金属工艺学：1-5 粉末冶金材料

1、1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金 1.5.2 含油轴承材料 1.5.3 摩擦材料 1.5.4 铁基结构材料1.5 粉末冶金材料 不经熔炼和铸造而直接用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结和后处理等工艺过程而制成的材料，称为粉末冶金材料。这种工艺过程称为粉末冶金法。粉末冶金法常用来制作减摩材料、结构材料、摩擦材料、硬质合金、难熔金属材料、过滤材料、无偏析高速工具钢，磁性材料、耐热材料。机械工业中常用的粉末冶金材料主要有以下几种：硬质合金、含油轴承合金、铁基结构材料、摩擦材料等。1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金硬质合金是一种或几种难熔碳化物，如碳化钨（WC

2、）、碳化钛（TiC）等的粉末为主要成分，加入起黏结作用的金属钴粉末，用粉末冶金法而制得的。主要用来制造高速切削刃具和切削硬而韧材料的用具，以及制造某些冷作模具、量具及不受冲击、振动的高耐磨零件。 1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金1硬质合金的性能特点 1）具有很高的硬度，在常温下硬度可达8693HRA（相当于6981HRC），高的热硬性（可达9001000），优良的耐磨性。硬质合金刀具的切削速度比高速工具钢高(47)倍，刀具寿命高 (580)倍。可切削硬度高达50HRC左右的硬质材料； 2）具有高的抗压强度（可达6000MPa），但抗弯强度较低。 3）良好的耐蚀性（抗大气、酸、碱等）和

3、抗氧化性。 4）线膨胀系数小。1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金2硬质合金的分类 常用硬质合金按成分和性能特点分为三类，即钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类，生产中应用最广泛的是钨钴类和钨钛钴类。 （1）钨钴类硬质合金：它的主要化学成分是碳化钨（WC）及钴，牌号用“硬”、“钴”二字汉语拼音字首“YG”加钴的含量（wCo(%)）表示。（2）钨钛类硬质合金：它的主要化学成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴，牌号用“硬”、“钛”二字的汉语拼音字首“YT”和碳化钛的含量（wTiC (%)）表示。1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金类别牌号化学成分（质量分数，%）物理、力学性能WCTiCTaC

4、Co密度/gcm-3硬度HRA抗拉强度b/MPa不小于钨钴类合金YG3XYG6YG6XYG8YG8NYG11CYG15YG4CYG6AYG8C96.594.093.592.091.089.085.096.092.092.00.50.51236688111546815.015.314.615.014.615.014.514.914.514.914.014.413.014.214.915.214.615.014.514.991.589.591.089.089.586.587.089.591.588.01079142213731471147120602060142213731716钨钛钴类合金YT5

5、YT14YT3085.078.066.051430108412.513.211.212.09.39.789.590.592.513731177883通用合金YW1YW2848582836634346812.613.512.413.591.590.511771324常用硬质合金的牌号、成分和性能 1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金3切削加工用硬质合金分类、分组代号 根据 GB/T 2075-1987切削加工硬质合金分类、分组代号规定，切削加工用硬质合金按其切屑排出形式和加工对象的范围可分为三个主要类别，分别以字母P、M、K表示。P适用于加工长切屑的钢铁材料，以蓝色作标志； M适于加工长切

6、屑或短切屑的钢铁材料和非铁合金材料，以黄色作标志； K适于加工短切屑的钢铁材料、非铁合金材料及非金属材料，以红色作标志。1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金用途分组代号硬质合金牌号用途分组代号硬质合金牌号P01YW1M20YW2P10YT5K01YG3XP20YT14K10YG6X，YG6AP30YT5K20YG6，YG8NM10YW1K30YG8，YG8N用途分组代号与硬质合金牌号对照表1.5 粉末冶金材料 1.5.1 硬质合金4硬质合金的应用（1）用作刀具材料：硬质合金作刀具材料的用量最大，如车刀、铣 刀、刨刀、钻头等。（2）用作模具材料：用硬质合金作模具主要是指冷作模具，如冷拉模、

7、冷冲模、冷挤模和冷镦模等。（3）用作量具及耐磨零件：如千分尺、块规、塞规等。各种专用量具的易磨损表面镶以硬质含金，既可提高使用寿命，又可使测量更加精确。常用的有YG6。用作耐磨零件方面有：精轧辊、车床顶尖、精密磨床的精密轴承、无心磨床的导杆、导板等。常用的是钨钴类合金。 1.5 粉末冶金材料 1.5.2 含油轴承材料含油轴承材料是一种具有多孔性的粉末冶金材料，常用以制造轴承零件。这种材料压制成轴承后，放在润滑油中浸润，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛细现象作用下，可吸附大量润滑油（一般含油率为1230%），故称为含油轴承。含油轴承有自润滑作用。常用的含油轴承有铁基和铜基含油轴承两类 。1.5 粉

8、末冶金材料 1.5.2 含油轴承材料1铁基含油轴承 铁基含油轴承是铁-石墨（0.5%3%）粉末合金或铁-硫（0.5%l%）-石墨（1%2%）粉末合金。铁-石墨粉末合金的组织为珠光体（大于 40%）+铁素体+渗碳体（小于 5%）+石墨+孔隙，硬度30110HBW。铁-硫-石墨粉末合金的组织除与铁-石墨粉末合金组织相同以外还有硫化物，可进一步改善摩擦条件，硬度 3570HBW 。1.5 粉末冶金材料 1.5.2 含油轴承材料2铜基含油轴承 铜基含油轴承常用的是青铜粉末与石墨粉末制成的合金，它具有较好的导热性、耐蚀性、抗咬合性，但承压能力较铁基含油轴承小。 含油轴承材料一般用于制作中速、轻载荷的轴承，尤其适宜制作不能经常加油的轴承，如纺织机械、电影机械、食品机械、家用电器（如电风扇、电唱机）等轴承，在汽车、拖拉机、机床、电机中也得到广泛应用 。1.5 粉末冶金材料 1.5.3 摩擦材料 摩擦材料广泛应用于机器上制动器与离合器，它们都是利用材料相互间摩擦力传递能量的，摩擦材料极易磨损。因此，对摩擦材料性能的要求:1）较大的摩擦因数。2）较好的耐磨性。3）足够的强度，以承受较高的工作压力及速度。4）良好的磨合性、抗咬合性。1.5 粉末冶金材料 1.5.4 铁基结构材料铁基结构材料是以碳钢或合金钢粉末为主要材料，采用粉末冶金方法制造结构零件用的材料。用这类材料制造的结构零件具有制品精度