收藏词条 编辑词条 粉末冶金机械结构零件
由金属粉末混合物成形和在低于主要组分熔点的温度下烧结制成的粉末冶金制品。
19世纪30年代，美国开始大量生产和使用铁基粉末冶金油泵齿轮，以取代铸铁制品。经过60年的发展，粉末冶金机械结构零件已成为现代机械制造不可缺少的一类基础零件。中国1957年研制成功铁基粉末冶金含油轴承，是中国铁基粉末冶金机械结构零件之开始。
粉末冶金机械结构零件是一类构成机器或机构的金属结构零件，它们不但具有最终形状、所需尺寸和形位精度，而且能充分承受拉伸、压缩、冲击、扭曲等载荷，诸如齿轮、链轮和凸轮等。
粉末冶金机械结构零件绝大部分是由铁基粉末冶金材料制成的。通常，将以纯铁粉为原料粉，掺入或不掺入合金元素粉，但不添加石墨粉，经成形一烧结制成者，叫做粉末冶金铁或粉末冶金铁合金。对于添加有石墨粉和烧结后化合碳含量不低于0.3％者，称为粉末冶金钢。
根据用途，粉末冶金钢分为结构钢、工具钢和特殊钢(诸如不锈钢、软磁合金及永磁合金)。粉末冶金结构钢依据添加的合金元素分为粉末冶金铁、粉末冶金碳钢、粉末冶金铁一铜合金、粉末冶金铜钢、粉末冶金铁一镍合金、粉末冶金镍钢和粉末冶金低合金钢等。
粉末冶金钢的性能不但取决于化学成分和密度，而且决定于生产方法。另外，它们都可进行热处理与化学热处理。表1、2和3中分别列出了IS0.DIS5755/2和IS0.TC、119/SC5N115中规定的粉末冶金钢的化学成分和物理一力学性能。
表1 粉末冶金钢的物理-力学性能(据IS0.DIS5755/2)
|
材料 |
种别 |
化学成分(质量分数)/% |
物理-力学性能 | ||||||||||
|
C化合 |
Cu |
Fe |
其他元素总和 |
密度/g/cm3 |
拉伸强度/MPa |
表观硬度(HV5) |
相对密度/％ |
屈服强度/MPa |
伸长率/％ |
适当处理后的表观硬度(HV5) |
表观洛氏硬度(HRH) | ||
|
粉末冶金铁 |
P1022 |
≤0.25 |
余 |
2 |
≥5.6 |
≥70 |
≥30 |
75 |
40 |
1 |
10 | ||
|
P1023 |
≥6.0 |
≥100 |
≥40 |
80 |
60 |
2 |
70 | ||||||
|
P1024 |
≥6.4 |
≥140 |
≥50 |
85 |
80 |
3 |
80 | ||||||
|
P1025 |
≥6.8 |
≥180 |
≥65 |
90 |
100 |
4 |
400 |
HRBl5 | |||||
|
P1026 |
≥7.2 |
≥220 |
≥80 |
94 |
120 |
6 |
500 |
HRB30 | |||||
|
粉末冶金碳钢 |
P1033 |
0.30～0.6C |
余 |
2 |
≥6.0 |
≥140 |
≥55 |
80 |
90 |
nm |
HRB20 | ||
|
P1034 |
≥6.4 |
≥190 |
≥75 |
85 |
120 |
1 |
HRB45 | ||||||
|
P1035 |
≥6.8 |
≥240 |
≥90 |
90 |
130 |
2 |
400 |
HRB60 | |||||
|
P1042 |
0.60～0.90 |
余 |
2 |
≥5.6 |
≥150 |
≥55 |
75 |
120 |
nm |
HRB35 | |||
|
P1043 |
≥6.0 |
≥200 |
≥80 |
80 |
160 |
rim |
HRB50 | ||||||
|
P1044 |
≥6.4 |
≥250 |
≥100 |
85 |
210 |
1 |
HRB65 | ||||||
|
P1045 |
≥6.8 |
≥300 |
≥120 |
90 |
250 |
1 |
400 |
HRB75 | |||||
|
粉末冶金 |
P2022 |
≤0.25 |
1.4～4.0 |
余 |
2.O |
≥5.6 |
≥120 |
≥45 |
75 |
90 |
am |
70 | |
|
P2023 |
≥6.0 |
≥160 |
≥55 |
80 |
120 |
1 |
80 | ||||||
|
