專利名稱：金屬粉末成型體、該成型體的再壓制體、用該再壓制體生產(chǎn)的燒結(jié)體及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末成型體、該成型體的再壓制體和用該再壓制體生產(chǎn)的燒結(jié)體及其生產(chǎn)方法，適用于制造用燒結(jié)金屬制成的各種結(jié)構(gòu)機(jī)械部件。
制造燒結(jié)金屬的方法基本包括原料粉末的混合、壓塊、燒結(jié)和后處理(熱處理)。雖然只通過這些基本步驟可以生產(chǎn)燒結(jié)的產(chǎn)品，但是，在許多情況下，在這些基本步驟之間或之后，根據(jù)要求進(jìn)行另外的步驟或各種處理。
例如，日本專利申請(qǐng)第一次公開No.1-123005公開了一種方法，包括下列步驟把混合粉末壓制成預(yù)成型體，預(yù)燒結(jié)(假燒結(jié))該預(yù)成型體形成金屬粉末成型體，再壓制(冷鍛)該金屬粉末成型體，然后燒結(jié)(真正的燒結(jié))所述再壓制體。
具體地，在傳統(tǒng)方法中，金屬粉末成型體的再壓制(冷鍛)步驟由預(yù)壓步驟和真正的壓制步驟構(gòu)成。金屬粉末成型體在向其表面涂敷液體潤(rùn)滑劑之后預(yù)壓，并暴露在負(fù)壓下以吸附和除去潤(rùn)滑劑。然后，金屬粉末成型體經(jīng)過真正的壓制步驟。
由于這些步驟使得潤(rùn)滑劑仍然保留在預(yù)成型體的內(nèi)部，可以防止破壞和消除在預(yù)成型體之內(nèi)的微氣孔，從而阻止預(yù)成型體產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，因此，所的產(chǎn)品的密度增大到最高7.4-7.5g/cm3，從而使產(chǎn)品表現(xiàn)出比現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品更高的機(jī)械強(qiáng)度。
在上述傳統(tǒng)情況下，為了獲得較高機(jī)械強(qiáng)度的產(chǎn)品，注意力主要集中于成型體的再壓制步驟，即意欲通過再壓制步驟提高其密度。但是，通過再壓制步驟獲得的產(chǎn)品僅表現(xiàn)出有限的機(jī)械強(qiáng)度。
因此，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，已經(jīng)認(rèn)為增大產(chǎn)品的碳含量是有效的，即增大金屬粉末中的石墨加入量。但是，一般來說，在石墨加入量增大時(shí)，成型體的延伸率降低，并且表現(xiàn)出硬度增大，從而產(chǎn)生在成型體再壓制時(shí)變形性能降低等問題，因此，難以進(jìn)行的再壓制步驟。
例如，在日本粉末冶金聯(lián)合會(huì)出版的粉末冶金進(jìn)展的第二次介紹”的小冊(cè)子(1985年11月15日)，第90頁中，已經(jīng)描述了碳含量為0.05-0.5％的金屬粉末成型體表現(xiàn)出最多10％的延伸率，和HRB 83的硬度。但是，由經(jīng)驗(yàn)得知，具有不大于10％的延伸率和大于HRB 60的硬度的金屬粉末成型體難以再壓制。因此，要求獲得具有更高延伸率、低硬度和優(yōu)異變形性能的金屬粉末成型體。
本發(fā)明人已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行了廣泛的研究，來生產(chǎn)由于使用燒結(jié)金屬而生產(chǎn)具有高機(jī)械強(qiáng)度的各種結(jié)構(gòu)機(jī)械部件。因此，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在通過預(yù)燒結(jié)一種預(yù)成型體形成金屬粉末成型體、再壓制該成型體并使該再壓制體經(jīng)過真正的燒結(jié)制造機(jī)械部件時(shí)，粉末成型體具有確定所得機(jī)械部件質(zhì)量的重要因素。所以，必須獲得具有預(yù)定石墨含量、大延伸率、低硬度和優(yōu)異變形性能的成型體?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，本發(fā)明人進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。
作為研究結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有預(yù)定石墨含量的金屬粉末成型體的性能，尤其是作為促進(jìn)再壓制的重要性能的延伸率和硬度，受形成成型體之前的預(yù)成型體的密度、預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體的結(jié)構(gòu)、以及在成型體中所含碳的形態(tài)影響并由它們決定。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)問題方面做出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)異可變形性能的金屬粉末成型體、成型體的再壓制體、用再壓制體生產(chǎn)的燒結(jié)體，及其生產(chǎn)方法。
根據(jù)權(quán)利要求1敘述的本發(fā)明，提供一種通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)的金屬粉末成型體把石墨與鐵基金屬粉末混合得到的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；并且在700-1000℃預(yù)燒結(jié)該預(yù)成型體，所述金屬粉末成型體具有石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。
在權(quán)利要求2所述的本發(fā)明中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求3所述的本發(fā)明，提供一種通過再壓制根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的金屬粉末成型體生產(chǎn)的再壓制體。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；以及再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的本發(fā)明，所述預(yù)成型步驟還包括通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟。
所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向模腔有凹口，來增大模腔的體積。
根據(jù)權(quán)利要求6所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5的方法中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求7所述的本發(fā)明，提供一種通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)的燒結(jié)體把石墨與鐵基金屬粉末混合的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒該結(jié)預(yù)成型體，形成其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制該金屬粉末成型體，形成再壓制體；在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體，所述燒結(jié)體具有一種其中石墨顆粒在金屬粉末中以及沿著其顆粒邊界以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保留的組織。
根據(jù)權(quán)利要求8所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求7的燒結(jié)體中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求9所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)該預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；以及再燒結(jié)再壓制體的再燒結(jié)步驟。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求9的方法中，所述預(yù)成型步驟還包括，通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟。
所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向模腔有凹口，來增大模腔的體積。
根據(jù)權(quán)利要求11所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10的方法中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求12所述的本發(fā)明，提供一種通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)的燒結(jié)體把石墨與鐵基金屬粉末混合的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，形成其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上組織的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體，形成一種再壓制體；在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體，形成一種其中石墨顆粒在金屬粉末中以及沿著其顆粒邊界以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保留的組織的燒結(jié)體；以及熱處理燒結(jié)體。
根據(jù)權(quán)利要求13所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求12的燒結(jié)體中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求14所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成一種再壓制體；再燒結(jié)再壓制體的再燒結(jié)步驟，形成一種燒結(jié)體；以及熱處理燒結(jié)體的熱處理步驟。
根據(jù)權(quán)利要求15所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求14的方法中，所述預(yù)成型步驟還包括通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟，所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向模腔有凹口，來增大模腔的體積。
根據(jù)權(quán)利要求16所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15的方法中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求17所述的本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末成型體的金屬粉末混合物是一種鐵基合金鋼粉末，含有至少一種選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中的合金元素，所述元素能與金屬粉末的基材形成固溶體，提高如強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或所述合金元素的碳化物等析出物的組織。
根據(jù)權(quán)利要求18所述的本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末成型體的金屬粉末混合物，通過向鐵基金屬粉末上擴(kuò)散并沉積一種含有一種合金元素作為主要成分的粉末而獲得，所述合金元素選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中，且該元素能與金屬粉末的基材形成固溶體，以提高強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或合金元素的碳化物等析出物的組織。
