爐溫一致性對模壓成型鈷鉻合金燒結收縮和變形的影響

尹長軍

（東莞市翔通光電技術有限公司，廣東東莞523808）

爐溫一致性對模壓成型鈷鉻合金燒結收縮和變形的影響

尹長軍

（東莞市翔通光電技術有限公司，廣東東莞523808）

利用粉末冶金法制備鈷鉻合金塊，研究燒結爐爐膛溫度一致性對燒結過程中的變形規律，找出燒結爐影響燒結變形的主要因素。結果表明，溫度偏差達到或超過20℃時，收縮率會出現明顯不一致現象，同時產品會出現明顯變形現象。當爐溫局部偏差低于或等于10℃時，對其收縮一致性和變形的影響便已不再明顯。同時，分別在1 270℃和1 260℃燒結時，其收縮一致沒有發生變化，對燒結變形也沒有明顯影響。最后，當爐溫為1 250℃時，雖然爐溫一致，但其收縮率明顯偏小。

鈷鉻合金；爐溫一致性；燒結變形；燒結收縮

粉末冶金（PM）法生產效率高、材料利用率高，在材料制備方法中占有重要地位，傳統鑄造工藝生產的鈷鉻合金，現已逐步采用粉末冶金法生產。成型后的壓坯在燒結前，先用CAD/CAM技術對壓坯進行切削加工，然后再燒結。產品多用于義齒行業，因此對燒結后產品的收縮一致性要求非常高，不允許有燒結變形現象。但工廠在大生產時，仍會出現燒結變形致廢，這在一定程度上限制了粉末冶金法制備的鈷鉻合金在行業的推廣速度。壓坯密度、成型工藝、燒結工藝等任何一個因素都會導致燒結變形。本文試圖通過研究爐膛內溫度一致性對燒結過程中的變形規律，找出燒結爐影響燒結收縮和變形的主要因素，優化爐膛控溫結構，以降低燒結時鈷鉻合金的變形程度和概率，提高產品燒結一次合格率。

1 試驗

1.1 材料

試驗所用的原材料為氣霧化鈷鉻鉬合金粉，成分組成為：鉻28%，鉬5%，錳、硅、鐵累計小于1%，其余為鈷成分。原始粉末粒度分布見表1.

1.2 方法

合金塊的生產工藝流程為混粉→壓制成型→切割→燒結→表面處理。首先，粉末在10 L捏合機中進混料，混料時間為2 h；混合后的粉末過60目篩網，然后再用T500粉末機壓制成型，壓力為200 bar，保壓90 s，壓坯密度控制在6.38～6.52 g/cm3，壓坯尺寸￠90×16，再把壓坯切成14 mm× 12 mm×16 mm（長×寬×高）小方塊25塊，隨機按每5個為一組，共分成5組小方塊；再用CY-B1400爐膛為圓形的升降式燒結爐，分別在不同的爐膛溫度條件下進行氬氣保護燒結。根據燒結前的尺寸和燒結后的尺寸計算其收縮一致性，并用標準塞尺和水平大理石檢測其彎曲變形程度。方塊在爐膛中的擺放方式為：N1為爐膛左上角，N2為爐膛右上角，N3為爐膛左下角，N4為爐膛右下角，N5為爐膛中心位置。小方塊擺放方式見圖1.爐膛N1、N2、N3、N4位置為對應發熱體位置，N5位置為爐膛中心位。用高溫測溫塊（日本JFCC）測試爐膛各點實際溫度。測溫塊擺放方式見圖2.

表1 原始合金粉粒度分布

2 結果與分析

鈷鉻合金小方塊在爐溫為1 270℃時，平均收縮率為5.616%，見表2；爐溫為1 260℃，平均收縮率為5.603%，見表3；爐溫為1 250℃時，平均收縮率為5.270%，見表4；同一爐小方塊，在爐溫越趨于一致時，產品收縮率也會明顯趨于一致，見表5；爐溫偏差達到20℃時，產品會出現明顯變形；爐溫局部偏差低于10℃時，對小方塊的收縮一致性和變形的影響已不再明顯，見表6.

圖1 小方塊擺放方式

圖2 測溫塊擺放方式

表2 爐溫為1 270℃時小方塊收縮率和彎曲度

表3 爐溫為1 260℃時小方塊收縮率和彎曲度

表4 爐溫為1 250℃時小方塊收縮率和彎曲度

表5 爐溫局部相差20℃時小方塊收縮率和彎曲度

表6 爐溫局部相差10℃時小方塊收縮率和彎曲度

3 結論

爐膛內溫度偏差達到或超過20℃時，收縮率會出現明顯不一致現象，同時產品會出現明顯變形現象。當爐溫局部偏差低于或等于10℃時，對其收縮一致性和變形的影響便已不再明顯。同時，鈷鉻合金燒結溫度在1 270℃和1 260℃時，其收縮一致性沒有發生變化，對燒結變形也沒有明顯影響。最后，當爐溫為1 250℃時，雖然爐溫一致，但其收縮率明顯偏小，應該是高溫不夠，燒結不完全所致。

［1］王賢瑞，梁翠，徐金富，等.粉末冶金鐵基閥板在燒結過程中的變形規律［J］.兵器材料科學與工程，2011，34（1）：65.

［2］陳仕奇，黃伯云.AS金屬粉末氣體霧化制備技術的研究現狀與進展［J］.粉末冶金技術，2004，24（5）：297-301.

〔編輯：劉曉芳〕

TF124.5

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.074

2095－6835（2017）14－0074－02