粉末冶金溫壓技術(shù)的發(fā)展
2009-09-17 0:00:00 發(fā)布者:System
自1994年鋼鐵粉末冶金溫壓工藝在國(guó)際上取得突破以來,國(guó)內(nèi)除寧波東睦,揚(yáng)州保來得粉末冶金有限公司少數(shù)廠家引進(jìn)溫壓生產(chǎn)線以為,大多數(shù)企業(yè)處于觀望狀態(tài)。有限的幾個(gè)大專院校,科研院所對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了消化,吸收和試圖國(guó)產(chǎn)化的研究。國(guó)家863計(jì)劃、95攻關(guān)等項(xiàng)目也對(duì)此有不同強(qiáng)度的支持。
可以確定的是,新技術(shù)通過一次壓制,一次燒結(jié)的較低成本工藝使零件密度提高0.15~0.25g/cm3。問題是這個(gè)密度的提高究竟給我們提示了什么?溫壓技術(shù)對(duì)粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)零件的發(fā)展前景?經(jīng)過6年的實(shí)踐,國(guó)際上有什么新進(jìn)展,我們到底對(duì)溫壓技術(shù)有一個(gè)怎樣的基本認(rèn)識(shí),溫壓技術(shù)的控制因素--溫壓技術(shù)的“瓶頸”問題什么,產(chǎn)業(yè)化的困難及具有操作性的對(duì)策,這些都需要認(rèn)真思考。
6年來的總體工作表明,溫壓技術(shù)的實(shí)施和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化取決于兩個(gè)系統(tǒng)工程的成功實(shí)施;即開拓市場(chǎng)需求的系統(tǒng)工程和技術(shù)系統(tǒng)工程的合理操作。系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)相互制約,需要通盤考慮。如果某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都不會(huì)得到好的高密度溫壓產(chǎn)品,更不要說溫壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化了。
1 開拓市場(chǎng)需求的系統(tǒng)工程與標(biāo)志性產(chǎn)品
溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化所需要的*個(gè)系統(tǒng)工程是需求的系統(tǒng)工程即:“企業(yè)需求--市場(chǎng)需求的推動(dòng)--市場(chǎng)需求--再到企業(yè)需求”。
企業(yè)對(duì)發(fā)展的迫切需求是溫壓技術(shù)誕生的原動(dòng)力。從溫壓技術(shù)發(fā)展史看,在粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)零件生產(chǎn)技術(shù)方面,*個(gè)取得專利的企業(yè)是美國(guó)Hoeganaes公司。該公司為瑞典在美國(guó)的分公司,高質(zhì)量的還原鐵粉是早期的主打產(chǎn)品。溫壓技術(shù)能從該公司誕生,而不是從高水平的壓件公司誕生,其關(guān)鍵原因是該公司長(zhǎng)期以來不斷追求發(fā)展,不斷研究提高粉末質(zhì)量的途徑,在部分預(yù)合金鐵粉、無偏析(包復(fù))混合粉開發(fā)成功以后,就為溫壓技術(shù)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
實(shí)際上,單就在100~300℃溫度下壓制混合粉末的這一個(gè)技術(shù)操作而言,早在80年代中期,美國(guó)通用汽車公司就已開始了系統(tǒng)的研究。施壓的對(duì)象是鐵粉、潤(rùn)滑劑與聚合物的混合物。其作法是將有機(jī)潤(rùn)滑劑,聚合物均勻的包復(fù)在鐵粉顆粒表面,壓制或注射成形后不燒結(jié),壓坯由相互絕緣的鐵粉組成以便用鐵合金顆粒鐵芯替代交疊層變壓器用硅鋼片鐵芯。后來的研究導(dǎo)致了1991年以后粘結(jié)永磁Nd-Fe-B材料的凈形零件的產(chǎn)業(yè)化。