根據(jù)權(quán)利要求19所述的本發(fā)明，通過使一種含有一種合金元素作為主要成分的粉末與所述鐵基金屬粉末混合，獲得根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末成型體的金屬粉末混合物，所述合金元素選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中，且該元素能與金屬粉末的基材形成固溶體，提高強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或合金元素的碳化物等析出物的組織。
根據(jù)權(quán)利要求20所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求17-18的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體中，與金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求21所述的本發(fā)明，提供一種通過再壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體生產(chǎn)的再壓制體，其中，再壓制體具有基本沒有空隙的致密組織。
根據(jù)權(quán)利要求22所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求21的再壓制體中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求23所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成形體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種其中石墨沿金屬粉末顆粒邊界保留的組織的金屬粉末成型體；以及再壓制金屬粉末成型體的再壓制步驟。
根據(jù)權(quán)利要求24所述的本發(fā)明，提供一種通過在預(yù)定溫度再燒結(jié)根據(jù)權(quán)利要求21或權(quán)利要求22的再壓制體獲得的燒結(jié)體，其中，燒結(jié)體具有根據(jù)預(yù)定的再燒結(jié)溫度確定的預(yù)定比例的石墨擴(kuò)散組織和石墨保留組織。
根據(jù)權(quán)利要求25所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成形體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；以及再燒結(jié)再壓制體的再燒結(jié)步驟。
根據(jù)權(quán)利要求26所述的本發(fā)明，提供一種通過熱處理根據(jù)權(quán)利要求24的燒結(jié)體生產(chǎn)的一種燒結(jié)體，其中，熱處理的燒結(jié)體具有一種硬化的組織。
根據(jù)權(quán)利要求27的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成形體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；再燒結(jié)再壓制體的再燒結(jié)步驟，形成一種燒結(jié)體；熱處理燒結(jié)體的熱處理步驟。
根據(jù)權(quán)利要求28所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求24或權(quán)利要求26的燒結(jié)體中，與金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求29所述的本發(fā)明，提供一種通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)的再壓制體使用包含成型模具的裝置成型預(yù)成型體，成型模具有用金屬粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向模腔有凹口，來增大模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；以及再壓制金屬粉末成型體，形成再壓制體。
根據(jù)權(quán)利要求30所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括下列步驟使用包含成型模具的裝置成型預(yù)成型體，成型模具有用金屬粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向模腔有凹口，來增大模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；以及再壓制金屬粉末成型體，形成再壓制體。
根據(jù)權(quán)利要求31所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求29的再壓制體中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求32所述的本發(fā)明，提供一種通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)的燒結(jié)體使用包含成型模具的裝置成型預(yù)成型體，所述成型模具有用金屬粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向模腔有凹口，來增大模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體，形成再壓制體；以及再燒結(jié)再壓制體，形成燒結(jié)體。
根據(jù)權(quán)利要求33所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括下列步驟使用包含成型模具的裝置成型預(yù)成型體，成型模具有用金屬粉末混合物填充的模腔和插入成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向模腔有凹口，來增大模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；再壓制金屬粉末成型體，形成再壓制體；以及再燒結(jié)再壓制體，形成燒結(jié)體。
根據(jù)權(quán)利要求34所述的本發(fā)明，在根據(jù)權(quán)利要求32的燒結(jié)體中，與金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
根據(jù)權(quán)利要求35所述的本發(fā)明，提供一種通過進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求7、12和24的再燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)體，其中，再燒結(jié)溫度在700-1300℃范圍內(nèi)。
在根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明中，通過再壓制金屬粉末成型體(下文簡(jiǎn)稱為“成型體”)，生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的再壓制體。通過在700-1000℃的溫度預(yù)燒結(jié)壓制金屬粉末混合物所獲得的預(yù)成型體，生產(chǎn)成型體。
預(yù)成型體具有不小于7.3g/cm3的密度。通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，表現(xiàn)出大的延伸率和低的硬度。
通過預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末的顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入晶粒內(nèi)部與其形成固溶體或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。更具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率、低硬度和優(yōu)異的變形性能。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中含有的石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的碳化。然而，由于本發(fā)明所用的預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
因此，根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，有可能獲得一種成型體的再壓制體，適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件，并表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性。
在根據(jù)權(quán)利要求2所述的本發(fā)明中，通過把不小于0.3重量％的石墨與鐵基金屬粉末混合，生產(chǎn)金屬粉末混合物。通過控制與金屬粉末混合的石墨量為不小于0.3重量％，可以獲得能生產(chǎn)高碳鋼的金屬粉末混合物。
在根據(jù)權(quán)利要求3所述的本發(fā)明中，通過再壓制所述成型體，制造根據(jù)本發(fā)明的再壓制體。所述再壓制可以提高所述成型體的機(jī)械強(qiáng)度。特別地，在再壓制石墨含量不小于0.3重量％的成型體時(shí)，所得再壓制體可以具有與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明中，在預(yù)成型步驟生產(chǎn)預(yù)成型體，在預(yù)燒結(jié)步驟中通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體生產(chǎn)成型體。在再壓制步驟中通過再壓制成型體生產(chǎn)再壓制體。
預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3。通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大延伸率和低硬度。
通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬晶粒與其形成固溶體或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。
具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本不發(fā)生碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本不發(fā)生碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟中，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
在根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明中，在預(yù)燒結(jié)步驟中所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，成型體可以表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
在根據(jù)權(quán)利要求5的本發(fā)明中，通過用上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物，進(jìn)行成型預(yù)成型體的預(yù)成型步驟。在這種情況下，預(yù)成型體的密度總體上高到不小于7.3g/cm3，因此在壓塊與成型模具之間的摩擦力增大。然而，由于在上下沖頭中的一個(gè)或兩個(gè)上沖頭形成有凹口，預(yù)成型體的密度局部降低，因此，可以減小壓塊與成型模具之間的摩擦力。因此，通過與在模腔內(nèi)形成的錐形部分的協(xié)同作用，預(yù)成型體容易從成型模具中脫出，從而獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體。
優(yōu)選在常溫下進(jìn)行再壓制步驟。在這種情況下，成型體由于其優(yōu)異的可變形性可以容易地再壓制。
因此，可以通過對(duì)成型體施加小成型負(fù)荷，進(jìn)行再壓制步驟，從而獲得高尺寸精度的再壓制體。再壓制體具有這樣一種組織，其中，成型體的金屬顆粒大幅度變形成為扁平顆粒。然而，因?yàn)槌尚腕w本身具有一種其中石墨顆粒保留在金屬粉末的顆粒邊界上的結(jié)構(gòu)，所以，所獲得的再壓制體機(jī)械加工性和潤(rùn)滑能力優(yōu)異。
