粉末冶金材料
2012-05-28 粉末冶金:經(jīng)制粉、混料、壓制成形、燒結(jié)等工序生產(chǎn)材料的工藝。具有少切屑或無切屑、材料利用率高、生產(chǎn)率高,成本低等優(yōu)點(diǎn)。可以生產(chǎn)高硬度和高紅硬性的硬質(zhì)合金、多孔含油軸承和過濾材料、難熔金屬及其合金、磁性材料、耐熱材料等多種具有特殊成分、特殊性能的制品。但大小、形狀受到一定的限制,結(jié)構(gòu)零件的韌性差等問題都有待解決。
1、硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金:是將一些難熔的金屬化合物(如WC、TiC、TaC等)粉末和起粘結(jié)作用的金屬(如鈷、鎳等)粉末混合,經(jīng)壓制成形,再經(jīng)過1400~1500℃高溫?zé)Y(jié)而成的一種粉末冶金產(chǎn)品。
(1)性能特點(diǎn)
1)硬度高[86~93HRA(相當(dāng)于69~81HRC)],熱硬性好(高硬度可保持至900~1000℃)。
2)抗壓強(qiáng)度高,抗壓強(qiáng)度可達(dá)6000MPa,常溫下工作時(shí),不會(huì)產(chǎn)生塑性變形,900℃時(shí)抗彎強(qiáng)度也可達(dá)1000MPa左右。
3)線膨脹系數(shù)小,電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率與鐵、鐵合金接近。
4)耐腐蝕性和抗氧化性好。
5)脆性大,韌性低,抗拉強(qiáng)度低,很難被切削加工。因此,常將其制成一定形狀的刀片,鑲嵌或焊接在鋼制的刀體上使用。
用硬質(zhì)合金加工工件,其切削速度比高速工具鋼提高5~7倍,刀具壽命可提高幾十倍。用硬質(zhì)合金作模具等,使用壽命比工具鋼高20~150倍 。
(2)硬質(zhì)合金的分類
根據(jù)用途分類,硬質(zhì)合金有切削加工用硬質(zhì)合金(GB/T18376.1—2001);礦山工具用硬質(zhì)合金(GB/T18376.2—2001);耐磨零件用硬質(zhì)合金(GB/T18376.3—2001)。
(3)切削加工用硬質(zhì)合金的分類分組代號(hào)及應(yīng)用
切削加工用硬質(zhì)合金又可以分為P、M、K三種類別,分別表示長切削加工用硬質(zhì)合金、長切削或短切削加工用硬質(zhì)合金、短切削加工用硬質(zhì)合金。切削加工用硬質(zhì)合金的分類分組代號(hào)表示規(guī)則為:類別符號(hào)(P、M、K)+組別號(hào)(二位數(shù)字),如P01、M10、K20等。
切削加工用硬質(zhì)合可金可制造各類刀具,使用中應(yīng)根據(jù)加工方式、被切削加工材料的性質(zhì)和切削加工條件等選用。硬質(zhì)合金可制作車刀、銑刀、鉆頭、鏜刀、鉸刀等。一般“P”類硬質(zhì)合金刀具主要用于加工非合金鋼、合金鋼等韌性材料;“K”類硬質(zhì)合金刀具主要用于切削鑄鐵、非金屬等脆性材料;“M”類硬質(zhì)合金刀具可用于加工各種鋼材(特別是不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等難切削的材料),也可用于加工鑄鐵等脆性材料。
硬質(zhì)合金還可用于制造模具,可用于制造拉拔、冷沖壓和冷擠壓模具等。
常用切削加工用硬質(zhì)合金分類分組代號(hào)、基本組成、性能及適用場合如表1所示。
表1 切削加工用硬質(zhì)合金的分類分組代號(hào)、基本組成、性能及適用場合(摘自GB/T18376.1—2001)
(4)切削加工用硬質(zhì)合金牌號(hào)示規(guī)則
