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1、金属工艺学金属工艺学第10章 粉末冶金材料本章知识点本章知识点1粉末生产、混料、成型、烧结等粉粉末生产、混料、成型、烧结等粉末冶金的主要生产过程;末冶金的主要生产过程;2钨钴类、钨钛钴类硬质合金的牌号、钨钴类、钨钛钴类硬质合金的牌号、化学成分、力学性能及用途;化学成分、力学性能及用途;3含油轴承材料。含油轴承材料。10.1 粉末冶金的特点与工艺 利用金属粉末或金属与非金属粉末作原料,经过配料、混匀压制成形、烧结等工艺而获得材料或零件的冶金方法称为粉末冶金。粉末冶金的特点 (1)用粉末冶金工艺能够获得零件的最终尽寸精度和形状及表面粗糙度,实现了少切削或无切削加工。(2)粉末冶金法能生产多种熔炼法
2、无法生产的具有特殊性能的材料和制品,如含油轴承、硬质合金、摩擦材料、高温合金等。粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程1 制取粉末制取粉末2 粉末配料混合粉末配料混合5 烧结后的处理烧结后的处理4 烧结烧结3 压制成形压制成形10.2 硬质合金硬质合金是将难熔金属的碳化物(如WC、TiC、Ta等)粉末和粘结剂(如钴、镍)粉末混合,经压制成形、烧结而成的一种粉末冶金材料。硬质合金的性能(1)硬度高、热硬性高、耐磨性好。(2)抗压强度高,可达6000 MPa,高于高速钢,但脆性大,韧性低,抗拉强度低,不能进行机械加工。(3)良好的耐腐蚀性(抗大气、耐酸、耐碱)和抗氧化性。(4)线膨胀系数小,导热性差。硬
3、质合金的种类、编号和应用 1 硬质合金的种类及编号硬质合金的种类及编号 钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金由碳化钨和钴组成。牌号用“硬”、“钴”两字的汉语拼音字首“YG”及钴的平均含量的百分数组成。如YGl5,其中wCo=15%,余量为WC。数字愈大,wCo愈高,合金的韧性愈好,硬度愈低。钨钛钴类硬质合金 钨钛钴类硬质合金是由碳化钨、碳化钛和钴组成。牌号用“硬”、“钛”两字汉语拼音的字首“YT”和TiC平均质量分数(wTiC100)组成。如YT30,表示wTiC=30%,余量为WC和Co的平均含量。数字愈大,wTiC愈高,硬度愈高。钨钛钽(铌)类硬质合金钨钛钽(铌)类硬质合金又称通用硬质合金或称万能
4、硬质合金。以碳化钽或碳化铌取代YT类硬质合金中的一部分TiC而成。牌号用“硬”、“万”两字的汉语拼音字首“YW”加顺序号表示,如YWl。它由碳化钽(Tac)、碳化铌(NbC)、碳化钛(TiC)和钴组成。在硬度不变的条件下,TaC或NbC的数量越多,硬质合金的抗弯强度越高。2 硬质合金的应用硬质合金的应用 切削加工用硬质合金 钨钴类合金刀具主要用来切削加工产生断续切屑的脆性材料,如铸铁、有色金属、胶木及其它非金属材料;钨钴钛类合金主要用来切削加工韧性材料,如各种钢;通用硬质合金既可切削脆性材料,又可切削韧性材料,特别对于不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的钢材,切削加工效果更好。模具用硬质合金 硬质
5、合金也用于冷拔模、冷冲模、冷挤压模及冷镦模等,小型拉拔模多用YG6、YG8,大型拉拔模多用YG8、YGl5。量具及耐磨零件用硬质合金 主要用于制造千分尺、块规、塞规等各种专用量具,在其易磨损工作面镶嵌硬质合金,使量具的使用寿命和可靠性都得到提高,许多耐磨零件,如机床顶尖、无心磨导杠和导板等,也都应用硬质合金。3钢结硬质合金钢结硬质合金是一种新型的硬质合金。它是以一种或几种碳化物(如TiC、WC)为硬化相,以合金钢(如铬钼钢、高速工具钢)为粘结剂经配料、压型、烧结而成。这类硬质合金可进行锻造、热处理和焊接。经锻造退火后,硬度约为40 HRC,可进行一般切削加工。因此适于制造各种形状复杂的整体刀具
6、、模具和耐磨零件。加工成工具后,经淬火、低温回火,硬度可达70 HRC左右,具有高的耐磨性,用其作刃具,使用寿命与钨钴类硬质合金差不多,大大超过合金工具钢。10.3 其他粉末冶金材料1含油轴承含油轴承是一种多孔的粉末冶金材料。混合料中含有石墨,经压制烧结成形后,再浸入润滑油中,因毛细现象,孔隙中可吸附大量的润滑油(一般含油率为12%30%),故称含油轴承。含油轴承特点含油轴承有自动润滑作用,当轴承工作时,由于摩擦生热,轴承基体膨胀,孔隙容积缩小,润滑油膨胀,油从轴承孔隙中被挤压到工作表面,起润滑作用;同时轴旋转时,带动轴颈和轴承间隙中的空气外溢,使间隙中的气体静压强降低,促使轴承孔隙内外形成一
7、定的压力差,孔内油被吸到工作表面也起润滑作用。当轴承停止工作时,轴承冷却,表面层滑润油大部分又渗入孔隙中,少部分留在表面,使轴承再运转时避免发生干摩擦。含油轴承的孔隙度对其性能有很大影响,孔隙度高则含油多,则润滑性能好,但强度较低;孔隙度低则含油少,但强度较高。含油轴承应用常用的有铁基和铜基含油轴承材料。一般作为中速、轻载的轴承,特别适宜不能经常加油的轴承,如纺织机械、食品机械,家用电器等所用轴承,在汽车、拖拉机、机床中也有应用。2、机械零件 采用粉末冶金方法制造结构零件,充分发挥了粉末冶金工艺无切削或少切削的优越性,不须或少须切削加工即为成品零件,零件的尺寸精度提高,表面粗糙度Ra数值降低。粉末冶金结构零件还可通过热处理强化来提高强度和耐磨性。粉末冶金零件也可经浸渍润滑油处理改善摩擦条件,减少磨损,并能减震、消震。粉末冶金机械零件主要缺点是存在孔隙,降低了强度。粉末冶金机械零件已广泛用于飞机、汽车、拖拉机、机床及仪器、仪表等工业中,如制造油泵齿轮、电钻齿轮、凸轮、衬套等及各类仪表零件。
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