粉末冶金零件生产用石墨粉的选择

粉末冶金零件应用领域的扩大,在于和其他各种制造工艺与材料的竞争。这种竞争实质上是粉末冶金零件生产中的3个关键变量:使用性能(力学性能)、价格及精度(尺寸变化与其稳定性)和其他制造工艺与材料的竞争。而原材料价格的易变性强烈影响了其第4个变量:生产的利润率。在粉末冶金结构零件生产中,石墨的主要作用是烧结时使碳扩散到纯铁粉或预合金化铁粉颗粒中,以使钢基体硬化。石墨有2种:天然石墨和初生合成石墨,这2种石墨在烧结时的性状是不同的。本文介绍了最近一些实验室与规模生产的试验结果,通过选择最合适的石墨粉得到粉末冶金零件生产中的上述3个关键变量的最佳值,以提高粉末冶金零件的生产竞争力。     

烧结-硬化时冷却速率的影响

烧结-硬化正在成为应用范围较广的生产高强度粉末冶金零件的生产工艺。这种工艺能够使钢件在烧结炉中直接形成马氏体,使得用这种工艺生产的零件性能接近于淬火-回火钢件的性能。也省掉了单独的热处理作业,经济效益也很高。因为烧结-硬化的成功取决于烧结后加速冷却时,钢件稳定地形成高含量马氏体显微组织的能力。所以本文将研究从烧结温度开始冷却速率的变化对粉末冶金钢的显微组织、硬度及性能的影响。也将进一步说明如何利用比较设备末端淬火与烧结炉的冷却曲线来改进烧结-硬化工艺。     

粉末冶金机械零件制造技术专题讲座(连载)

第二讲 烧结钢零件生产中石墨的应用及其故障分析 石墨在铁基减摩零件如含油轴承及烧结钢结构零件中,如烧结碳素钢和烧结合金钢,都是应用最广的元素之一.其它如金属石墨制品、摩擦材料、触头材料生产中,石墨也是常用组元之一.     

烧结后热处理对烧结硬化粉末冶金钢零件尺寸精度与力学性能的影响

在铁基粉末冶金零件的最终形生产中尺寸精度是一个关键参数.粉末冶金零件生产厂商一直在追求较大的零件,但终端用户规定的绝对公差一般并不随零件尺寸而改变.因此,对较大的零件,尺寸变化或尺寸变化的偏差必须减小.除了与常用低合金粉末冶金钢的压制与烧结相关的尺寸变化外,烧结硬化合金对粉末冶金零件生产还提出了一些独特挑战与机遇.在烧结炉中能淬硬的零件,就不要后续淬火作业了.可是,形成的未回火的马氏体显微结构对尺寸稳定性与力学性能来说并不理想.回火的淬硬钢由于马氏体转变成了密度较高的较稳定的铁素体与碳化物显微结构,从而改善了力学性能并使尺寸产生收缩.另外,许多铜及碳含量高的烧结硬化钢牌号都会导致残留奥氏体的含量较高.残留奥氏体可改进冲击性能与延展性,但是,由于热波动残余奥氏体可转变成密度较低的贝氏体和/或马氏体从而影响尺寸的稳定性.为得到最好的力学性能与尺寸控制组合,烧结硬化钢需要进行适当的热处理.本文考察不同的烧结后热处理对烧结硬化粉末冶金钢尺寸、显微结构以及力学性能的影响.     

石墨含量对粉末冶金凸轮轴性能的影响

以铁基粉末冶金材料Fe-5Cr-2Cu-1Si-1Mo-0.5P-XC作为凸轮材料,采用烧结焊技术实现粉末冶金凸轮与16Mn钢管的连接。研究石墨添加量(质量分数1.5%~2.5%)对粉末冶金凸轮材料烧结致密化、硬度及凸轮与钢管之间扭矩的影响。结果表明:随石墨含量的增加,烧结坯尺寸收缩率、密度、硬度急剧增加,石墨含量大于1.9%后各性能参数值增加趋势减缓,最大值分别为5%、7.496 g/cm3和53.77 HRC;随石墨含量的增加,扭矩先急剧增大后略有下降,石墨含量为1.9%时扭矩达到最大值980 N.m。     

