金屬學基礎

鐵碳合金的基本組織

　　①奧氏體：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%。不過，可以通過后處理或復合涂層獲得不同的顏色，以提高載重汽車零部件的裝飾性和匹配性。

　　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%。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。

　　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。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。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。

　?、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，晶體結構復雜，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構。

　　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。

MIM如何選擇粘結劑

粘結劑是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劑含量高。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。

MIM用粘結劑應滿足如下要求：

與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應；射出溫度范圍內(nèi)粘度變化不大，但冷卻時粘度變化速度快不易粘模；用量少，用較少的粘結劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；

粘結劑的選擇十分關鍵，若粘結劑選擇不當可能產(chǎn)生以下缺陷：

粘結劑是怎么分類的？

一個實用的粘結劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨特的功能，按照功能可以分為主要粘結劑、次要粘結劑和添加劑這幾種。金屬粉末注射成型技術的工作原理金屬粉末注射成型技術是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。根據(jù)粘結劑體系中主要粘結劑組元及其性質(zhì)可以把粘結劑體系分為熱塑性粘結劑、熱固性粘結劑、凝膠體系和水溶性粘結劑以及特殊體系等。

其中，熱塑性粘結劑應用最廣泛，分為石蠟基粘結劑、油基粘結劑、聚合物基粘結劑等。下表列出了幾種主要MIM粘結劑體系的優(yōu)缺點 ：

熱塑性粘結劑一般由高分子聚合物、低分子物質(zhì)以及必要的添加劑組成（石蠟基粘結劑、油基粘結劑等分類是根據(jù)低分子物質(zhì)來區(qū)分的）。各組成部分作用如下：

高分子聚合物：黏度高，強度高，在注射后及脫脂過程中保持坯塊形狀低分子物質(zhì)：粘度低，流動性好，脫脂過程中能在較低溫度下首先被脫除，在坯塊中留下連通空隙，有利于后期快速熱熔脂的進行添加劑：改善應力、降低粘度、增加潤濕性或潤滑性等

金屬粉末顆粒狀及制造方法對mim公工藝的影響

MIM是一種將傳統(tǒng)粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑成形技術結合而成的新型金屬成形工藝。金屬注射成形工藝對于金屬粉末的選擇有嚴格標準，這是因為粉末顆粒的形狀可以左右制品的質(zhì)量。

好的金屬喂料才可以成形好的產(chǎn)品，而好的粉末會成就好的金屬喂料，這也就是說金屬粉末的好壞影響著MIM制品的性能。那么怎樣才算是好的金屬粉末呢?

行業(yè)經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐和行業(yè)專家的理論研究發(fā)現(xiàn)，越是粒度細小、顆粒均勻、接近球狀的粉末顆粒越適合制造喂料，這樣的粉末制成的喂料在后續(xù)的制品成形過程中流動性良好，有利于整個MIM工藝的順利完成，而且脫粘容易，脫粘后的坯件在燒結過程中收縮均勻且程度較小。四、豪克能技術豪克能技術：利用沖擊能和激發(fā)能的復合能對金屬零件進行加工，從而獲得鏡面零件。

但是在實際生產(chǎn)中，由于成本、技術等多方面因素影響，用來生產(chǎn)喂料的金屬粉末原料并不都是“很好”的。機械拋光機械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉(zhuǎn)體外表,可運用轉(zhuǎn)臺等輔佐工具,外表質(zhì)量要求高的可采取超精研拋的方式。甚至是我們認為好的粉末原料也難免因為成形部件的形狀不易保持而影響到MIM成形工藝的效果。例如金屬注射成形工藝中用到的鋼粉雖然是球形的，粒度大小也符合工藝要求，但是因為顆粒間的咬合力小，制品形狀很難維持。

于是人們就想，那把球形的粉末換成不規(guī)則形狀的會不會好一點呢?事實證明，這種改變雖然增加了顆粒間的咬合力，但是卻不能使金屬喂料在加熱狀態(tài)下還能保持較好的流動性，減弱了制品的均勻性，嚴重影響到MIM坯件的脫粘和燒結環(huán)節(jié)，以致影響最終的制品性能和成品率。,效率高,其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風設備,加溫艱難。

可見想要獲得性能、形狀穩(wěn)定的制品還要另想改善措施，目前制造金屬喂料使用的金屬粉末一般分為兩種：氣霧化粉末和水霧化粉末。這兩種粉末形狀性質(zhì)迥異，單獨用哪種都不能獲得好的喂料。

氣霧化粉中加入水霧化粉可提高注射成形件的形狀保持能力,降低各向異性收縮。缺點：目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實現(xiàn)。若混合粉的自然坡度角小,則說明顆粒間的相互作用小,所制部件在燒結后各向異性收縮較大。氣霧化粉含量大的試樣,脫粘后易于坍塌。使用水霧化粉末,可保持形狀而不損害其力學性能。顆粒的不規(guī)則形狀影響混合粉的燒結性,使用較大比例的水霧化粉可促進致密化。

綜上所述，金屬粉末顆粒形狀對MIM工藝的影響是根源性和最終性的，選擇合適的金屬粉末制成合適的金屬喂料對成形高質(zhì)量的MIM制品至關重要。