硬質(zhì)合金的分類分組代號(hào)不能直接用于表示硬質(zhì)合金牌號(hào),供方應(yīng)給出供方的特征號(hào)、供方分類代號(hào),并在其后綴以兩位數(shù)字10、20、30……等組別號(hào),若要細(xì)分時(shí),則在分組代號(hào)后加一位阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3……或英文字母作細(xì)分號(hào),并用小數(shù)點(diǎn)隔開。牌號(hào)表示格式示例如下:

2、含油軸承
粉末冶金含油軸承可用于制作中速,輕載荷的軸承,尤其適宜制作不能經(jīng)常加油的軸承,如紡織機(jī)械、電影機(jī)械、食品機(jī)械、家用電器(如電風(fēng)扇、電唱機(jī))等的軸承,在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、電機(jī)中也得到廣泛應(yīng)用。
含油軸承是一種多孔性的粉末冶金材料。制造時(shí)在混合料中加入石墨粉,經(jīng)壓制燒結(jié)成形后浸入潤滑油中,因毛細(xì)作用,孔隙中可吸附大量的潤滑油(一般含油率為12%~30%),故稱為含油軸承。這種軸承工作時(shí),由于發(fā)熱、膨脹、孔隙容積變小,潤滑油被擠到表面;同時(shí),軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)軸承間隙中的空氣層,降低了摩擦表面的靜壓力,在粉末孔隙內(nèi)外形成壓力差,潤滑油被“抽”到工作表面,起潤滑作用。停止工作時(shí),潤滑油又滲入孔隙中,所以含油軸承自潤滑的功能。
含油軸承根據(jù)基體金屬的不同分為鐵基材料,銅基材料和鋁基材料三種。其牌號(hào)由粉末冶金滑動(dòng)軸承的“粉、軸”兩字漢語拼音字首“FZ”、基體主加組元序號(hào)(鐵基為1、銅基為2)、輔加組元序號(hào)和含油密度組成。如FZ1360表示輔加組元為碳、銅,含油密度為5.7~6.2g.cm-3的鐵基粉末冶金含油軸承。
3、粉末冶金摩擦材料
摩擦材料可用于制各類機(jī)床、車輛等的離合器、制動(dòng)器等。粉末冶金摩擦材料一般是用銅粉或鐵粉為基體,加入能提高摩擦系數(shù)的組分(如石棉、Al2O3、SiO2等)以及能抗咬合、提高減摩性的潤滑組分(如Pb、Sn、石墨、二硫化鉬等)的粉末制造而成。它具有摩擦系數(shù)大、耐摩性高、導(dǎo)熱性好、熔點(diǎn)高以及合適的強(qiáng)度,比合成樹脂、鑄鐵、青銅等摩擦材料的性能優(yōu)良。
粉末冶金摩擦材料根據(jù)基體金屬的不同,分為銅基材料和鐵基材料;根據(jù)工作條件不同,分為干式和濕式材料,濕式材料適合于在油中工作。粉末冶金摩擦材料的牌號(hào)由FM(“粉”、“摩”兩字的漢語拼音字首)、基體金屬骨架組元序號(hào)(銅基為1、鐵基為2)、順序號(hào)、“S”或“G”(工作條件“濕式”或“干式”漢語拼音字首)組成。如FM101S,表示順序號(hào)為01的銅基、濕式粉末冶金摩擦材料;FM203G表示順序號(hào)為03的鐵基、干式粉末冶金摩擦材料。
銅基摩擦材料工藝性較好,摩擦系數(shù)穩(wěn)定、濕式工作條件下耐摩性優(yōu)良,常用于制造在油中工作的零件,例如汽車、拖拉機(jī)、鍛壓機(jī)床的離合器與制動(dòng)器。鐵基摩擦材料在高溫重載下有優(yōu)良的摩擦性能,可承受較大的壓力,主要用于制作飛機(jī)、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、載重汽車上的制動(dòng)器與離合器。