烧结硬化粉末冶金钢在高性能零件中的应用

粉末冶金烧结硬化是一种经济有效的生产高强度零件工艺过程。但是,其后续机加工相对困难和昂贵,因此尺寸公差控制也是烧结硬化过程中关注的重要目标。本文基于MPIF标准制备了多种烧结硬化材料,并对比了它们在同等压制压力下的测试试棒以及同等密度下工业粉末冶金零件上的强度、延伸率及尺寸稳定性表现。结果表明在工业生产条件下,所有材料都得到了有效烧结硬化并表现出了优秀的尺寸稳定性。在工业零件生产中,Cr M作为一种预合金无铜添加的经济有效的烧结硬化材料,由于它的高淬透性,在0.5%C(质量分数)添加时,表现出高的尺寸稳定性及极佳的性能。     

10MW高温气冷实验堆中烧结金属过滤元件过滤机理研究

10 MW高温气冷实验堆中石墨粉尘的产生会对一回路冷却剂氦气的品质以及高温堆内仪器设备的可靠运行带来很大的挑战,因此在一回路氦净化系统入口处设置了高性能不锈钢烧结金属过滤元件来确保系统的安全运行。组合不同过滤精度的过滤元件可以对石墨粉尘的粒径分布等进行研究,提供10 MW高温堆不同运行状况下石墨粉尘的相关信息,对反应堆安全正常运行具有重要意义。本文针对过滤元件的过滤机理进行了研究,对过滤效率的理论模型进行了分析,利用聚焦粒子束扫描电子显微镜观察烧结金属过滤元件的表面微观结构特征,为高温堆中石墨粉尘的取样测量研究奠定了基础。     

添加石墨粉对直接电脱氧法制备金属锆的影响

通过在固体ZrO2阴极片中添加不同量的石墨粉,采用直接电脱氧法制备金属锆,研究了经烧结并直接电脱氧后阴极的成分及形貌,考察了添加石墨粉对电脱氧反应的影响。研究结果表明,加入石墨粉可提高烧结样品中的氧空位,增加反应活性,提高金属锆的收率,降低能量消耗。     

不同烧结方式的钼板坯性能比较分析

采用微波烧结、石墨坩埚真空烧结及钨坩埚氢气中频烧结3种烧结方式,对模压成型的钼板坯分别进行烧结处理,并对钼板坯性能进行了比较分析。根据其性能分析比较了3种不同烧结方式的优劣,并提出相应的改进方法。     

铁粉和石墨粒径对Fe-C系预混合粉性能的影响

以不同粒度分布的还原铁粉及石墨为原料,采用粘结剂处理工艺制备Fe-C系预混合粉。研究了铁粉粒度分布、石墨粒径对预混合粉石墨粘结效率、松装密度、流动性以及烧结件密度、抗弯强度、硬度等性能的影响。结果表明,粒度分布均匀的铁粉有利于提高预混合粉的松装密度、流动性和压坯性能,石墨粒度为-2 000目的预混合粉中,石墨分布更加均匀,石墨的粘结效率为98.3%,其工艺性能和烧结性能更好。     

无偏析预混合钢粉研究与开发的进展

无偏析预混合钢粉是在钢铁粉末体系中加入少量粘结剂所制得的一种特种粉末,其目的是减少粉末运送和压制过程中产生扬尘和偏析,提高产品组织、性能和尺寸的一致性。本文综述了国内外对预混合钢粉研究和产品开发的进展,对预混合钢粉的优势、粘结剂组成、混合工艺和混合机理、偏析测定、粉末性能等进行了详细分析和评述。     

添加高速钢粉对烧结钢组织与性能的影响

研究了添加高速钢粉对烧结钢组织与性能的影响。实验结果表明，含２０％高速钢的烧结钢综合力学性能最好；添加高速钢粉能导致烧结钢密度减小的冲击韧性降低，当高速钢含量增中时，硬度随之增加，烧结钢中残余奥氏体和马氏体的含量与高速钢的含量呈线性关系。烧结钢中的马氏体显微硬度很高，它主要原高速钢粒子和原铁粒子的连接区域形成。     

Fe-1.0Cu-2.0Ni-0.55Mo扩散型合金钢粉的研制

本文针对莱粉公司生产的Fe-1.0Cu-2.0Ni-0.55Mo扩散型合金钢粉的生产工艺、粉末性能及其烧结件性能进行了研究。结果表明,采用本工艺生产的扩散型合金钢粉基本保持了基体粉末压缩性高、流动性好的特点,可获得高的压坯密度和烧结体密度;合金粉末损失少且分布均匀,制件尺寸精度高、机械性能稳定;扩散合金化效果好,制件具有较高的硬度和抗拉强度。同时,该生产工艺减少了合金粉末(细粉)的损失和飞扬,生产环境得以很大改善。     

不同黏结剂对Fe-2Cu-0.8C预混合钢粉性能的影响

采用2种工艺对合金元素Cu、石墨进行黏结处理,制备了Fe-2Cu-0.8C预混合钢粉.测定了橡胶、聚乙烯醇衍生物、纤维素等3种黏结剂对合金元素Cu、石墨的润湿性,并分别研究了2种工艺中3种有机黏结剂对预混合钢粉合金元素黏结率、流动性、松装密度、压制及烧结性能的影响,结果表明:2种工艺中,以纤维素为黏结剂制得的预混合钢粉工艺性能与烧结性能最好,聚乙烯醇衍生物次之,橡胶较差,这与3种黏结剂对合金元素Cu和石墨的润湿性好坏及黏结率是对应的.     