所以，根據(jù)權(quán)利要求5所述的本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)具有優(yōu)異可變形性的再壓制體的方法，再壓制體適合于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求6所述的本發(fā)明中，通過使石墨與一種鐵基金屬粉末混合，生產(chǎn)在根據(jù)權(quán)利要求4或5的預(yù)成型步驟壓制的金屬粉末混合物。其中，通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.3重量％，通過再壓制并再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求7所述的本發(fā)明中，通過在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。通過再壓制成型體，生產(chǎn)再壓制體，成型體通過在700-1000℃的溫度預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體生產(chǎn)，其中預(yù)成型體通過壓制金屬粉末混合物獲得。
預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3。通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，由預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體，可以表現(xiàn)出大延伸率和低硬度。
通過預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒與其形成固溶體或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟中，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體的再壓制優(yōu)選在常溫進(jìn)行。在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，成型體可以通過對(duì)其施加小負(fù)荷而很容易地再壓制，從而獲得高尺寸精度的再壓制體。
再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保持在金屬粉末顆粒邊界上的石墨，擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或在其中形成碳化物)的組織，或者一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體組織中。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
所以，根據(jù)權(quán)利要求7所述的本發(fā)明，有可能通過再燒結(jié)具有優(yōu)異可變形性的成型體的再壓制體，生產(chǎn)一種燒結(jié)體，它適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求8所述的本發(fā)明中，通過使不小于0.3重量％的石墨與鐵基金屬粉末混合，獲得金屬粉末混合物。通過控制與金屬粉末混合的石墨量為不小于0.3重量％，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求9所述的本發(fā)明中，在預(yù)成型步驟生產(chǎn)預(yù)成型體，通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體，生產(chǎn)成型體，在再壓制步驟再壓制成型體生產(chǎn)再壓制體，再燒結(jié)再壓制體生產(chǎn)燒結(jié)體。
在預(yù)成型體步驟成型的預(yù)成型體具有不小于7.3g/cm3的密度，通過使預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大延伸率和低硬度。
通過預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒內(nèi)與其形成固溶體或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟中，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟中，所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)選擇，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再壓制步驟優(yōu)選在常溫進(jìn)行，在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，可以容易地再壓制成型體。
因此，通過對(duì)成型體施加小負(fù)荷，可以獲得高尺寸精度的再壓制體。
再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界的石墨，擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或在其中形成碳化物)中的組織，或者一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制該殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
所以，根據(jù)權(quán)利要求9的本發(fā)明，有可能通過再燒結(jié)具有優(yōu)異可變形性的成型體的再壓制體，生產(chǎn)一種燒結(jié)體，它適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求10的本發(fā)明中，通過用上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物，進(jìn)行成型預(yù)成型體的預(yù)成型步驟。在這種情況下，預(yù)成型體的密度總體上高達(dá)不小于7.3g/cm3，因此在壓塊與成型模具之間的摩擦力增大。然而，由于在上下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)沖頭上形成有凹口，預(yù)成型體的密度局部降低，因此，可以減小在壓塊與成型模具之間的摩擦力。因此，通過與在模腔內(nèi)形成的錐形部分的協(xié)同作用，預(yù)成型體容易從成型模具中脫出，從而獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體。
在根據(jù)權(quán)利要求11的本發(fā)明中，通過使不小于0.3重量％的石墨與鐵基金屬粉末混合，獲得金屬粉末混合物。通過控制與金屬粉末混合的石墨量為不小于0.3重量％，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求12所述的本發(fā)明中，通過在預(yù)定溫度熱處理再燒結(jié)再壓制體獲得的一種燒結(jié)體，生產(chǎn)所述燒結(jié)體。再壓制體通過再壓制成型體生產(chǎn)。成型體通過在預(yù)定溫度預(yù)燒結(jié)壓制金屬粉末混合物獲得的預(yù)成型體生產(chǎn)。
預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3。通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體，可以表現(xiàn)出大延伸率和低硬度。
通過預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒與其形成固溶體，或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟中，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率。
通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體的再壓制優(yōu)選在常溫進(jìn)行。在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，可以容易地再壓制成型體。
再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界的石墨擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或在其中形成碳化物)的組織，或者一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
燒結(jié)體中石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
然后，熱處理在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得的燒結(jié)體。熱處理可以包括各種處理，例如感應(yīng)淬火、滲碳和淬火、滲氮及其組合。在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得的燒結(jié)體，有更少空隙并由于再壓制具有高密度，因此，由于熱處理產(chǎn)生的碳的擴(kuò)散程度從燒結(jié)體表面向內(nèi)逐漸減小。因此，熱處理的燒結(jié)體表現(xiàn)出在其表面附近有較大的硬度，在其內(nèi)部具有韌性，從而使燒結(jié)體總體上具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
所以，根據(jù)權(quán)利要求12的本發(fā)明，通過熱處理再燒結(jié)具有優(yōu)異可變形性的成型體的再壓制體獲得的燒結(jié)體，可以獲得熱處理的燒結(jié)體，該燒結(jié)體適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求13所述的本發(fā)明中，通過使不小于0.3重量％的石墨與鐵基金屬粉末混合，獲得金屬粉末混合物。通過控制與金屬粉末混合的石墨量為不小于0.3重量％，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求14的本發(fā)明中，通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大的延伸率和低硬度。
通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒與其形成固溶體或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，當(dāng)金屬粉末顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中含有的石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用的預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟中，所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)選擇，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再壓制步驟優(yōu)選在常溫進(jìn)行，在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，可以容易地再壓制成型體。
因此，通過對(duì)成型體施加小負(fù)荷，可以獲得高尺寸精度的再壓制體。
在再燒結(jié)步驟，再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界的石墨擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或在其中形成碳化物)的組織，或者一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
燒結(jié)體中石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
然后，熱處理在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。熱處理可以包括各種處理，例如感應(yīng)淬火、滲碳和淬火、滲氮及其組合。在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得的燒結(jié)體，有更少空隙并由于再壓制具有高密度，因此，由于熱處理產(chǎn)生的碳的擴(kuò)散程度從燒結(jié)體表面向內(nèi)逐漸減小。因此，熱處理的燒結(jié)體表現(xiàn)出在其表面附近有較大的硬度，在其內(nèi)部具有韌性，從而使燒結(jié)體總體上具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
在根據(jù)權(quán)利要求15的本發(fā)明中，通過用上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物。在這種情況下，預(yù)成型體的密度高達(dá)不小于7.3g/cm3，因此在壓塊與成型模具之間的摩擦力增大。然而，由于在上下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)上沖頭形成有凹口，預(yù)成型體的密度局部降低，因此，可以減小在壓塊與成型模具之間的摩擦力。因此，通過與在模腔內(nèi)形成的錐形部分的協(xié)同作用，預(yù)成型體容易從成型模具中脫出，從而獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體。
