粉末冶金材料
2012-05-28 粉末冶金：经制粉、混料、压制成形、烧结等工序生产材料的工艺。具有少切屑或无切屑、材料利用率高、生产率高，成本低等优点。可以生产高硬度和高红硬性的硬质合金、多孔含油轴承和过滤材料、难熔金属及其合金、磁性材料、耐热材料等多种具有特殊成分、特殊性能的制品。但大小、形状受到一定的限制，结构零件的韧性差等问题都有待解决。
1、硬质合金
硬质合金：是将一些难熔的金属化合物（如WC、TiC、TaC等）粉末和起粘结作用的金属（如钴、镍等）粉末混合，经压制成形，再经过1400~1500℃高温烧结而成的一种粉末冶金产品。
（1）性能特点
1）硬度高[86~93HRA（相当于69~81HRC）]，热硬性好（高硬度可保持至900~1000℃）。
2）抗压强度高，抗压强度可达6000MPa，常温下工作时，不会产生塑性变形，900℃时抗弯强度也可达1000MPa左右。
3）线膨胀系数小，电导率和热导率与铁、铁合金接近。
4）耐腐蚀性和抗氧化性好。
5）脆性大，韧性低，抗拉强度低，很难被切削加工。因此，常将其制成一定形状的刀片，镶嵌或焊接在钢制的刀体上使用。
用硬质合金加工工件，其切削速度比高速工具钢提高5~7倍，刀具寿命可提高几十倍。用硬质合金作模具等，使用寿命比工具钢高20~150倍 。
（2）硬质合金的分类
根据用途分类，硬质合金有切削加工用硬质合金（GB/T18376.1—2001）；矿山工具用硬质合金（GB/T18376.2—2001）；耐磨零件用硬质合金（GB/T18376.3—2001）。
（3）切削加工用硬质合金的分类分组代号及应用
切削加工用硬质合金又可以分为P、M、K三种类别，分别表示长切削加工用硬质合金、长切削或短切削加工用硬质合金、短切削加工用硬质合金。切削加工用硬质合金的分类分组代号表示规则为：类别符号（P、M、K）+组别号（二位数字），如P01、M10、K20等。
切削加工用硬质合可金可制造各类刀具，使用中应根据加工方式、被切削加工材料的性质和切削加工条件等选用。硬质合金可制作车刀、铣刀、钻头、镗刀、铰刀等。一般“P”类硬质合金刀具主要用于加工非合金钢、合金钢等韧性材料；“K”类硬质合金刀具主要用于切削铸铁、非金属等脆性材料；“M”类硬质合金刀具可用于加工各种钢材（特别是不锈钢、耐热钢、高锰钢等难切削的材料），也可用于加工铸铁等脆性材料。
硬质合金还可用于制造模具，可用于制造拉拔、冷冲压和冷挤压模具等。
常用切削加工用硬质合金分类分组代号、基本组成、性能及适用场合如表1所示。
表1 切削加工用硬质合金的分类分组代号、基本组成、性能及适用场合（摘自GB/T18376.1—2001）
（4）切削加工用硬质合金牌号示规则
硬质合金的分类分组代号不能直接用于表示硬质合金牌号，供方应给出供方的特征号、供方分类代号，并在其后缀以两位数字10、20、30……等组别号，若要细分时，则在分组代号后加一位阿拉伯数字1、2、3……或英文字母作细分号，并用小数点隔开。牌号表示格式示例如下：
2、含油轴承
粉末冶金含油轴承可用于制作中速，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）等的轴承，在汽车、拖拉机、机床、电机中也得到广泛应用。
含油轴承是一种多孔性的粉末冶金材料。制造时在混合料中加入石墨粉，经压制烧结成形后浸入润滑油中，因毛细作用，孔隙中可吸附大量的润滑油（一般含油率为12%~30%），故称为含油轴承。这种轴承工作时，由于发热、膨胀、孔隙容积变小，润滑油被挤到表面；同时，轴旋转时带动轴承间隙中的空气层，降低了摩擦表面的静压力，在粉末孔隙内外形成压力差，润滑油被“抽”到工作表面，起润滑作用。停止工作时，润滑油又渗入孔隙中，所以含油轴承自润滑的功能。
含油轴承根据基体金属的不同分为铁基材料，铜基材料和铝基材料三种。其牌号由粉末冶金滑动轴承的“粉、轴”两字汉语拼音字首“FZ”、基体主加组元序号（铁基为1、铜基为2）、辅加组元序号和含油密度组成。如FZ1360表示辅加组元为碳、铜，含油密度为5.7~6.2g.cm-3的铁基粉末冶金含油轴承。
3、粉末冶金摩擦材料
摩擦材料可用于制各类机床、车辆等的离合器、制动器等。粉末冶金摩擦材料一般是用铜粉或铁粉为基体，加入能提高摩擦系数的组分（如石棉、Al2O3、SiO2等）以及能抗咬合、提高减摩性的润滑组分（如Pb、Sn、石墨、二硫化钼等）的粉末制造而成。它具有摩擦系数大、耐摩性高、导热性好、熔点高以及合适的强度，比合成树脂、铸铁、青铜等摩擦材料的性能优良。
粉末冶金摩擦材料根据基体金属的不同，分为铜基材料和铁基材料；根据工作条件不同，分为干式和湿式材料，湿式材料适合于在油中工作。粉末冶金摩擦材料的牌号由FM（“粉”、“摩”两字的汉语拼音字首）、基体金属骨架组元序号（铜基为1、铁基为2）、顺序号、“S”或“G”（工作条件“湿式”或“干式”汉语拼音字首）组成。如FM101S，表示顺序号为01的铜基、湿式粉末冶金摩擦材料；FM203G表示顺序号为03的铁基、干式粉末冶金摩擦材料。
铜基摩擦材料工艺性较好，摩擦系数稳定、湿式工作条件下耐摩性优良，常用于制造在油中工作的零件，例如汽车、拖拉机、锻压机床的离合器与制动器。铁基摩擦材料在高温重载下有优良的摩擦性能，可承受较大的压力，主要用于制作飞机、矿山机械、工程机械、载重汽车上的制动器与离合器。