就叫脫脂。

脫脂后再進行高溫燒結，使成品的強度上一個臺階，并擁有很好的力學性能。

燒結是MIM工藝中最核心的環節，只要這一步處理得好了，那么整個MIM流程基本就大功告成了。

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經過MIM制作出來的成品，密度高、精度高、表面光潔度也非常好，不信你摸一摸智能手表的底殼，質感那是杠杠滴。

金屬注射成形（MIM）發展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產小型、三維復雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統粉末冶金工藝與現代塑料注射成型技術融合發展而來，其基本工藝過程是：將各種微細金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預設粘結劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過注射機注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經過脫除粘結劑和高溫燒結后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。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。

MIM的發展進程

20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀80年代，美國倫賽爾理工學院開始開展MIM技術理論基礎和應用基礎的研究工作。美國Injectamax公司和德國BASF公司將脫脂時間從數十小時縮短到幾個小時，而且保形性得到明顯改善，產品的尺寸精度從±0.5%提高到±0.3%。21世紀后，MIM工藝進一步得到改進，新材料、新工藝不斷涌現，產業化發展迅速。形狀復雜、尺寸較小及產量大，這些都是MIM的強項，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發動機零件、電子密封、切削工具及運動器材中找到大量應用。運用該技術可直接生產多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應用十分廣泛。

金屬注射成形（MIM）在電子行業中的應用

電子儀器產業是MIM零件的主要應用領域，在亞洲約占MIM零件銷售額的50%。電子器件的微型化需要生產成本較低的，性能較好的，更小的零件，這正是MIM零件的優勢所在。[1]

MIM在中國的發展受益于電子行業（如手機產業等）的帶動，從2009年開始整個行業扶搖直上；當使清潔的金屬表面相互接觸時，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。尤其到2011年中后，更因為受蘋果與三星電子兩家的商品競爭，在手機裝置中大量采用MIM零件，是過去從未見到的熱潮。以下舉例說明電子行業中的MIM產品。

智能手機

90年代，最廣為熟知的MIM應用是BP機震動馬達的鎢合金振子。2000年以后，不銹鋼系列開始廣泛應用，如光纖接頭，消費電子類的hinge系列，手機按鍵，sim卡托槽等。近期MIM行業出現投資熱潮是由于MIM零件在手機行業廣泛應用，以及3C行業的組裝工廠也在中國，投資門檻的降低，這都吸引了大量的資金流入。對于不同的金屬粉末，其混煉時選擇的粘結劑種類也不同，配比自然也不同。

根據市場情況，2015年僅國產手機零件（卡托、按鍵、鏡頭圈、LED圈、轉軸）達到16.5億，而且MIM產品的市場需求還會進一步的擴大。

光導纖維零件

圖5是由17-4PH不銹鋼制造的薄壁（壁厚小于1mm）、形狀復雜的光導纖維收發報機外罩，是用于網絡和電訊設備中的超高速收發報機并聯光學模件。這些薄壁的MIM外罩由4個薄支柱支承2條并聯的帶[1]。

其他典型電子行業MIM產品

在電子行業中諸如磁盤驅動器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機振子、計算機打印頭等也常用MIM產品。