此外，在根據(jù)權(quán)利要求16所述的本發(fā)明中，通過把不小于0.3重量％的石墨與一種鐵基金屬粉末混合，獲得在根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15的在預(yù)成型步驟壓制的金屬粉末混合物。通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.3重量％，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求17-19的本發(fā)明中，通過金屬粉末混合物的壓制獲得的預(yù)成型體，具有不小于7.3g/cm3的密度。所以，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，含有確實(shí)保留在金屬粉末的顆粒邊界上的石墨。結(jié)果，成型體總體上表現(xiàn)出低硬度、大延伸率、沿金屬粉末的顆粒邊界的高潤(rùn)滑能力，以及高成型性能。
即，在壓成不小于7.3g/cm3的高密度預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，因此，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)氣體難以滲入預(yù)成型體，并且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體難以擴(kuò)散到四周。這大幅度抑制碳的擴(kuò)散(允許碳的殘留)。因此，所得的成型體具有一種其中石墨保留在金屬粉末的顆粒邊界上，并且?guī)缀鯖]有鐵或合金元素的碳化物等析出形成的組織。
具體地，根據(jù)權(quán)利要求17的成型預(yù)成型體，具有一種鐵素體組織，一種奧氏體組織，或者一種其中在石墨附近析出微量珠光體或貝氏體的組織。反之，根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的成型體，具有一種鐵素體組織、一種奧氏體組織、一種其中至少一種未擴(kuò)散的合金成分(如鎳Ni)共存的組織、或者一種其中在石墨附近析出微量珠光體或貝氏體的組織。所以，在經(jīng)過再壓制之前的成型體，很少受碳擴(kuò)散的影響。結(jié)果，成型體不僅表現(xiàn)出低硬度和大延伸率，而且還提高成型性能，因?yàn)榻饘俜勰┑念w粒邊界被殘留的石墨良好潤(rùn)滑。
同時(shí)，在成型體的預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
在根據(jù)權(quán)利要求20的本發(fā)明，金屬粉末混合物(如合金鋼粉末)含有不少于0.1重量％的石墨，所以在預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體或再燒結(jié)所得成型體時(shí)，防止了全部含量的碳的脫碳。所以，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的機(jī)械部件，可以表現(xiàn)出充分提高的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求21的本發(fā)明中，通過使成型體經(jīng)過再壓(如冷鍛)獲得的再壓制體，具有一種致密的組織，其中，石墨仍然保留在金屬粉末的顆粒邊界上，但是破壞并且?guī)缀跞颗懦隽顺尚腕w的空隙。
同時(shí)，由于其中所用的成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，有可能通過對(duì)其施加小成型負(fù)荷(變形阻力)，把成型體再壓制成要求的形狀。具體地，如果大量碳在成型體中擴(kuò)散(如傳統(tǒng)的成型體)，成型體不僅表現(xiàn)出高硬度和小延伸率，而且在金屬顆粒之間有低的滑動(dòng)性能，因此，再壓制成型體變得非常困難。相反，本發(fā)明中所用的成型體基本沒有碳的擴(kuò)散。所以，成型體可以表現(xiàn)出低硬度和大延伸率，并且由于保留在其顆粒邊界上的石墨，確實(shí)表現(xiàn)出在金屬顆粒之間有良好的滑動(dòng)性能。結(jié)果，有可能再壓制成型體。此外，因?yàn)樵诔叵逻M(jìn)行成型體的再壓制，可以防止由于其轉(zhuǎn)變而使再壓制體產(chǎn)生鱗剝或者降低尺寸精度，從而能使再壓制體以極高的精度加工。
此外，加入到金屬粉末混合物中的合金元素，用于提高在再壓制時(shí)的加工硬化程度。與不加合金元素的情況相比，由其生產(chǎn)的塑性加工體表現(xiàn)出更高的硬度。然而，顆粒邊界被殘留的石墨良好潤(rùn)滑，所以，成型體可以用小變形阻力再壓制。特別地，在根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求9的成型體中，已擴(kuò)散的合金成分暴露于金屬粉末的近表面部分，因此合金成分向著金屬粉末內(nèi)部的擴(kuò)散難以進(jìn)行。結(jié)果，有可能獲得用低變形阻力加工硬化的塑性加工體。
因此，所得的塑性加工體可以用于要求高強(qiáng)度、高精確度的滑動(dòng)部件。
在根據(jù)權(quán)利要求22的本發(fā)明中，在根據(jù)權(quán)利要求17-19的預(yù)成型步驟壓制的金屬粉末混合物，通過把不小于0.1重量％的石墨與鐵基金屬粉末混合來生產(chǎn)。通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通過再壓制并再燒結(jié)成型體獲得的燒結(jié)體可以提高其機(jī)械強(qiáng)度。
具體地，通過把不小于0.1重量％的石墨與一種合金鋼粉末混合，獲得本文所用的金屬粉末混合物。所以，在預(yù)成型體預(yù)燒結(jié)時(shí)或者所得的成型體隨后再燒結(jié)時(shí)，可以防止基本全部的碳發(fā)生脫碳。因此，通過再壓制且再燒結(jié)成型體獲得的機(jī)械部件，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求23的本發(fā)明中，通過控制在預(yù)成型步驟壓制的預(yù)成型體的密度為不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)步驟中預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大延伸率和低硬度。
通過在預(yù)燒結(jié)步驟中預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織，這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散到金屬粉末的晶粒內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒中與其形成固溶體，或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。
具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，如果金屬粉末顆粒之間的空隙是連續(xù)的，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中含有的石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體的滲碳。然而，由于本發(fā)明所用的預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大延伸率。
此外，在預(yù)燒結(jié)步驟中，所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)選擇，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
通過再壓制成型體，有可能獲得其中幾乎不存在空隙的致密組織的再壓制體。
此外，通過使成型體經(jīng)過再壓制(如冷鍛)獲得的再壓制體，具有其中石墨仍然保留在金屬粉末顆粒邊界上的致密組織，成型體的空隙被破壞且?guī)缀跞勘慌懦觥?br> 在根據(jù)權(quán)利要求24所述的本發(fā)明中，在再燒結(jié)再壓制體時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化導(dǎo)致的燒結(jié)，同時(shí)，保持在金屬粉末顆粒邊界上的石墨，擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的鐵素體基材中(與其形成固溶體或在其中形成碳化物)。金屬粉末具有一種鐵素體組織、一種珠光體組織、一種奧氏體組織，或者其中至少一種未擴(kuò)散的合金成分(如鎳Ni)共存的組織。當(dāng)存在殘余的碳時(shí)，獲得一種其中石墨散布在金屬粉末內(nèi)的組織。
此外，在再燒結(jié)時(shí)，能與基材形成固溶體的合金元素，可以與其形成更均勻的固溶體，能形成析出物(如碳化物)的合金元素可以形成析出物。因此，由所加的這些合金元素提高機(jī)械性能的作用，可以反映在燒結(jié)體的宏觀組織上。
結(jié)果，所得的燒結(jié)體強(qiáng)度高于再壓制體的強(qiáng)度，并且表現(xiàn)出與不特別要求硬化層的鑄造/鍛造材料相比大體相同或更高的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，所得的燒結(jié)體由于在再壓制后再燒結(jié)，表現(xiàn)出晶粒尺寸為約20微米或更小的再結(jié)晶組織。這使得燒結(jié)體表現(xiàn)出高強(qiáng)度、大延伸率、高沖擊值和高疲勞強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求25所述的本發(fā)明中，通過控制在預(yù)成型步驟壓制的預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大的延伸率和低硬度。
通過在預(yù)燒結(jié)步驟中預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒與其形成固溶體，或者在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，如果金屬粉末顆粒之間的空隙是連續(xù)的，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中含有的石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體滲碳。然而，由于本發(fā)明所用的預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟中，所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)選擇，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再壓制步驟優(yōu)選在常溫進(jìn)行，在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，可以容易地再壓制成型體。
因此，通過對(duì)成型體施加小負(fù)荷，可以獲得高尺寸精度的再壓制體。
在再燒結(jié)步驟，再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界的石墨擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或碳化物)的組織，以及一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保留在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
燒結(jié)體中石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
所以，根據(jù)權(quán)利要求25的本發(fā)明，提供一種通過再燒結(jié)具有優(yōu)異可變形性的成型體的再壓制體，生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求26的本發(fā)明中，當(dāng)燒結(jié)體經(jīng)過熱處理時(shí)，如淬火，石墨與其形成過飽和固溶體，或者以細(xì)小碳化物或氮化物的形式析出，這種析出物產(chǎn)生一個(gè)硬化層。所以，在所得的燒結(jié)體中，由熱處理引起的碳的擴(kuò)散程度在朝著其內(nèi)部方向上變小。因此，所得的燒結(jié)體在近表面部分表現(xiàn)出高硬度，而在其內(nèi)部保持高韌性。
