金屬學基礎

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因為面心立方晶格的r-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時為0.77%，在1148度時達到峰值2.11%。黑色金屬表面經(jīng)“發(fā)藍”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。

　　奧氏體塑性很好，強度和硬度也比鐵素體高。

　　②鐵素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。因為體心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時達到峰值，也僅有0.0218%。采用達克羅工藝處理的標準件、管接件經(jīng)耐鹽霧試驗1200h以上未出現(xiàn)紅銹。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物叫做珠光體，常用P表示。珠光體的平均含碳量為0.77%。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。理論上，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)傳統(tǒng)的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統(tǒng)壓鑄成形強度低、精密鑄造無法大量量產(chǎn)、車削件成本較高等技術缺點。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　?、蓠R氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應力開裂。

什么是不銹鋼

不銹鋼是在空氣中或化學腐蝕介質(zhì)中可以耐腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具備雅觀的外表和耐腐蝕性能好、不用經(jīng)過鍍色等表面處理工藝而發(fā)揮不銹鋼所固有的外表性能、運用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。

代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。

從金相學角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使外表形成很薄的鉻膜，這個膜隔分開與鋼內(nèi)侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了維持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必需含有12%以上的鉻。

不銹鋼最實用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關重要的領域，尤其是在經(jīng)過二次加工拋光以后的不銹鋼效果更佳。通常條件下腐蝕環(huán)境要求光滑的外表是因為外表光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。

食品加工、餐飲、釀造和化工，便于清洗，有時還要運用化學清洗劑，不易滋長細菌。不銹鋼在這方面的性能與玻璃和陶瓷可以媲美！

選擇MIM技術的主要準則

日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標準-ISO22068燒結(jié)金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關于選擇MIM工藝準則，確定有下列一些主要事項需要考慮：

☆質(zhì)量/大量

對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費用對于低產(chǎn)量是難以承受的。因此，當年產(chǎn)量超過20000件時，對于MIM合適。

☆材料

對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

☆復雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復雜的以及在切削加工中需要轉(zhuǎn)換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經(jīng)常都有競爭力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構(gòu)可能對成本沒有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結(jié)件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結(jié)為一個零件時，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標記或接合線等。

☆新型組合材料

MIM可制造出用傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的、兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

粉末冶金MIM工藝相比傳統(tǒng)精鑄工藝的優(yōu)勢

MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn，而傳統(tǒng)粉末冶金（PM）的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM產(chǎn)品形狀自由度是PM所不能達到的。

傳統(tǒng)的精密鑄造（IC）工藝作為一種制作復雜形狀產(chǎn)品極有效的技術，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產(chǎn)品，但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制，該工藝仍有某些技術上的難題。一般而言，此工藝制造大、中型零件較為合適，而小型復雜零件則MIM工藝較為合適，而且IC工藝材質(zhì)受到一定限制。粘結(jié)劑是MIM技術的核心，MIM與常規(guī)粉末冶金方法相比的一個重要差異即粘結(jié)劑含量高。

壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料，而MIM工藝適合各種材質(zhì)。

精密鍛造可以成型復雜零件，但不能成型三維復雜的小型零件，其產(chǎn)品的精度低，產(chǎn)品有局限。

傳統(tǒng)機械加工法：近來靠自動化和數(shù)控提升加工能力，在效率和精度上有很大的進展，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工車、刨、銑、磨、鉆、拋等完成零件形狀的方式，機械加工的方法精度和復雜度遠優(yōu)于其他方法，但是因為材料的有效利用率低，且形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反，MIM可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機械式加工而言，其成本較低且效率高，具有競爭力。自1916年出現(xiàn)真正意義上的Banbury（本伯里）型密煉機后，密煉機的威力逐漸被人們所認識，它在橡膠混煉過程中顯示出來比開煉機優(yōu)異的一系列特征，如：混煉容量大、時間短、生產(chǎn)效率高。