由文獻(xiàn)上看,當(dāng)時(shí)美國(guó)通用汽車公司提供的數(shù)據(jù)已包含了少量包復(fù)的有機(jī)潤(rùn)滑劑可以提高壓坯的整體密度的內(nèi)容。但那時(shí)沒有誰往鐵基結(jié)構(gòu)件上聯(lián)想,即便考慮到了,也沒有大批量合適的生產(chǎn)原料。
80年代末至90年代初,美國(guó)Hoeganaes公司開發(fā)的部分預(yù)合金鐵粉,無偏析(包復(fù))混合物不僅滿足了高質(zhì)量中密度鐵基結(jié)構(gòu)件的需要,而且也為溫壓技術(shù)的研究開發(fā)與成功提供了條件。可以說,沒有企業(yè)對(duì)發(fā)展(包括技術(shù)與產(chǎn)品)實(shí)質(zhì)上的需求,就沒有溫壓技術(shù)的誕生。
新技術(shù)問世后,市場(chǎng)需求的推動(dòng)是極為重要的。其目的是讓溫壓鐵基結(jié)構(gòu)件逐步擴(kuò)大它的市場(chǎng)占有份額。為此,溫壓技術(shù)必須解決這樣幾個(gè)問題:①溫壓與室溫壓制相比壓坯密度提高0.15~0.25g/cm3,如果高密度在燒結(jié)后能保持下來,則對(duì)鐵基結(jié)構(gòu)零件性能的影響。②是否有室溫一次壓制工藝不能制造的,新而多的標(biāo)志性產(chǎn)品。③溫壓工藝的適用性和局限性有多大。
僅就疲勞性能來說明密度的提高對(duì)性能的影響。高性能粉末冶金鐵基零件的標(biāo)志之一是它的疲勞性能要高。比如,全致密合金鋼(0.6C1.5Cu0.5Mo1.75Ni余Fe)的疲勞強(qiáng)度為460MPa(2*108次循環(huán)),而密度為6.9g/cm3的材料強(qiáng)度僅為130MPa(2*108次循環(huán))。如果材料的密度提高到7.19g/cm3(0.5C1.5Cu0.55Mo2.0Ni余Fe)疲勞強(qiáng)度則可提高到368MPa。密度提高到7.28g/cm3,需加入合金元素Cu,Mo,Ni,或用0.4C和Fe,疲勞強(qiáng)度可以達(dá)到449MPa(1*107次循環(huán)),接近致密鋼材的疲勞強(qiáng)度。使性能大幅度的提高這是粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)零件的*和生產(chǎn)者夢(mèng)寐以求的。
溫壓技術(shù)正在制造出室溫一次壓制工藝不可能制造出來的,新的越來越多的標(biāo)志性產(chǎn)品。
例如,德國(guó)Sinterstahl GmbH公司用溫壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜的摩擦傳動(dòng)用同步齒環(huán),在美國(guó)新奧爾蘭舉行的PM2TEC 2001國(guó)際會(huì)議上獲獎(jiǎng)。該零件的齒部密度超過7.3g/cm3,環(huán)體密度超過7.1g/cm3,生坯強(qiáng)度達(dá)到28MPa。采用了擴(kuò)散合金化的燒結(jié)硬壓粉末,*低抗拉強(qiáng)度為850MPa。由于使用了溫壓技術(shù)和采用粉末冶金零件,使得綜合成本降低了38%。
美國(guó)Chicago Powdered Metal公司從1995年已開始用溫壓技術(shù)生產(chǎn)電力機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)齒鼓零件。該零件重達(dá)1.1kg,密度7.3g/cm3,是Ford Motor Co公司采用的*個(gè)溫壓零件。Chicago Powdered Metal公司認(rèn)為,溫壓技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化將為粉末金屬的應(yīng)用開拓了一個(gè)新時(shí)代。