在根據(jù)權(quán)利要求27所述的本發(fā)明中，通過控制在預(yù)成型步驟壓制的預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，通過在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體，可以表現(xiàn)出大的延伸率和低硬度。
通過在預(yù)燒結(jié)步驟中預(yù)燒結(jié)密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體獲得的成型體，具有一種其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織。這表明幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶體內(nèi)部，或者至少?zèng)]有產(chǎn)生使全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的晶粒與其形成固溶體或在其中產(chǎn)生碳化物的條件。具體地，金屬粉末總體表現(xiàn)出一種鐵素體組織，或者一種其中在石墨附近析出珠光體的組織。因此，上述成型體可以表現(xiàn)出大延伸率、低硬度和優(yōu)異的可變形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體中，在金屬粉末顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后，獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，如果金屬粉末顆粒之間的空隙是連續(xù)的，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體內(nèi)部，且其中含有的石要產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)所預(yù)燒結(jié)的預(yù)成型體滲碳。然而，由于本發(fā)明所用的預(yù)成型體的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述問題，從而獲得具有大延伸率的成型體。因此，由于通過控制預(yù)成型體的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，所得成型體的延伸率很少受到石墨含量的影響。此外，還表明，由于預(yù)成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體獲得的成型體表現(xiàn)出較小的硬度。
同時(shí)，在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)時(shí)，在金屬粉末顆粒之間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的充分燒結(jié)，因此，所得成型體可以表現(xiàn)出大的延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟中，所用的預(yù)燒結(jié)溫度在700-1000℃范圍內(nèi)選擇，因此有可能獲得具有其中石墨保留在金屬粉末顆粒邊界上的組織的成型體，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再壓制步驟優(yōu)選在常溫進(jìn)行，在這種情況下，由于優(yōu)異的可變形性，可以容易地再壓制成型體。
因此，通過對(duì)成型體施加小負(fù)荷，可以獲得高尺寸精度的再壓制體。
在再燒結(jié)步驟，再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界上的石墨擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或碳化物)的組織，以及一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘余的石墨。
燒結(jié)體中石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。
然后，熱處理在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體體獲得的燒結(jié)體。熱處理可以包括各種處理，例如感應(yīng)淬火、滲碳-淬火、滲氮及其組合。在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體獲得的燒結(jié)體，有更少量空隙并由于再壓制而具有高密度，因此，由于熱處理產(chǎn)生的碳的擴(kuò)散程度從燒結(jié)體表面向內(nèi)逐漸減小。因此，熱處理的燒結(jié)體表現(xiàn)出在其表面附近有較大的硬度，在其內(nèi)部具有良好韌性，從而使燒結(jié)體總體上具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
在根據(jù)權(quán)利要求28所述的本發(fā)明中，通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通過再壓制并再燒結(jié)成型體所得的燒結(jié)體，可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料基本相同的機(jī)械強(qiáng)度。
在根據(jù)權(quán)利要求29的本發(fā)明中，要求用于形成成型體的預(yù)成型體的密度高達(dá)不小于7.3g/cm3，所以，可以認(rèn)為顯著增大了預(yù)成型體從成型模具中脫出時(shí)的摩擦力。但是，在上述操作所用的設(shè)備中，因?yàn)樵谄渖舷聸_頭之一或者兩個(gè)沖頭上形成凹口，局部降低了預(yù)成型體的密度，所以降低了在脫模時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。因此，在與成型模具模腔內(nèi)形成的錐形部分的協(xié)同作用下，預(yù)成型體容易從成型模具中脫出，從而獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體。
通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體確實(shí)具有高密度，從而在金屬粉末顆粒邊界上含有足夠量的石墨，同時(shí)幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬顆粒。結(jié)果，可以容易地進(jìn)行隨后的再壓制。因此，因?yàn)樵诔叵碌脑賶褐迫菀走M(jìn)行，所以，再壓制體具有基本不含空隙的致密組織且具有高精度。
在根據(jù)權(quán)利要求30的本發(fā)明中，提供一種生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求29的再壓制體的方法，通過這種方法，可以容易地獲得具有根據(jù)權(quán)利要求29的特定作用和效果的再壓制體。
在根據(jù)權(quán)利要求31的本發(fā)明中，通過使不小于0.1重量％的石墨與金屬粉末混合，生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求29的再壓制體。通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通過再壓制并再燒結(jié)成型體所得燒結(jié)體的機(jī)械強(qiáng)度，可以提高到與鑄造/鍛造材料基本相同。
在根據(jù)權(quán)利要求32的本發(fā)明中，要求用于形成成型體的預(yù)成型體的密度高達(dá)不小于7.3g/cm3，所以，可以認(rèn)為顯著增大了預(yù)成型體從成型模具中脫出時(shí)的摩擦力。但是，在上述操作所用的設(shè)備中，因?yàn)樵谄渖舷聸_頭之一或者兩個(gè)沖頭上形成凹口，局部降低了預(yù)成型體的密度，所以降低了在脫模時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。因此，在與成型模具模腔內(nèi)形成的錐形部分的協(xié)同作用下，預(yù)成型體容易從成型模具中脫出，從而獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體。
同時(shí)，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體所得的成型體確實(shí)具有高密度，從而在金屬粉末顆粒邊界上含有足夠量的石墨，同時(shí)幾乎沒有碳擴(kuò)散進(jìn)入金屬顆粒。結(jié)果，可以容易地進(jìn)行隨后的再壓制。因此，因?yàn)樵诔叵碌脑賶褐迫菀走M(jìn)行，所以，再壓制體具有基本不含空隙的致密組織且具有高精度。
再燒結(jié)再壓制體獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體具有一種其中保留在金屬粉末顆粒邊界上的石墨擴(kuò)散進(jìn)入鐵素體基材中(與其形成固溶體或碳化物)的組織，以及一種其中石墨以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保持在金屬粉末的鐵素體或珠光體中的組織。這里，預(yù)定的比例包括沒有殘留石墨。
燒結(jié)體中石墨的殘留比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，石墨的殘留比例越小。通過控制殘留比例，所得的燒結(jié)體可以表現(xiàn)出理想的機(jī)械性能，如機(jī)械強(qiáng)度。因此，燒結(jié)體可以通過再燒結(jié)具有優(yōu)異可變形性的成型體的再壓制體來生產(chǎn)，它適用于制造由于使用燒結(jié)金屬而具有高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
在根據(jù)權(quán)利要求33的本發(fā)明中，提供一種生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求32的燒結(jié)體的方法，通過這種方法，可以容易地獲得具有根據(jù)權(quán)利要求32的特定作用和效果的燒結(jié)體。
在根據(jù)權(quán)利要求34的本發(fā)明中，通過控制與金屬粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通過再壓制并再燒結(jié)成型體所得的燒結(jié)體的機(jī)械強(qiáng)度，可以提高到與鑄造/鍛造材料基本相同。
在根據(jù)權(quán)利要求35的本發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求7、12和24的再燒結(jié)溫度在700-1300℃范圍內(nèi)選擇。通過控制再燒結(jié)溫度在700-1300℃范圍內(nèi)，在再燒結(jié)溫度的低溫范圍內(nèi)，有可能獲得具有石墨較少擴(kuò)散并具有較大殘留比例的組織的燒結(jié)體，在再燒結(jié)溫度的高溫范圍內(nèi)，有可能獲得其組織表現(xiàn)出石墨擴(kuò)散較多且具有低殘留比例的燒結(jié)體，并且表現(xiàn)出晶粒再長(zhǎng)大較小并具有最大強(qiáng)度。


圖1是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中，金屬粉末成型體的再壓制體的生產(chǎn)方法以及用再壓制體生產(chǎn)燒結(jié)體的方法的說明圖。
圖2是預(yù)成型體生產(chǎn)方法的說明圖，表示(a)在成型模具模腔內(nèi)填充金屬粉末混合物，(b)用上下沖頭壓制金屬粉末混合物，(c)在壓制完成后，為了取出其中的預(yù)成型體，成型模具開始向下移動(dòng)，和(d)取出預(yù)成型體。
圖3是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示在800℃預(yù)燒結(jié)用含有0.5重量％石墨的金屬粉末混合物制成的預(yù)成型體所得的成型體密度與成型體延伸率之間的關(guān)系。
圖4是表示成型體組織的圖。
圖5是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨成型體中所含石墨量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，密度為7.3g/cm3的成型體延伸率的變化圖。
圖6是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨成型體中所含石墨量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，密度為7.5g/cm3的成型體延伸率的變化圖。
