粉末冶金成型材料

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粉末冶金成型材料

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2015年第4期

作者：廣瀬德豊

編譯：郝長文

鐵系粉末冶金（PM）零件多用于運輸機械。日本的普通乘用車平均每輛使用約9kg的PM零件。鐵系PM零件通常要在純鐵粉或低合金鋼粉里添加必要的合金元素和石墨粉等。本文介紹PM法使用的成型用粉末，尤其單軸加壓的模具成型所用的原料粉及混合粉。

鐵系PM用粉末包括鐵粉、石墨粉、銅粉、鎳粉、潤滑劑、合金粉、防石墨偏析粉等。介紹上述原料粉及混合粉的特點。

市場上的鐵粉基本分為sponge（海綿狀）粉、atomize（噴霧）粉、電解粉、carbonyl（碳精）粉4種。從經濟性和產量方面考慮，多使用sponge粉和atomize粉是因為atomize粉容易提高密度，可用于成型高密度、高強度材料；spange粉成型壓制件的強度高，可用于成型和燒結時防止零件出現缺口和裂紋。sponge粉孔隙多，多用于軸承等利用氣孔的零件。

石墨粉是鐵系PM材料的重要輔助材料，其分天然石墨粉和人造石墨粉。這兩種石黑粉在粒子的取向上存在若干差異，向鐵粉的擴散速度也不同。天然粉的灰分主要是陶瓷成分，比人造粉多。

銅粉主要有電解粉和噴霧粉，作用是加速碳的擴散。添加鎳粉可在燒結狀態時使淬火組織和機械強度增加。

目前，常用的PM用潤滑劑有金屬系、石蠟系、復合系。使用潤滑劑的目的是使成型件能順利地從模具中取出，防止模具燒傷和零件內在裂紋發生等。為此，不僅要選擇潤滑劑的種類，而且要考慮平均粒子直徑和粒度分布。

PM成型用粉末的發展趨勢：①開發高密度的成型用粉末，以實現高強度；②開發制造穩定性好的成型用粉末。

目前PM成型用粉末的研究方向：①從高合金粉末向低合金粉末發展，實現高密度；②減少石墨，利用滲碳方法供給碳素，實現高密度；③開發高速加工用潤滑劑。