P2024 |
≥6.4 |
≥200 |
≥65 |
85 |
140 |
2 |
300 |
HRBl5 | |||||
|
P2025 |
≥6.8 |
≥240 |
≥75 |
90 |
170 |
3 |
400 |
HRB25 | |||||
|
铜一铁合金 |
P2032 |
≤0.25 |
4.0～8.0 |
余 |
2.O |
≥5.6 |
≥160 |
≥60 |
75 |
120 |
nm |
80 | |
|
P2033 |
≥6.0 |
≥200 |
≥75 |
80 |
140 |
rim |
90 | ||||||
|
P2034 |
≥6.4 |
≥240 |
≥85 |
85 |
190 |
1 |
HRB20 | ||||||
|
P2035 |
≥6.8 |
≥280 |
≥95 |
90 |
230 |
2 |
400 |
HRB30 | |||||
|
粉末冶金铜钢 |
P2043 |
0.30～0.60 |
1.0～4.0 |
余 |
2 |
≥6.0 |
≥220 |
≥80 |
80 |
190 |
am |
HRB45 | |
|
P2044 |
≥6.4 |
≥280 |
≥100 |
85 |
230 |
nm |
350 |
HRB60 | |||||
|
P2045 |
≥6.8 |
≥350 |
≥120 |
90 |
280 |
1 |
450 |
HRB75 | |||||
|
P2053 |
0.60～0.9C |
1.0～4.0 |
余 |
2 |
≥6.0 |
≥270 |
≥100 |
80 |
210 |
nm |
HRB60 | ||
|
P2054 |
≥6.4 |
≥340 |
≥120 |
85 |
270 |
nm |
350 |
HRB70 | |||||
|
P2055 |
≥6.8 |
≥420 |
≥140 |
90 |
330 |
nm |
450 |
HRB80 | |||||
|
P2063 |
0.30～0.60 |
4.O～8.0 |
余 |
2 |
≥6.0 |
≥250 |
≥90 |
80 |
210 |
nm |
HRB60 | ||
|
P2064 |
≥6.4 |
≥320 |
≥110 |
85 |
260 |
nm |
350 |
HRB70 | |||||
|
P2073 |
0.60～0.9C |
4.0～8.0 |
余 |
2 |
≥6.0 |
≥300 |
≥110 |
80 |
210 |
HRB65 | |||
|
P2074 |
≥6.4 |
≥360 |
≥130 |
85 |
230 |
350 |
HRB75 | ||||||
注：这些材料中可加入添加剂以改善切削性而不会改变给定的性能
；2．伸长率一栏中“nm”表示无法测定；3．对经过适当硬化处理的材料，仅只测定此硬度值，这时，除密度和含铜量外，其他性能均不适用。
表2 粉末冶金钢的物理-力学性能(据ISO/TCll9/SC5N115)
|
材料 |
种别 |
指 令 性 数 值 |
参考用近似数值 | |||||||||
|
化学成分(质量分数)/％ |
物理-力学性能 | |||||||||||
|
C化合 |
Cu |
Ni |
Fe |
其他元素总和 |
密度/g/cm3 |
拉伸强度/Mpa |
表观硬度(HV5) |
相对密度/％ |
屈服强度/Mpa |
伸长率/％ | ||
|
粉末冶金镍钢① |
P3014 |
≤0.2 |
≤0.80 |
1.0～3.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥200 |
≥50 |
85 |
140 |
6 |
|
P3015 |
≥6.8 |
≥250 |
≥60 |
90 |
170 |
8 | ||||||
|
P3025 |
≤0.2 |
≤0.80 |
3.0～6.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.8 |
≥300 |
≥80 |
90 |
200 |
6 | |
|
粉末冶金铜镍钢 |