圖7是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨成型體中所含石墨量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，密度為7.3g/cm3的成型體硬度的變化圖。
圖8是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨成型體中所含石墨量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，密度為7.5g/cm3的成型體硬度的變化圖。
圖9是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示預(yù)燒結(jié)溫度與密度為7.3g/cm3和7.5g/cm3的成型體的屈服應(yīng)力之間的關(guān)系圖，其中，成型體用含有顆粒直徑為20微米的0.5重量％的石墨金屬粉末混合物制成。
圖10是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示在預(yù)燒結(jié)溫度與密度為7.3g/cm3和7.5g/cm3的成型體的屈服應(yīng)力之間的關(guān)系圖，其中，成型體用含有顆粒直徑為20微米的0.5重量％的石墨金屬粉末混合物制成。
圖11是表示(a)在進(jìn)行小程度再壓制時(shí)和(b)進(jìn)一步進(jìn)行再壓制時(shí)所得的再壓制體的組織圖。
圖12是表示燒結(jié)體的組織圖。
圖13是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨著再燒結(jié)溫度變化，燒結(jié)體中保留的石墨的殘留比的變化圖。
圖14是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨著再燒結(jié)溫度變化，燒結(jié)體的抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖15是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示隨著再燒結(jié)溫度變化，燒結(jié)體的硬度的變化圖。
圖16是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示再燒結(jié)溫度與燒結(jié)體的抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系圖，其中，燒結(jié)體通過在改變?cè)贌Y(jié)溫度的制備之后在預(yù)定條件下熱處理所獲得。
圖17是通過(a)數(shù)據(jù)和(b)圖，表示硬度與離開在預(yù)定條件下熱處理的坯體表面的距離之間的關(guān)系圖。
圖18是表示在根據(jù)權(quán)利要求17和后面的權(quán)利要求的實(shí)施方案中預(yù)燒結(jié)對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1和2的預(yù)成型體生產(chǎn)的成型體的組織圖。
圖19是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著成型體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的成型體延伸率的變化圖。
圖20是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著成型體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的成型體延伸率的變化圖。
圖21是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著成型體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的成型體硬度的變化圖。
圖22是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著成型體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的成型體硬度的變化圖。
圖23是通過數(shù)據(jù)和圖表示在其再壓制(冷鍛)時(shí)，單位時(shí)間施加到實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)的圖。
圖24是通過數(shù)據(jù)和圖表示在其再壓制(冷鍛)時(shí)，單位時(shí)間施加到實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)的圖。
圖25是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著塑性加工體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的塑性加工體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖26是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著塑性加工體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的塑性加工體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖27是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著塑性加工體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的塑性加工體硬度的變化圖。
圖28是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著塑性加工體中石墨含量和預(yù)燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的塑性加工體硬度的變化圖。
圖29是表示在較小斷面收縮率(形變率)下再壓制(冷鍛)實(shí)施例1或2對(duì)應(yīng)的成型體生產(chǎn)的塑性加工體的組織圖。
圖30是表示在較大斷面收縮率下再壓制(冷鍛)實(shí)施例1或2對(duì)應(yīng)的成型體生產(chǎn)的塑性加工體的組織圖。
圖31是表示實(shí)施例1或2對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體的組織圖。
圖32是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度和再燒結(jié)時(shí)間的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體的石墨殘留比的變化。
圖33是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖34是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖35是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體硬度的變化圖。
圖36是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的再燒結(jié)成型體硬度的變化圖。
圖37是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的經(jīng)熱處理成型體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖38是通過數(shù)據(jù)和圖表示隨著再燒結(jié)溫度的變化，實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的經(jīng)熱處理成型體抗拉強(qiáng)度的變化圖。
圖39是通過數(shù)據(jù)和圖表示實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的經(jīng)熱處理的成型體的內(nèi)部硬度分布、通過預(yù)壓與實(shí)施例2相同的金屬粉末混合物，形成密度為7.0g/cm3的預(yù)成型體，然后在與實(shí)施例2相同的條件下熱處理預(yù)成型體(與傳統(tǒng)方法一樣)所得的經(jīng)熱處理的成型體的內(nèi)部硬度分布。
進(jìn)行本發(fā)明的最佳模式(第一個(gè)實(shí)施方案)下面將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)燒結(jié)粉末金屬體的方法的實(shí)施方案。
在圖1中，參考數(shù)字1表示預(yù)成型步驟，參考數(shù)字2表示預(yù)燒結(jié)步驟，參考數(shù)字3表示再壓制步驟，參考數(shù)字4表示再燒結(jié)步驟，參考數(shù)字5表示熱處理步驟。
在預(yù)成型步驟1中，把金屬粉末混合物7壓制成預(yù)成型體8。在預(yù)燒結(jié)步驟2中，預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體8，形成金屬粉末成型體9。在再壓制步驟3中，把金屬粉末成型體9再壓制成再壓制體10。在再燒結(jié)步驟4中，再燒結(jié)再壓制體10，形成燒結(jié)體11。在熱處理步驟5中，對(duì)燒結(jié)體11進(jìn)行熱處理。
首先，在圖2(a)-(d)所示的實(shí)施方案中，在把金屬粉末混合物7壓制成預(yù)成型體8的預(yù)成型步驟1中，把金屬粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中，并用上下沖頭16、17加壓形成預(yù)成型體8。在這種情況下，在常溫下調(diào)節(jié)金屬粉末混合物7和成型模具14。
具體地，把含量不小于0.3重量％(以金屬粉末混合物的重量為基準(zhǔn))的石墨7b與鐵基金屬粉末7a混合，形成金屬粉末混合物7。通過把不小于0.3重量％的石墨7b與鐵基金屬粉末7a混合，再壓制金屬粉末成型體9所得的再壓制體10和再燒結(jié)再壓制體10所得的燒結(jié)體11的機(jī)械強(qiáng)度，可以提高到與鑄造和鍛造制品基本相同。填充金屬粉末混合物7的成型模具14的模腔15包括其中插入上沖頭16的較大直徑部分19、其中插入下沖頭17的較小直徑部分20、以及使較大直徑和較小直徑部分19和20相互連接的錐形部分21。
進(jìn)入成型模具14的模腔15的上下沖頭16和17之一或兩個(gè)都形成有凹口23，以便增大模腔15的體積。在本實(shí)施方案中，上沖頭16在其對(duì)著成型模具14的模腔15的端面22的外圓周部分形成凹口23。凹口23具有截面為鉤子形狀的環(huán)形。
參考數(shù)字24表示插入成型模具14的模腔15的芯子。芯子24確定了在模腔15中形成的預(yù)成型體8的圓柱體形狀。
在預(yù)成型步驟1中，首先，把不小于0.3重量％的石墨7b與金屬粉末7a混合所得的金屬粉末混合物7，填充到成型模具14的模腔15中(見圖2(a))。
然后，把上沖頭16和下沖頭17插入成型模具14的模腔15中，相互配合對(duì)金屬粉末混合物7加壓。具體地，把上沖頭16插入模腔15的較大直徑部分19中，把下沖頭17插入模腔15的較小直徑部分20中，使得它們相互配合對(duì)金屬粉末混合物7加壓。此時(shí)，形成了凹口23的上沖頭16的組織使其停止在較大直徑部分19中(見圖2(b))。
這樣，金屬粉末混合物7被加壓并壓制成預(yù)成型體8。此后，上沖頭16停滯或者向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，成型模具14向下運(yùn)動(dòng)(見圖2(c))。預(yù)成型體8從模腔15中取出(見圖2(d))。
一般來說，在金屬粉末混合物的壓制中，壓制坯體的密度越大，在壓制坯體與成型模具之間的摩擦力越大，壓制坯體的彈性后效越大。這阻礙了壓制坯體容易地從成型模具中取出。所以，似乎難以獲得較高密度的壓制坯體。但是，在預(yù)成型步驟1中，可以有效地解決上述問題。
即，由于成型模具14的模腔15包括錐形部分21，錐形部分21作為所謂錐度促進(jìn)預(yù)成型體8的脫模。此外，凹口23布置在上沖頭16的端面22的外圓周上對(duì)著成型模具14的模腔15方向上，增大了模腔15的體積，使得在凹口23處局部降低了預(yù)成型體8的密度。結(jié)果，可以有效限制在預(yù)成型體8與成型模具14之間的摩擦力以及預(yù)成型體8的彈性后效，從而使得預(yù)成型體8容易從成型模具14中脫出。
用這種方法，可以容易地獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體8。
通過使預(yù)成型體8的密度不小于7.3g/cm3，在預(yù)燒結(jié)步驟2(將后面詳細(xì)描述)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體8所得的金屬粉末成型體9，可以具有增大的延伸率。即，如圖3所示，預(yù)成型體8的不小于7.3 g/cm3的密度可以使金屬粉末成型體9具有不小于10％的延伸率。