瑞典Hogannas AB公司溫壓Ni-Cu-Mo鋼粉,為重載車輛(如公共汽車和大卡車)制造變速箱用零件,零件的密度為7.25~7.35g/cm3。詳細(xì)地研究了密度,組織,熱處理特點(diǎn)。跑車試驗(yàn)證明,溫壓燒結(jié)鋼的零件不僅能夠滿足重載車輛的使用要求,而且會(huì)使零件的成本降低。
在我國(guó),也不斷出現(xiàn)溫壓新產(chǎn)品。195年北京科技大學(xué)與武漢鋼鐵(集團(tuán))粉末冶金公司合作通過國(guó)家95攻關(guān),于1997年成功的利用全部國(guó)產(chǎn)設(shè)備,國(guó)產(chǎn)原料,自行設(shè)計(jì)的溫壓模具一次壓制軟磁產(chǎn)品,重量為950g,磁軛的生坯密度達(dá)到7.37g/cm3、燒結(jié)密度7.41g/cm3。磁性能Hc=84.4A/m,Umax=5 850,Bmax=1.50T,代替了原復(fù)壓復(fù)燒工藝。
華南理工大學(xué)于2001年研制成功兩種有代表性的溫壓新產(chǎn)品,高性能斜齒輪和薄壁氣門導(dǎo)筒。
斜齒輪參數(shù)為:法向模數(shù)mn=5.5,齒數(shù)z=10,an=25o,螺旋角β=8.1o,齒寬B=32mm。采用了有模壁潤(rùn)滑的溫壓技術(shù)。無模壁潤(rùn)滑的溫壓技術(shù)的零件密度為7.2g/cm3,而有模壁潤(rùn)滑的溫壓技術(shù)的零件密度達(dá)到7.28g/cm3。
壁厚為2mm的薄壁氣門導(dǎo)筒的材質(zhì)是高含量陶瓷顆粒增強(qiáng)的鐵基粉末冶金復(fù)合材料。采用 兩次裝粉,即導(dǎo)筒的筒身和筒底是兩種不同的粉末,依次裝粉。溫壓技術(shù)的采用,不僅保證零件有高于98%相對(duì)密度,而且減少了層次開裂等壓制缺陷。
2 技術(shù)系統(tǒng)工程
目前,溫壓技術(shù)已從只涉及壓制的溫壓發(fā)展到同時(shí)考慮壓制、燒結(jié)及后處理的溫壓。壓制過程從粉末內(nèi)潤(rùn)滑,發(fā)展到同時(shí)使用有效的模壁潤(rùn)滑。*佳溫壓溫度的確定,從試驗(yàn)探索到定量的預(yù)測(cè)分析。溫壓的對(duì)象也從鐵和鋼粉發(fā)展到不銹鋼粉、復(fù)合材料粉等。符合中國(guó)國(guó)情的溫壓壓機(jī)改造成功并已定型制造。以下就這幾方面的進(jìn)展作一簡(jiǎn)要介紹。
2.1 只涉及壓制的ANCORDENSE溫壓系統(tǒng)
美國(guó)Hoeganaes公司宣稱的低成本,高密度的ANCORDENSE溫壓工藝一開始就被強(qiáng)調(diào)為只涉及壓制的一個(gè)系統(tǒng)。其基本思路是:用特定的鋼鐵粉末,用特定的潤(rùn)滑劑,用特定的混合技術(shù),用特定的溫壓工裝和特定的溫壓溫度才能壓制出特定的高于7.30g/cm3(壓制壓力為690MPa)的鐵基零件。每一個(gè)特定是該系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié),缺一不可。購(gòu)買這樣一套系統(tǒng)的模具和操作工藝,1996年的價(jià)格是4~5萬美元。附加條件是必須使用售貨方的粉末,并承諾不得將模具結(jié)構(gòu)和工藝擴(kuò)散給第三方。
2.2 改進(jìn)的“設(shè)計(jì)—溫壓—燒結(jié)—后處理”全過程工藝系統(tǒng)
溫壓只是鐵基粉末冶金零件生產(chǎn)過程中的一道工序。它的成功并不一定代表*終零件生產(chǎn)的成功。必須把溫壓放在零件生產(chǎn)的全過程中加以考慮。經(jīng)過5年的實(shí)踐,北京科技大學(xué)逐漸形成了一個(gè)以“設(shè)計(jì)—溫壓—燒結(jié)—后處理”逐道工序構(gòu)成,前后統(tǒng)籌考慮的“溫壓—燒結(jié)”分析和實(shí)施系統(tǒng)。
2.2.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
從零件的幾何尺寸考慮,是否所有的鐵基粉末冶金零件都可以用溫壓工藝來提高其生坯密度?從零件的化學(xué)成分考慮,是否通常Fe-Cu-C,F(xiàn)e-P-C,F(xiàn)e-Ni-Mo-Cu-C的化學(xué)成分構(gòu)成都適用于溫壓?
