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烧结增强粉末冶金件的性能
发表时间:2021-03-11     阅读次数:     字体:【

烧结-硬化,由于可生产硬度高与耐磨性好的最终形粉末冶金零件,正在成为一种受欢迎的生产工艺。除了硬度与耐磨性外,烧结-硬化零件还比传统的淬火-回火零件的扭曲变形小。这个特点使烧结-硬化工艺,成为了最终用户在对许多新的大量应用零件寻求粉末冶金生产工艺经济最大化时的理想待选工艺。


尽管烧结-硬化有许多优势,但在实际零件的技术条件与设计上仍然必须考虑到这种工艺的某些限制。传统的烧结-硬化材料都是含有钼与/或镍的中等或高预合金化钢粉,其中都预混合有≥0.8%(质量分数)的石墨和添加有高达2%(质量分数)的铜粉。合金化的铁基基粉(以下简称基粉)与添加的元素铜粉相结合导致了预混合粉一般都具有低的压缩性与相当低的生坯与烧结件密度。另外,这些材料的力学性能也比常规的热处理材料低,特别是冲击能量与滚动接触疲劳强度(由于密度低与均匀的碳含量)。


对于改进任何粉末冶金零件的性能最重要的是,增高生坯与烧结件的密度。虽然,二次压制/二次烧结可能是增高密度的一种方法,但其应用受限于仅只能较小地增高密度。由于这些材料的硬度与强度高,因此,在烧结后不能用精整来增高密度。那么,需要用什么方法来强化压制工艺和/或改进合金,既能增高淬透性,又不会减小压缩性,从而改善烧结-硬化零件的力学性能呢?


Haberberger以前报告的试验研究证明,Ancordense(温压)生产工艺与烧结-硬化合金的高温烧结相结合,对冲击性能与小量增高拉伸性能有有益影响。例如,在研究的3种材料中、当将烧结温度从1175℃增高到1260℃时,冲击能量就能增高50%~100%,而密度仅只增高了0.05g/cm3.关于高温烧结的一个问题是烧结时可能形状扭曲变形较大。在这项较早的研究中,作者已经注意到了于1260℃下烧结的试验环的外径与内径的变化性表明。其和在1175℃下烧结的试验环的变化性相同。在这项研究中,得到的最高力学性能抗拉强度约为1175MPa,最高冲击韧度为19J.


由于对草地与园艺市场和汽车市场的齿轮传动装置的强度与耐久性增高的要求越来越高·推测粉末冶金工艺的目标是使生产的材料的极限抗拉强度为约1400MPa及无凹口冲击韧度为≥27J.这种抗拉强度与韧性的结合超过了铸造的球墨铸铁与可锻铸铁的性能,从而使粉末冶金材料在高性能铸件与传统锻轧合金钢之间占据了独特的适当位置。文章作者集中研究了改进常规烧结-硬化材料的生坯与烧结件密度的方法,外加上着手开发有可能于1260℃下烧结制造成的具有高强度、高硬度、冲击韧性良好,同时尺寸稳定性好的新材料。

 
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