然后，在預(yù)燒結(jié)步驟2預(yù)燒結(jié)在預(yù)成型步驟1所得的預(yù)成型體8。結(jié)果，如圖4所示，獲得了金屬粉末成型體9，它具有石墨7b保留在金屬粉末7a的顆粒邊界上的組織。在金屬粉末成型體9的組織中全部石墨7b保留在金屬粉末7a的顆粒邊界上時(shí)，總體上，金屬粉末7a可能由鐵素體(F)構(gòu)成。在部分石墨7b保留在金屬粉末7a的顆粒邊界上時(shí)，金屬粉末7a可能由作為基質(zhì)的鐵素體和在石墨7b附近析出的珠光體(P)構(gòu)成。至少，金屬粉末成型體9的組織不是其中全部石墨擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末7a的晶粒中與其形成固溶體或碳化物的組織。由于具有這種組織，金屬粉末成型體9具有大延伸率和低硬度，從而它具有優(yōu)異的可變形性能。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體8中，在金屬粉末7a的顆粒之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后，獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體9。即，當(dāng)金屬粉末7a的顆粒之間的空隙連續(xù)時(shí)，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體滲入預(yù)成型體8內(nèi)部，且其中含有的石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)預(yù)成型體8的滲碳。然而，由于預(yù)成型體8的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止促進(jìn)滲碳，從而獲得具有大延伸率的成型體9。這表明，通過控制預(yù)成型體8的密度不小于7.3g/cm3，所得成型體9的延伸率很少受到石墨含量的影響。這是因?yàn)轭A(yù)成型體8在預(yù)燒結(jié)時(shí)基本沒有碳的擴(kuò)散。同時(shí)還表明，由于預(yù)成型體8基本沒有碳的擴(kuò)散，因此，通過預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體8獲得的成型體9表現(xiàn)出較小的硬度。
此外，在預(yù)燒結(jié)步驟2中，由于表面擴(kuò)散或熔化，在鐵基金屬粉末7a的顆粒之間的接觸表面充分發(fā)生燒結(jié)，因此，金屬粉末成型體9可以表現(xiàn)出大的延伸率，優(yōu)選為10％或更大的延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟2的預(yù)燒結(jié)溫度優(yōu)選在800-1000℃范圍內(nèi)選擇。在預(yù)燒結(jié)步驟2中，通過在800-1000℃范圍內(nèi)選擇預(yù)燒結(jié)溫度，在預(yù)燒結(jié)步驟2所得的金屬粉末成型體9，可以具有良好的可變形性能，這降低了金屬粉末成型體9的變形阻力，在把金屬粉末成型體9再壓制成再壓制體10時(shí)，促進(jìn)再壓制體10的形成。
即，如圖5和6所示，通過在800-1000℃的溫度預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體8，可以獲得延伸率為10％或更大的金屬粉末成型體9。此外，如圖7和8所示，通過在800-1000℃的溫度預(yù)燒結(jié)預(yù)成型體8，可以獲得硬度不大于HRB60的金屬粉末成型體9。金屬粉末成型體9的不大于HRB60的硬度，低于在碳含量約為0.2％的低碳鋼退火時(shí)表現(xiàn)出的硬度。
此外，如圖9和10所示，在預(yù)成型體8的預(yù)燒結(jié)溫度在800-1000℃范圍內(nèi)的情況下，金屬粉末成型體9的屈服應(yīng)力在202-272Mpa范圍內(nèi)。在202-272Mpa范圍內(nèi)的屈服應(yīng)力，低于碳含量約為0.2％的低碳鋼的屈服應(yīng)力。
然后，在再壓制步驟3中，把預(yù)燒結(jié)步驟2所得的金屬粉末成型體9再壓制成再壓制體10。金屬粉末成型體9的再壓制優(yōu)選在常溫下進(jìn)行。在這種情況下，由于其良好的可變形性，金屬粉末成型體9可以容易地再壓制而不發(fā)生鱗剝。
通過再壓制金屬粉末成型體9，可以向其施加小的再壓制負(fù)荷獲得高尺寸精度的再壓制體10。
再壓制體10具有一種其中石墨7b保留在金屬粉末7a顆粒邊界上的組織。如圖11所示，金屬粉末7a具有根據(jù)再壓制程度確定的扁平形狀。即，在再壓制程度小時(shí)，使金屬粉末7a略微扁平，形成排出金屬粉末7a之間的許多空隙的組織(見圖11(a))。在再壓制程度大時(shí)，使金屬粉末7a顯著扁平，形成排出金屬粉末7a之間基本所有空隙的組織(見圖11(b))。
再壓制體10具有一種其中成型體9的金屬粉末7a顆粒大幅度變形成為扁平形狀的組織。但是，因?yàn)槌尚腕w9本身具有其中石墨7b保留在金屬粉末7a顆粒邊界上的組織，所以，所得的再壓制體10的加工性能和潤(rùn)滑能力優(yōu)異。
因此，可以提供一種用金屬粉末成型體9形成的再壓制體10及其生產(chǎn)方法，再壓制體10具有優(yōu)異的可變形性，適用于制造由于燒結(jié)金屬而產(chǎn)生具有較高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件。
此外，由于在預(yù)成型步驟1使用分別在成型模具14和上沖頭16中形成錐形部分21和凹口23的布置，可以容易地獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體8。
此外，由于在預(yù)燒結(jié)步驟2中，使用800-1000℃的預(yù)燒結(jié)溫度，金屬粉末成型體9具有其中石墨7b保留在金屬粉末7a顆粒邊界上的組織，硬度為HRB60或更小，延伸率為10％或更大?？梢垣@得所述提高了可變形性的金屬粉末成型體9。
然后，在再燒結(jié)步驟4再燒結(jié)在再壓制步驟3中獲得的再壓制體10，形成燒結(jié)體11。燒結(jié)體11具有如圖12所示的組織，其中，石墨7b擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末7a的鐵素體基質(zhì)中(與其形成固溶體或碳化物)，或者其中，石墨7b以預(yù)定的比例擴(kuò)散和保留在金屬粉末7a的鐵素體或珠光體基質(zhì)中。這里，殘留石墨7b的預(yù)定比例可以為零。
燒結(jié)體11中保留的殘留石墨7b的比例隨再燒結(jié)溫度變化。再燒結(jié)溫度越高，殘留石墨7b的比例越小(見圖13)。因此，可以選擇性地確定燒結(jié)體11的機(jī)械性能，如預(yù)定的強(qiáng)度。
再燒結(jié)步驟4的再燒結(jié)溫度優(yōu)選在700-1300℃范圍內(nèi)選擇。由于使用在該范圍內(nèi)的再燒結(jié)溫度，在低再燒結(jié)溫度范圍可以減少石墨7b的擴(kuò)散，使得可以獲得殘留石墨7b的比例更高的燒結(jié)體11。另一方面，在高再燒結(jié)溫度范圍，可以增加石墨7b的擴(kuò)散，從而可以獲得殘留石墨比例更低、晶粒再長(zhǎng)大更小、且具有最大強(qiáng)度的燒結(jié)體11。
具體地，如圖14和15所示，在再燒結(jié)溫度在700-1000℃的較低溫度范圍內(nèi)的情況下，通過再燒結(jié)降低了在再壓制步驟3加工硬化的再壓制體的硬度，但是隨著石墨7b的擴(kuò)散，由于低溫再燒結(jié)而獲得了含細(xì)晶粒的組織。結(jié)果，提高了所得燒結(jié)體的強(qiáng)度和硬度。同時(shí)，取決于在再壓制步驟3中所得再壓制體的形狀，低溫再燒結(jié)導(dǎo)致加工硬化的再壓制體硬度大幅度減小。在這種情況下，加工硬化的再壓制體在約1000℃緩慢軟化并再次硬化。
此外，在再燒結(jié)溫度在1000-1300℃的較高溫度范圍內(nèi)的情況下，石墨7b的殘留比降低，石墨7b在鐵素體基質(zhì)中充分?jǐn)U散(與其形成固溶體或碳化物)。這導(dǎo)致所得燒結(jié)體的強(qiáng)度和硬度增大。但是，如果再燒結(jié)溫度超過1100℃，將產(chǎn)生由于脫碳量增大，碳的總含量降低的趨勢(shì)，或者由于晶粒再長(zhǎng)大降低所得的燒結(jié)體的強(qiáng)度和硬度。如果再燒結(jié)溫度超過1300℃，由于晶粒的過分長(zhǎng)大，燒結(jié)體的組織會(huì)變粗大。這導(dǎo)致所得的燒結(jié)體11的強(qiáng)度和硬度顯著降低。所以，為了獲得所得燒結(jié)體11的穩(wěn)定組織，再燒結(jié)溫度優(yōu)選在700-1300℃范圍內(nèi)，更優(yōu)選在900-1200℃范圍內(nèi)。
因此，提供了通過再燒結(jié)用金屬粉末成型體9生產(chǎn)的再壓制體10獲得的燒結(jié)體11及其生產(chǎn)方法，燒結(jié)體11具有優(yōu)異的可變形性，適用于制造由于燒結(jié)金屬而產(chǎn)生具有較高強(qiáng)度的機(jī)械部件。
此外，由于在再燒結(jié)步驟中，再燒結(jié)溫度為700-1300℃，有可能通過在該范圍內(nèi)選擇再燒結(jié)溫度，獲得具有石墨7b擴(kuò)散更少且殘留石墨7b比例更高的組織的燒結(jié)體11，和具有石墨7b擴(kuò)散更多且殘留石墨7b的比例更低的組織、同時(shí)晶體再長(zhǎng)大較小且具有最大強(qiáng)度的燒結(jié)體11。
然后，在熱處理步驟5中，燒結(jié)體11經(jīng)過熱處理。通過選自感應(yīng)淬火、滲碳-淬火、滲氮及其組合的一種方法進(jìn)行熱處理步驟5的熱處理。結(jié)果，石墨7b與金屬粉末的基材形成過飽和固溶體，或者以細(xì)小碳化物或氮化物的形式析出，從而形成一個(gè)硬化層。這賦予燒結(jié)體11良好的機(jī)械性能。
具體地，如圖16所示，由于其中形成的硬化層的存在，熱處理的燒結(jié)體11的抗拉強(qiáng)度大于僅僅再燒結(jié)的燒結(jié)體。此外，由于再壓制步驟3的再壓制，在預(yù)定溫度再燒結(jié)再壓制體10所得的燒結(jié)體11空隙含量較少、密度高，使得從燒結(jié)體11的表面向內(nèi)具有減小的由于熱處理產(chǎn)生的碳擴(kuò)散程度。因此，如圖17所示，熱處理的燒結(jié)體11表現(xiàn)出在其表面附近提高的硬度，在其內(nèi)部則具有良好的韌性，從而使得燒結(jié)體11總體上具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
因此，提供了在再燒結(jié)用金屬粉末成型體生產(chǎn)的再壓制體之后，熱處理該燒結(jié)體獲得燒結(jié)體11及其生產(chǎn)方法，燒結(jié)體11具有優(yōu)異的可變形性，適用于制造由于燒結(jié)金屬而具有高強(qiáng)度的機(jī)械部件。
下面將詳細(xì)描述一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求17及其后的權(quán)利要求的本發(fā)明的實(shí)施方案。
即，本發(fā)明的實(shí)施方案的金屬粉末成型體、再壓制體、燒結(jié)體的生產(chǎn)方法與圖1所示的方法相同。生產(chǎn)預(yù)成型體的步驟也與圖2所示的步驟相同。在圖2(a)-(d)所示的本實(shí)施方案中，在圖1所示的預(yù)成型步驟1，把將在后面解釋的金屬粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中，然后用上下沖頭16、17加壓形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體8。在這種情況下，在常溫下調(diào)節(jié)金屬粉末混合物7和成型模具14。
成型模具14的模腔15包括其中插入上沖頭16的較大直徑部分19、其中插入下沖頭17的較小直徑部分20、以及使較大直徑和較小直徑部分19和20相互連接的錐形部分21。
進(jìn)入成型模具14的模腔15中的上下沖頭16和17之一或兩個(gè)形成有凹口23，以便增大模腔15的體積。在本實(shí)施方案中，上沖頭16在其對(duì)著成型模具14的模腔15的端面22的外圓周部分形成凹口23。凹口23具有截面為鉤子形狀的環(huán)形。
參考數(shù)字24表示插入成型模具14的模腔15的芯子。芯子24確定了在模腔15中形成的預(yù)成型體8的圓柱體形狀。
在預(yù)成型步驟1中，首先，如圖2(a)所示，金屬粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中。通過把不小于0.1重量％的石墨與下列金屬粉末混合，制備所填充的金屬粉末混合物7。