通過建立溫壓生坯密度預(yù)測(cè)方程和引入溫壓側(cè)壓系數(shù),建立了零件的幾何尺寸,特別是高徑比的不同,對(duì)溫壓效果的影響。唯象理論的分析表明,大的高徑比的零件并不適用于溫壓工藝。在相同的溫壓制度下,大的高徑比零件的生坯密度低于小的高徑比(如圓盤零件)0.2g/cm3Z左右,溫壓失去有效性。
從零件的高徑比對(duì)溫壓有效性的影響來看,對(duì)不同高度的制品,溫壓后零件截面的密度分布可能更加不均勻。因此在設(shè)計(jì)零件工藝時(shí),除了考慮補(bǔ)償裝粉外,還要考慮模具的溫度分布。
在化學(xué)成分和原材料形態(tài)方面,值得注意的是過量的硬脆合金元素如磷-鐵合金粉會(huì)降低溫壓生坯密度。合金元素水霧化鐵粉Fe-Cu-C成分的溫壓效果比水霧化(Fe-Mo)合金粉Fe-Ni-Mo-C成分的溫度密度低得多,而石墨的添加對(duì)溫壓生坯密度有明顯的負(fù)面影響。改變石墨的種類,粒度和形態(tài)以增加生坯密度是零件成分設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要問題。
2.2.2 溫壓環(huán)節(jié)
已經(jīng)研究的溫壓工藝的影響因素包括:潤(rùn)滑劑和粘結(jié)劑的加入對(duì)鐵粉流動(dòng)性和松裝密度的影響;溫壓壓制過程潤(rùn)滑劑的優(yōu)選;鐵粉特性對(duì)溫壓生坯密度的影響,壓制參數(shù)對(duì)鐵粉溫壓致密化的過程的影響;溫壓過程致密化機(jī)理探討,詳述如下:
(1)鐵粉。1995年,研究伊始發(fā)現(xiàn),沒有一種國(guó)產(chǎn)品牌粉末可以原封不動(dòng)得以供貨態(tài)用于溫壓工藝。處于這種無米之炊的境地是很自然的。ANCORDENSE溫壓系統(tǒng)的*個(gè)環(huán)節(jié)是用特定的鋼鐵粉末,這個(gè)特定的定義是限定在高壓縮比水霧化鐵粉的范圍之內(nèi)。這種鋼鐵粉自發(fā)明以來已經(jīng)經(jīng)過近30年左右的完善和產(chǎn)業(yè)化過程。而國(guó)產(chǎn)的水霧化鐵粉從整體上說還達(dá)不到這種水平。
經(jīng)過從化學(xué)成分,粒度組成,顆粒形貌等分析和實(shí)驗(yàn)工作,確認(rèn)了適合于溫壓的鐵粉的基本特性,即:含O2量<0.1%,含C量<0.006%,含N2量<0.003%,松裝密度3.0~3.2g/cm3。與國(guó)外的水霧化鐵粉相比,1995年我國(guó)的成批量供貨的*好的粉末含O2量為0.25%,含C量為0.02%,含N2量為0.0043%。但是到了2001年,至少鞍鋼粉材廠的水霧化鐵粉在含O2量和含C量的指標(biāo)上,已達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
然而,作為溫壓用粉的內(nèi)在質(zhì)量是非常重要的,因?yàn)樗窃谝延械姆勰〾嚎s性上,再提高一定的量。就溫壓而言,國(guó)內(nèi)粉和國(guó)外粉的主要差距是高壓制力下的壓縮性不夠高,如700~800MPa下的粉末壓縮性并不比600MPa下的高,而且模具拉傷嚴(yán)重。
為了獲得高質(zhì)量的國(guó)產(chǎn)水霧化 溫壓粉,首先,在確保低的含O2量和含C量的前提下,大幅度降低含N2量 。其次,要降低粉末中的非金屬夾雜物。進(jìn)而通過改變和優(yōu)化霧化條件,調(diào)整粒度組成和顆粒形狀,以利于粉末在壓制過程中的顆粒重排。關(guān)于粉末顆粒重排,中南大學(xué)曾經(jīng)由冶金粉塵中回收鐵粉,適當(dāng)擴(kuò)散合金化,制備出溫壓原料。其溫壓機(jī)制被認(rèn)定為粉末顆粒重排效果的改善。