P3034 |
≤0.25 |
1.0～3.0 |
1.0～3.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥240 |
≥70 |
85 |
170 |
3 |
|
P3035 |
≥6.8 |
≥270 |
≥90 |
90 |
200 |
4 | ||||||
|
P3044 |
0.3～0.6 |
1.0～3.0 |
1.0～3.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥300 |
≥100 |
85 |
260 |
1 | |
|
P3045 |
≥6.8 |
≥340 |
≥110 |
90 |
300 |
2 | ||||||
|
P3054 |
≤0.25 |
1.0～3.0 |
3.0～6.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥250 |
≥70 |
85 |
190 |
3 | |
|
P3055 |
≥6.8 |
≥290 |
≥90 |
90 |
220 |
4 | ||||||
|
P3064 |
0.3～0.6 |
1.O～3.0 |
3.0～6.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥320 |
≥100 |
85 |
280 |
1 | |
|
P3065 |
≥6.8 |
≥360 |
≥120 |
90 |
320 |
2 | ||||||
①可焊接。
表3 粉末冶金不锈钢的物理-力学性能(据ISO/TCll9/SC5Nll5)
|
材料 |
种别 |
指 令 性 数 值 |
参考用近似数值 |
||||||||||||
|
化学成分(质量分数)／％ |
物理-力学性能 |
||||||||||||||
|
C化合 |
Ni |
MO |
Cr |
Fe |
其他元素总和 |
密度/g/cm3 |
拉伸强度/Mpa |
表观硬度(HV5) |
相对密度/％ |
屈服强度/Mpa |
伸长率/％ |
热处理后的表观硬度(HV5) |
|||
|
粉末冶金不锈钢 |
P3113 |
≤0.20 |
12.0～14.C |
余 |
≤2.0 |
≥6.0 |
≥290 |
≥1 50 |
80 |
260 |
1 |
300~ |
|||
|
P3114(9 |
≥6.4 |
≥320 |
≥180 |
85 |
290 |
1 |
350④ |
||||||||
|
P3124 |
≤0.08 |
8.0～11.C |
17.0～19.C |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥320 |
≥85 |
85 |
190 |
4 |
||||
|
P3125 |
≥6.8 |
≥400 |
≥95 |
90 |
240 |
6 |
|||||||||
|
P3134 |
≤0.08 |
10.0～14 0 |
2.0～3.0 |
16.0～18.0 |
余 |
≤2.0 |
≥6.4 |
≥300 |
≥80 |
85 |
180 |
4 |
|||
|
P3135 |
≥6.8 |
≥380 |
≥90 |
90 |
230 |
6 |
|||||||||
①AISI410；②AISI304；⑧AISI316；④取决于热处理方法。
粉末冶金钢的一个重要特点是，密度可控。化学成分相同，但材料密度不同时，它们的物理一力学性能不同。任何一种粉末冶金钢，当其相对密度低于85％～90％时，含浸以适当的润滑油均可用于制造要求其表面具有轴承性能的粉末冶金结构零件。(见含油轴承)粉末冶金钢除用于制造机械结构零件外，其中的粉末冶金工具钢和粉末冶金不锈钢也用于制造棒材和管材(见粉末冶金高速钢、粉末冶金不锈钢)。
粉末冶金机械结构零件基本上是由粉末冶金钢制成的，它们的材料密度虽低于真密度，但一般可进行塑性加工和切削加工。材料密度愈高、韧性就愈好。粉末冶金机械结构零件可用整形或精压来校正其形状和尺寸，并可进行热处理和化学热处理。