通常我們說的粉末高速鋼其實是用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料,經(jīng)過成形和燒結(jié)制造的高硬度金屬材料。

其中粉末冶金工藝一般步驟是:制粉、成形、燒結(jié)、后處理。其中粉末冶金工藝種制粉主要可以歸納為兩大類:機械法和物理化學法。機械法是將原材料機械粉碎,不改變其化學成分;物理化學法是借助化學或物理的作用,改變原材料的化學成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末。粉末的生產(chǎn)方法有很多,從工業(yè)規(guī)模上來說,應用更廣泛的是還原法、霧化法和電解法。在制得的粉末里加入其他添加劑,混合均勻,便制成了需要的粉末。

制粉之后先要進行粉末的預處理,其包括:粉末退火、篩分、混合、制粒、加潤滑劑等。再之后就是成形與燒結(jié)。成形和燒結(jié)有很多種方法,通過不同種方法的組合就形成了很多種工藝。

⑴.粉末→熱壓→粉末冶金成品:粉末加壓燒結(jié),在加壓的同時使粉末加熱到正常燒結(jié)溫度或更低一些,經(jīng)過較短時間燒結(jié)成致密而均勻的制品。

⑵.粉末→松裝燒結(jié)→粉末冶金成品:金屬粉末不經(jīng)成形而松散(或振實)裝在耐高溫的模具內(nèi)直接進行的粉末燒結(jié)。松裝燒結(jié)主要用來制取透過性大、凈化精度要求不很高的多孔材料。

⑶.粉末→粉漿澆注→燒結(jié)→粉末冶金成品:將粉末與水(或其他液體如甘油、酒精)制成一定濃度的均勻無聚集顆粒的懸浮粉漿,注入具有所需形狀的石膏模中,待石膏模將粉漿中液體吸干后,取出注件后小心去除多余料再進行干燥。更后經(jīng)過燒結(jié)制得成品。

⑷.粉末→壓制→燒結(jié)→浸透→粉末冶金成品:金屬粉末在壓模中經(jīng)過一定的壓力壓制成形后燒結(jié),再經(jīng)過熔浸又稱浸透,讓坯塊內(nèi)孔隙為金屬液填充制得致密材料。這樣的工藝一般又叫做溶浸燒結(jié),為了提高多孔毛坯的強度等性能,在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸,由于毛細管作用力,液態(tài)金屬會充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。

⑸.粉末→壓制→燒結(jié)→熱處理→粉末冶金成品:粉末在經(jīng)過壓制和燒結(jié)之后通過熱處理來改善金屬材料的物理性能已達到產(chǎn)品需求。(熱處理是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻,通過改變材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種綜合工藝過程。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分,而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織,或改變工件表面的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量,而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能,除合理選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應用更廣的材料,鋼鐵顯微組織復雜,可以通過熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能,以獲得不同的使用性能。)

⑹.粉末→壓制→燒結(jié)→電鍍→粉末冶金成品:粉末在經(jīng)過壓制燒結(jié)后制得的金屬產(chǎn)品為改善其外觀與性能在外層再電鍍一層金屬。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層,改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。

⑺.粉末→壓制→預燒結(jié)→高溫燒結(jié)→鍛打→拉絲→粉末冶金成品:先進行壓制成形后,進行預燒結(jié),即將試樣在氮氣保護下升溫(升溫速度為5℃/min),升溫到400℃時保溫1h脫蠟;溫度到1380℃時,保溫1h使燒結(jié)物體致密化后,冷卻至室溫。再進行高溫燒結(jié),鍛打使結(jié)構(gòu)致密,拉絲使得金屬材料橫截面積被壓縮,并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸,制得成品。

⑻.粉末→壓制→預燒結(jié)→復壓→復燒→粉末冶金成品:復壓復燒使得材料制品密度得到很大的提高,材料強度和伸長度得到提高。

⑼.粉末→壓制→燒結(jié)→精整→浸油→粉末冶金成品:金屬塑性加工后,為滿足用戶對產(chǎn)品在表面質(zhì)量、尺寸、外形和某些性能方面的更終要求而進行的一系列作業(yè)。主要包括火焰清理、熱加工后的冷卻、卷取、切斷、矯直、缺陷的物理檢測和修磨(見表面缺陷清理)、標志、包裝等工序。再經(jīng)過浸油得到成品。

⑽.粉末→壓制→燒結(jié)→鍛造→熱處理→粉末冶金成品

⑾.粉末→壓制→燒結(jié)→軋制→粉末冶金成品

⑿.粉末→壓制→燒結(jié)→擠壓→粉末冶金成品

⒀.粉末→等靜壓制→燒結(jié)→粉末冶金成品:等靜壓制對粉末(或壓坯)表面或?qū)ρb粉末(或壓坯)的軟模零件表面施以各向大致相等壓力的壓制成形燒結(jié)成成品。

⒁.粉末→軋制→燒結(jié)→粉末冶金成品:將金屬粉末通過一個特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的壓輥縫中,即可壓軋出具有一定厚度和連續(xù)長度且有適當強度的板帶材料,在經(jīng)過燒結(jié)既可以得到成品。這種方法可以進行連續(xù)操作,能夠軋制出成分的帶材,且工藝過程短,節(jié)約能源,成材率較高。

⒂.粉末→擠壓→燒結(jié)→粉末冶金成品:粉末在壓力作用下,通過規(guī)定的壓模嘴擠成坯塊或制品,再經(jīng)過燒結(jié)就制得成品。

粉末冶金工藝中的成形是要制得一定形狀和尺寸的壓坯,使其具有一定的密度和強度以方便后續(xù)的操作。燒結(jié)是使得粉末顆粒體之間發(fā)生粘結(jié),燒結(jié)體的強度增加,密度提高。后處理工序如鍛打、拉絲、精整、熱處理、電鍍等是為了使產(chǎn)品更加符合客戶需要,產(chǎn)品性能得到更多的提高。