(2)潤(rùn)滑劑。分析了由1976~1994年的17篇美國(guó)專利,與溫壓工藝直接相關(guān)的有4篇,其余為溫壓粉潤(rùn)滑方式、溫壓發(fā)展及形成相關(guān)的專利。在這些專利中,對(duì)潤(rùn)滑劑予以了特別強(qiáng)調(diào)。幾乎所有的熱塑性高聚物及其復(fù)合高聚物全部被專利所覆蓋。國(guó)外專利化的潤(rùn)滑劑是一種復(fù)合的酰胺基蠟,有一個(gè)150~250℃的熔化溫度區(qū)間。低熔點(diǎn)的單酰胺在溫壓溫度下熔化,起液體潤(rùn)滑作用,二酰胺和聚酰胺有較高的熔點(diǎn),可起固體潤(rùn)滑劑作用。美國(guó)生產(chǎn)的一種可以作為溫壓用的潤(rùn)滑劑。商品牌號(hào)為:ADVAWAX 450 amide,生產(chǎn)公司為Morton International,Cincinnati,Ohio USA。
考慮到知識(shí)產(chǎn)權(quán)的約束,為配制新的潤(rùn)滑劑,北京科技大學(xué)進(jìn)行了復(fù)合潤(rùn)滑劑玻璃化溫度隨壓制壓力變化規(guī)律的理論探討,提出了某種數(shù)量關(guān)系。改進(jìn)的潤(rùn)滑劑不必局限于熱塑性高聚物。某些低聚物或大分子量潤(rùn)滑劑與特定的壓制溫度相匹配,也可以應(yīng)用于溫壓,這一點(diǎn)是北京科技大學(xué)1995年攻關(guān)中的一個(gè)重要結(jié)果。
(3)模具。北京科技大學(xué)與武鋼集團(tuán)粉末冶金有限公司,針對(duì)磁軛零件于1996年在國(guó)內(nèi)研制出*套自行設(shè)計(jì)的溫壓模具。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),模具的設(shè)計(jì)并不神秘。模具材料以M2高速鋼為實(shí)驗(yàn)材質(zhì)。在小型批量生產(chǎn)中,采用內(nèi)鑲硬質(zhì)合金模具以適應(yīng)溫壓環(huán)境。另外,關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模具結(jié)構(gòu),可保證操作的安全性和簡(jiǎn)易性。
華南理工大學(xué)與廣東華金公司,在粉末冶金齒輪溫壓模具的設(shè)計(jì)與制造方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)已有數(shù)種齒輪由內(nèi)潤(rùn)滑溫壓技術(shù)生產(chǎn)。
這里之所以提到內(nèi)潤(rùn)滑溫壓技術(shù),是因?yàn)槟壳俺霈F(xiàn)的新專利和某些經(jīng)驗(yàn)表明,將內(nèi)潤(rùn)滑溫壓技術(shù)改變?yōu)橥鉂?rùn)滑溫壓技術(shù)是溫壓發(fā)展的必然趨勢(shì)。外潤(rùn)滑指的是模壁潤(rùn)滑,其與溫壓是平行的兩個(gè)提高鐵基結(jié)構(gòu)零件密度的手段。
模壁潤(rùn)滑分濕潤(rùn)滑和干潤(rùn)滑。較早的研究和探索是利用于潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑液體噴向模壁的潤(rùn)滑方式,稱為濕潤(rùn)滑。濕模壁潤(rùn)滑的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。