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粉末冶金材料的分类及应用

粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程称为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。

粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切屑或少切屑的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。

粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。

粉末冶金的生产过程

生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。

压制成型。粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。

烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。

后处理。一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。

粉末冶金材料的主要类型

硬质合金

硬质合金是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分，加入起粘结作用的钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。

常用硬质合金按成分和性能特点分为：钨钴类、钨钴钛类、钨钛钽(铌)类。常用硬质合金的牌号、成分和性能见表1。

类别≮)钨钴

类别

≮)

钨钴

类

化学成分w/%

物理、力学性能

牌号

WC

TiC TaC

Co

密度 硬度

ρ/(g.cm-3)HRA(≮)σb/MPa(

YG3X

96.5

- 0.5

3

15.0~15.3 91.5

1079

YG6

94.0

- -

6

14.6~15.0 89.5

1422

YG6X

93.5

- 0.5

6

14.6~15.0 91.0

1373

YG8

92.0

- -

8

14.5~14.9 89.0

1471

YG8N

91.0

- 1

8

14.5~14.9 89.5

1471

YG11C

89.0

- -

11

14.0~14.4 86.5

2060

YG15

85.0

- -

15

13.0~14.2 87.0

2060

YG4C

96.0

- -

4

14.9~15.2 89.5

1422

YG6A

92.0

- 2

4

14.6~15.0 91.5

1373

YG8C

92.0

- -

8

14.5~14.9

88.0

1716

YT5

85.0

-

10

12.5~13.2

89.5

1373

YT15

79.0

-

6

11.0~11.7

91.0

1150

YT30

66.0

-

4

9.3~9.7

92.5

883

YW1

84.0

3

6

12.6~13.5

91.5

1177

YW2

82.0

3

8

12.4~13.5

90.0

1324

钨钛钴类

钨钛

钴类

通用

合金

硬度高，常温下硬度可达69～81HRC。热硬性高，可达900～1000℃。耐磨性好，其切削速度比高速工具钢高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬质材料。抗压强度高，但抗弯强度低，韧性差。耐腐蚀性和抗氧化性良好。线膨胀系数小，但导热性差。

硬质合金材料不能用一般的切削方法加工，只能采用电加工(如电火花、线切割、电解磨削等)或砂轮磨削。因此，一般是将硬质合金制品钎焊、粘结或机械夹固在刀体或模具上使用。

切削加工用硬质合金的分类和分组代号

根据GB2075-87规定，切削加工用硬质合金按其切屑排除形式和加工对象范围不同分为P、M、K三个类别，根据被加工材质及适应的加工条件不同，将各类硬质合金按用途进行分组，其代号由在主要类别代号后面加一组数字组成，如P01、M10、K20等。具体分类情况见表2。

表2切削加工用硬质合金分类对照表

应用范围分类

对照 性能

代号被加工材料类

代号

被加工材料类

别

标志颜色

P

长切屑的钢铁材料,例如各

蓝

种钢

P01

硬质合金牌号

合金性能 切削性能性

P10 YT30

P20 YT15

P30 YT14

P40 YT5

P50

M10

长切屑或短切 M20 YW1

M 屑的钢铁材料 黄

数字越大 数字越大韧性越好,切削速度

耐磨性越越低,进给

和有色金属

M30 YW2

M40

K01 YG3X

差 量越大

短切屑的钢铁 K10 YG6X

K 材料、有色金属