含钒蠕墨铸铁干摩擦学性能

研究了含钒蠕墨铸铁与钢盘对磨时的干摩擦学性能。结果表明，钒的加入降低了蠕墨铣的的磨损量，提高了接触压力和摩擦速度变化时磨损量的稳定性。含钒０．１％和０．３％时，提高了摩擦系数和高接触压力，高摩擦速度下降摩擦系数稳定性。     

A REVIEW OF SINTERED METAL BEARINGS: THEIR PRODUCTION,PROPERTIES, AND PERFORMANCE

Abstract

Five classes of sinter-based bearings are identified: steel-backed materials with compacted non-porous sintered linings for engine bearings and wrapped bushes; steel-backed materials with porous sintered linings impregnated with a plastic, intended for operation dry or with sparse lubrication; unbacked porous sintered-metal parts impregnated with oil to form self-lubricating bearings; unbacked non-porous sintered metal parts incorporating graphite; sintered polytetrafluoroethylene parts incorporating powdered metals. Methods of manufacture are outlined.

Techniques of bearing evaluation are described, the most useful being sophisticated, flexible test-rigs which approach closely the conditions of actual bearing applications.

The relative fatigue strengths of sintered engine-bearing linings are given and sintered copper-lead is shown to be equivalent in fatigue strength to cast linings.

The impregnation of sintered bronze linings with PTFE and lead yields a material with good un lubricated wear-resistance. The effect of load, rubbing speed, and other variables is described. A polyacetal lining bonded to a steel backing via a porous bronze interlayer gives a bearing material with good performance under conditions of sparse lubrication.

The relative merits of oil-impregnated porous metal bearings obtained by the pressing and sintering of copper, iron, or aluminium alloy powders are described. For optimum performance the bearing conditions should favour the formation of a hydrodynamic film of oil over the bearing surface.

The incorporation of graphite into fully compacted powder-metallurgy parts gives improved wear-resistance under dry and sparsely lubricated rubbing conditions.

PTFE parts incorporating metal powders can be moulded to finished size by powder-metallurgy techniques.     

水雾化钢铁粉末的生产

概述并分析了我国水雾化钢铁粉末的生产和市场状况。介绍了用于烧结机械零件、电焊条和其它领域的水雾化纯铁粉的生产工艺，产品性能及其性能变化的影响因素。     

粉末冶金Fe-Ni-Mo低合金钢的烧结硬化性能

以Fe-1.75％Ni-0.5％Mo雾化低合金钢粉为基础粉末,加入2％Cu和0.6％C,在600MPa压力下模压成形,在1120℃烧结30 min,制备Fe-Ni-Mo低合金钢材料,测试和分析该合金钢的硬度和抗拉强度以及显微组织；并利用热模拟实验机研究冷却速率(0.5、1.0、2.5、5和10℃/s)对该合金组织和性能...     

粉末形状与松装密度对不锈钢烧结多孔材料制备工艺及其性能的影响

通过选用气雾化及水雾化两种工艺方法制备的不锈钢粉末来制取粉末烧结多孔材料。探讨了粉末形状及松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料制造工艺中的成形压力和烧结温度等工艺参数的影响;研究了原料粉末松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料的透气性、拉伸强度的影响。结果表明:成形压力、烧结温度和制品的透气性受粉末松装密度影响显著。粒度范围为0.18～0.90mm时,气雾化粉末的成形压力比水雾化粉末要高近1倍;当粉末的粒度相同时,采用松装密度大的球形粉末所需的烧结温度比松装密度小的不规则粉末的高60～70℃;粒度为0.45～0.60mm时,选用松装密度为4.13 g/cm3粉末所制备的多孔制品的透气性为3.16×10-10m2,而选用松装密度为2.67 g/cm3的粉末所制备的多孔制品的透气性仅为8.8×10-11m2。不锈钢多孔材料的强度受原料粉末的松装密度影响显著;粒度相同,制备工艺相同时,采用较低松装密度的粉末的制品,能够得到较高的强度。