近期發(fā)展的干模壁潤(rùn)滑,它不僅克服了濕模壁潤(rùn)滑制備的壓坯表面易粘粉,影響燒結(jié)件的表面質(zhì)量;而且,用非聚四氟乙烯干粉潤(rùn)滑劑以靜電吸附的防護(hù)司粘著在陰模內(nèi)壁,鐵零件的壓坯密度已達(dá)7.55g/cm3,加拿大QMP公司決定在2002年開展在溫壓的過程中采用模壁潤(rùn)滑,以期鐵基零件的密度大于7.4g/cm3。我國(guó)“十五”863華南理工大學(xué)、北京科技大學(xué)和中南大學(xué)的溫壓研究項(xiàng)目也有這方面的內(nèi)容。北京科技大學(xué)正加緊開發(fā)成本低、適用性強(qiáng)的干粉模壁潤(rùn)滑裝置。
(4)溫壓溫度。沒有一成不變的溫壓溫度,也就是說*佳溫壓溫度(包括粉末溫度和模具溫度)的制定,必須根據(jù)零件的幾何尺寸來調(diào)整。加拿大QMP公司的經(jīng)驗(yàn)是同一種材質(zhì)裝粉高度為1.0cm,*佳粉末溫度為140℃,裝粉高度為2.5cm和3.8cm時(shí),*佳粉末溫度分別降到100℃和90℃左右。北京科技大學(xué)在理論上初步進(jìn)行了分析,建立了一個(gè)溫壓壓制壓力、零件幾何尺寸和*佳溫壓溫度之間的因果關(guān)系,為制定溫壓工藝提供了一個(gè)量的預(yù)測(cè)方法。
就粉末溫度和模具溫度的高低而言,與ANCORDENSE溫壓工藝不同,北京科技大學(xué)強(qiáng)調(diào)了兩種不同的溫壓制度的:應(yīng)用即保留式溫壓和排出式溫壓。這兩種不同的餓溫壓制度影響著而后的燒結(jié)制度的選擇。保留式溫壓在模具溫度低于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)范圍。潤(rùn)滑劑在溫壓過后仍有相當(dāng)一部分保留在壓坯之內(nèi);排出式溫壓指的是選擇模具的某一部分的溫度高于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)范圍,潤(rùn)滑劑在完成了潤(rùn)滑粉末顆粒的作用后大部分被排擠出壓坯。究竟選取何種溫壓制度必須根據(jù)零件尺寸、模具結(jié)構(gòu)、批量大小和燒結(jié)工藝等因素進(jìn)行綜合考慮。
2.2.3 燒結(jié)環(huán)節(jié)
當(dāng)生坯密度大于7.2g/cm3,采用保留式溫壓方式壓制時(shí)會(huì)有相當(dāng)多的潤(rùn)滑劑被擠入封閉孔洞之中。燒結(jié)時(shí)不能簡(jiǎn)單的采用通常的一次推桿爐一次燒結(jié),必須采用低溫預(yù)燒,將潤(rùn)滑劑在此溫度下分解出的CO,H2,N2排除。實(shí)驗(yàn)表明,真空預(yù)燒可以較充分地排除潤(rùn)滑劑,在氫氣中預(yù)燒次之。不低溫預(yù)燒,將使*終燒結(jié)密度低于溫壓壓制的生坯密度。溫壓-燒結(jié)工藝就整體效果看并不能提供密度產(chǎn)品。采用排出式溫壓可以簡(jiǎn)化燒結(jié)工藝,但排出式溫壓工藝的應(yīng)用對(duì)所生產(chǎn)零件的形狀和模具設(shè)計(jì)有較苛刻的要求。
2.2.4 后處理環(huán)節(jié)
后處理限指熱處理和表面強(qiáng)化處理。為了進(jìn)一步提高溫壓-燒結(jié)燒結(jié)鋼零件的強(qiáng)度指標(biāo),試驗(yàn)了在殘余孔洞周圍形成了貝氏體,基體形成馬氏體的可能性。研究表明Fe-Mo-Ni-Cu-C系,適當(dāng)改變加入石墨的方式,完全可以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)在線等溫處理,生產(chǎn)出密度大于7.3g/cm3,殘留孔洞周圍形成缺口不敏感性的下貝氏體組織,熱處理后抗拉強(qiáng)度大于1 200MPa.
這里提到的表層強(qiáng)化處理的概念是,通過強(qiáng)化燒結(jié)(液相燒結(jié)和強(qiáng)化燒結(jié))在溫壓燒結(jié)鋼零件表層形成一定深度的全致密組織。為大幅度提高制品的疲勞強(qiáng)度創(chuàng)造條件。為開發(fā)溫壓轎車連桿預(yù)定技術(shù)保證,表層強(qiáng)化燒結(jié)溫壓燒結(jié)鋼的思路獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金(2000~2003年)的資助,現(xiàn)已取得可喜進(jìn)展。
3 產(chǎn)業(yè)化
3.1 強(qiáng)力發(fā)掘市場(chǎng)需求
高密度,高強(qiáng)度粉末冶金燒結(jié)鋼零件的市場(chǎng)需求是溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的源動(dòng)力。長(zhǎng)期以來,中、低密度粉末冶金零件的市場(chǎng)已趨于飽和,其零件較低的強(qiáng)度性能對(duì)粉末冶金燒結(jié)鋼的市場(chǎng)聲譽(yù)有一定的負(fù)面影響。特別是應(yīng)用粉末冶金產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員,往往對(duì)高強(qiáng)度、高密度存有疑慮。因此,市場(chǎng)開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)真正了解溫壓產(chǎn)品的優(yōu)異性能,以具體的技術(shù)數(shù)據(jù),及國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的主要產(chǎn)品如鏈輪、齒輪的經(jīng)驗(yàn),作好開發(fā)工作。任何一個(gè)企業(yè),如果在實(shí)際上沒有強(qiáng)力發(fā)掘市場(chǎng)需求的能力,在計(jì)劃時(shí)代還可能生存;那么在面臨加入WTO后嚴(yán)酷的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)面前,只能“坐以待(關(guān))閉”。
3.2 選擇正確的結(jié)合部
溫壓技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化即國(guó)產(chǎn)化,只有充分結(jié)合我國(guó)產(chǎn)業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行開發(fā),才能可能獲得較大的進(jìn)展。從國(guó)民經(jīng)濟(jì)的全局看,粉末冶金行業(yè)是一個(gè)小產(chǎn)業(yè),它的發(fā)展必須也只能依附于國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。轎車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃曾經(jīng)給粉末冶金的發(fā)展規(guī)劃帶來某種刺激。現(xiàn)在看來,真正把降低幾十公斤零件成本而采用粉末冶金產(chǎn)品這件事看得很重的發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠為數(shù)并不多。因此,高密度溫壓粉末零件的一大出路應(yīng)當(dāng)著眼于配件市場(chǎng)。只要高密度溫壓冶金零件的質(zhì)量過硬,擁有了用戶,就一定會(huì)促進(jìn)主機(jī)市場(chǎng)的開發(fā),這就是市場(chǎng)的結(jié)合部問題。
其次是,溫壓技術(shù)與粉末冶金廠家本身的結(jié)合問題。沒有引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的粉末冶金廠家占多數(shù),資金的投向一定是非“待閉”企業(yè),因而是可持續(xù)發(fā)展或有可能持續(xù)發(fā)展的粉末冶金廠,溫壓技術(shù)必然會(huì)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。
3.3 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的“研究—企業(yè)集合”體
國(guó)外溫壓技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化大致用了5年左右的時(shí)間。與其它先進(jìn)技術(shù)相比,溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的速度是快的。其中一條成功的經(jīng)驗(yàn)是,該技術(shù)從一開始就是以“研究—企業(yè)集合”的面貌出現(xiàn)的。粉末冶金工藝人員、壓機(jī)制造商、化工、化學(xué)研究人員,組成一個(gè)集合體來突破技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在這方面行業(yè)協(xié)會(huì)或?qū)W會(huì)應(yīng)當(dāng)發(fā)揮更大的作用。
溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的根本出路在于,真正理解和掌握溫壓—燒結(jié)工藝系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié),在有可能持續(xù)發(fā)展的骨干粉末冶金企業(yè)的牽頭和帶動(dòng)下,組成一個(gè)各方均可受益的粉末、制件、壓機(jī)、化工廠商和研究團(tuán)體的“研究—企業(yè)集合”體,以典型的溫壓系列產(chǎn)品開拓鋼鐵粉末內(nèi)冶金高密度、高強(qiáng)度零件的新市場(chǎng)。
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