具體地，所述金屬粉末是含有至少一種選自鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中的合金元素，其余為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)的金屬粉末(根據(jù)權(quán)利要求17的金屬粉末)；一種通過在鐵基金屬粉末上擴(kuò)散并沉積含有一種選自上述合金元素中的合金元素作為主成分的粉末所得的金屬粉末(根據(jù)權(quán)利要求18的金屬粉末)；或者一種通過使含有一種選自上述合金元素中的合金元素作為主成分的粉末與鐵基金屬粉末混合所得的金屬粉末(根據(jù)權(quán)利要求19的金屬粉末)。
然后，把上沖頭16和下沖頭17插入成型模具14的模腔15中，相互配合對(duì)金屬粉末混合物7加壓。具體地，把上沖頭16插入模腔15的較大直徑部分19中，把下沖頭17插入模腔15的較小直徑部分20中，使得它們相互配合對(duì)金屬粉末混合物7加壓。此時(shí)，形成有凹口23的上沖頭16的結(jié)構(gòu)使其停止在較大直徑部分19中(見圖2(b))。
在金屬粉末混合物7被加壓并壓制成預(yù)成型體8之后，上沖頭16停滯或者向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，成型模具14向下運(yùn)動(dòng)(見圖2(c))。所得預(yù)成型體8從模腔15中取出(見圖2(d))。
一般來說，在金屬粉末混合物的壓制時(shí)，壓制坯體的密度越大，在壓制坯體與成型模具之間的摩擦力越大，壓制坯體的彈性后效越大。因此，難以從成型模具中取出壓制坯體。雖然似乎難以獲得較高密度的壓制坯體，但是，在預(yù)成型步驟1中，可以有效地解決上述問題。
具體地，由于成型模具14的模腔15包括錐形部分21，錐形部分21作為所謂錐度部促進(jìn)預(yù)成型體8從成型模具14中取出。此外，凹口23的布置在上沖頭16對(duì)著成型模具14的模腔15方向上的端面22外圓周上增大了模腔15的體積，在凹口23處局部降低了預(yù)成型體8的密度。結(jié)果，可以有效限制在預(yù)成型體8與成型模具14之間的摩擦力以及預(yù)成型體8的彈性后效，從而促進(jìn)預(yù)成型體8容易從成型模具14中脫出。
用這種方法，可以容易地獲得密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體8。
然后，在預(yù)燒結(jié)步驟2中預(yù)燒結(jié)在預(yù)成型步驟1所得的預(yù)成型體8。結(jié)果，如圖18所示，有可能獲得具有其中石墨3b保留在金屬粉末3a顆粒邊界上的組織的成型體，并且該組織中，基本不存在析出物，如鐵或合金元素的碳化物。
具體地，如果使用根據(jù)權(quán)利要求17的金屬粉末3a，并且全部石墨3b保留在金屬粉末3a的顆粒邊界上(沒有石墨3b的擴(kuò)散)，總體上，金屬粉末3a可由鐵素體(F)或奧氏體(A)構(gòu)成。如果部分石墨3b在金屬粉末3a中擴(kuò)散，金屬粉末3a可能含有較少量在石墨3b附近析出的珠光體(P)或貝氏體(B)。此外，如果使用根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的金屬粉末3a，并且全部石墨3b保留在金屬粉末3a的顆粒邊界上，金屬粉末3a總體上可以由鐵素體(F)或奧氏體(A)構(gòu)成，或者可以含有未擴(kuò)散的合金元素，如鎳(Ni)。如果使用根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的金屬粉末3a，并且部分石墨3b在金屬粉末3a中擴(kuò)散，金屬粉末3a可能含有少量在石墨3b附近析出的珠光體(P)或貝氏體(B)。即，至少金屬粉末3a總體上不是珠光體(P)或貝氏體(B)構(gòu)成的組織。所以，成型體具有低硬度和大延伸率，表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性。
更具體地，因?yàn)轭A(yù)成型體8的密度不小于7.3g/cm3，所以在金屬粉末3a之間的空隙不是連續(xù)的，而是分立的，從而在預(yù)燒結(jié)步驟預(yù)燒結(jié)后，獲得表現(xiàn)出大延伸率的成型體。即，如果金屬粉末3a的顆粒之間的空隙是連續(xù)的，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，爐內(nèi)的氣體較深的滲入預(yù)成型體8內(nèi)部，且其中所含石墨產(chǎn)生的氣體在周圍擴(kuò)散，從而促進(jìn)預(yù)成型體8的滲碳。然而，由于預(yù)成型體8的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止促進(jìn)滲碳，從而獲得具有低硬度和大延伸率的成型體9。因此，所得成型體9的硬度和延伸率很少受到石墨3b含量的影響。
此外，在預(yù)燒結(jié)步驟2中，由于預(yù)成型體8中金屬粉末3a的顆粒之間的接觸表面發(fā)生表面擴(kuò)散或熔化從而發(fā)生充分燒結(jié)，因此，金屬粉末成型體9可以表現(xiàn)出大的延伸率。
在預(yù)燒結(jié)步驟2的燒結(jié)溫度優(yōu)選在700-1000℃范圍內(nèi)選擇。如果燒結(jié)溫度低于700℃，不能充分進(jìn)行金屬的結(jié)合。如果燒結(jié)溫度高于1000℃，石墨3b在金屬粉末中過分?jǐn)U散，使硬度增大太多。燒結(jié)溫度通常在800-1000℃范圍內(nèi)選擇，在金屬粉末含有能容易形成碳化物的合金元素(如鉻(Cr))的情況下，燒結(jié)溫度可以在700-800℃范圍內(nèi)選擇。這是因?yàn)樵跓Y(jié)溫度高于800℃時(shí)，將產(chǎn)生析出物，如合金元素的碳化物，從而提高硬度。
圖19表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖，表明在后面的實(shí)施例1中的預(yù)燒結(jié)溫度與成型體的延伸率之間的關(guān)系。與圖19類似，圖20表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖，但是表明在實(shí)施例2中所得的所述關(guān)系。圖21表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖，表明在實(shí)施例1中的預(yù)燒結(jié)溫度與成型體硬度之間的關(guān)系。與圖21類似，圖22表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖，但是表明在實(shí)施例2中所得的所述關(guān)系。
從數(shù)據(jù)和圖可以明顯看出，如果在700-1000℃范圍內(nèi)選擇預(yù)燒結(jié)溫度，可以保持成型體至少有5％或更大的延伸率，其硬度約為HRB60。同時(shí)，HRB60的硬度與高強(qiáng)度冷鍛鋼退火情況下表現(xiàn)出的硬度基本相同。本發(fā)明的成型體可以表現(xiàn)出約HRB60的硬度，而沒有經(jīng)過退火。
同時(shí)，在隨后的再壓制步驟3中，把預(yù)燒結(jié)步驟2所得的成型體經(jīng)過再壓制(冷鍛等)形成塑性加工體。所得塑性加工體具有基本沒有空隙的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹斜Ａ粼诮饘俜勰?a顆粒邊界上的石墨3b的成型體具有致密的組織，其中的空隙被破壞。
此外，由于成型體的組織為石墨3b保留在金屬粉末3a的顆粒邊界上，所得塑性加工體基本沒有碳的擴(kuò)散，所以，在如圖23和24所示的再壓制時(shí)，有可能明顯減小施加到成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)。即，成型體基本沒有碳的擴(kuò)散，從而表現(xiàn)出低硬度和大延伸率。此外，因?yàn)楸Ａ粼诮饘俜勰╊w粒邊界上的石墨起促進(jìn)金屬顆粒之間滑動(dòng)的作用，所以，在再壓制時(shí)，所施加的成型負(fù)荷可以明顯減小，并且塑性加工體可以容易地再壓制成要求的形狀。圖23表示實(shí)施例1中的成型負(fù)荷，圖24表示實(shí)施例2中的成型負(fù)荷。
同時(shí)，通過在700-1000℃范圍內(nèi)選擇預(yù)燒結(jié)溫度，塑性加工體可以表現(xiàn)出如圖25和26所示的足夠的抗拉強(qiáng)度，以及如圖27和28所示的足夠的硬度。同時(shí)，圖25和27表示實(shí)施例1中的抗拉強(qiáng)度和硬度，圖26和28表示實(shí)施例2中的抗拉強(qiáng)度和硬度。因此，塑性加工體可以表現(xiàn)出與鑄造/鍛造材料幾乎相同的抗拉強(qiáng)度和硬度，所以，充分提高了機(jī)械強(qiáng)度。
在用較小的變形再壓制的情況下，有可能容易地進(jìn)行再變形，即再次進(jìn)行塑性加工。在用較大變形再壓制的情況下，有可能由于加工硬化獲得高硬度。
圖29表示用較小變形再壓制所獲得的塑性加工體的組織，圖30表示用較大變形再壓制所獲得的塑性加工體的組織。在這兩種組織中，石墨3b保留在金屬粉末3a的顆粒邊界上。如果金屬粉末3a如權(quán)利要求17所述，其組織為一種鐵素體(F)組織，一種奧氏體(A)組織，或者一種微量珠光體(P)或貝氏體(B)在石墨3b附近析出的組織。如果金屬粉末3a如權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述，其組織是一種鐵素體(F)組織，一種奧氏體(A)組織，一種至少一種未擴(kuò)散的合金元素(如鎳(Ni))共存的組織，或者一種微量珠光體(P)或貝氏體(B)在石墨3b附近析出的組織。在圖29所示的組織中，金屬粉末3a略微變形，明顯減少了金屬顆粒之間的空隙。在圖30所示的組織中，金屬粉末3a明顯變形為扁平形狀，基本消除了金屬顆粒之間的所有空隙。
此外，因?yàn)樵诔剡M(jìn)行成型體的再壓制，可以防止由于其相變導(dǎo)致所得塑性加工體產(chǎn)生鱗剝或尺寸精度降低。而且，因?yàn)槌尚腕w可以用對(duì)其施加的較低成型負(fù)荷再壓制，與鍛造材料相比，其彈性后效可以降低，并且通過再壓制所生產(chǎn)的塑性加工體總體上基本可以表現(xiàn)出真密度。結(jié)果，所得塑性加工體具有比傳統(tǒng)燒結(jié)體更小的密度分散和尺寸變化。因此，通過再壓制成型體獲得的塑性加工體可以表現(xiàn)出高尺寸精度。
因此，所得的塑性加工體可以用于要求高強(qiáng)度和高精度的滑動(dòng)部件。
塑性加工體在隨后的再燒結(jié)步驟4再燒結(jié)。再燒結(jié)時(shí)，在金屬顆粒間的接觸表面，發(fā)生由于表面擴(kuò)散或熔化產(chǎn)生的燒結(jié)，同時(shí)，在金屬粉末3a的顆粒邊界上保留的石墨3b擴(kuò)散進(jìn)入金屬粉末的鐵素體基材中(與其形成固溶體或碳化物)。如圖31所示，如果金屬粉末3a如權(quán)利要求1所述，其組織為一種鐵素體(F)組織，一種奧氏體(A)組織，一種珠光體(P)組織或貝氏體(B)組織，如果金屬粉末3a如權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述，其組織是一種鐵素體(F)組織，一種奧氏體(A)組織，一種珠光體(P)組織，一種貝氏體(B)組織，或者一種至少共存一種未擴(kuò)散的合金元素(如鎳(Ni))的組織。如果存在殘留的石墨3b，獲得一種其中石墨3b散布在金屬粉末3a的顆粒內(nèi)或在金屬粉末3a的顆粒邊界上。
此外，在用權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物生產(chǎn)的燒結(jié)體中，如圖32所示，再燒結(jié)溫度升高時(shí)，混合的石墨3b的殘留比(未擴(kuò)散的石墨與碳的總含量的比值)變小。根據(jù)與再燒結(jié)溫度對(duì)應(yīng)的預(yù)定比例，再燒結(jié)的成型體具有一種其中石墨3b在金屬粉末中擴(kuò)散的組織，和一種石墨3b保留在其中的組織。這里，在高再燒結(jié)溫度的情況下，石墨殘留比為零，如圖32所示，并且，石墨3b保留組織被消耗盡。
同時(shí)，在再燒結(jié)時(shí)，能與基材形成固溶體的合金元素可以與其產(chǎn)生更均勻的固溶體，能形成析出物的合金元素可以產(chǎn)生析出物。因此，由于加入的合金元素提高機(jī)械性能的作用可以在再燒結(jié)體的宏觀組織上反映出來，總體上改善了再燒結(jié)成型體的機(jī)械性能。
因此，再燒結(jié)成型體的強(qiáng)度明顯高于塑性加工體的強(qiáng)度。此外，通過控制擴(kuò)散的石墨3b的量，有可能根據(jù)要求的機(jī)械性能(如強(qiáng)度和潤(rùn)滑性)獲得再燒結(jié)成型體。在預(yù)定溫度再燒結(jié)的再燒結(jié)成型體具有大抗拉強(qiáng)度和高硬度，并且表現(xiàn)出與不需要特別的硬化層的鑄造/鍛造材料的強(qiáng)度一樣或更高的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，通過再壓制后再燒結(jié)，再燒結(jié)成型體表現(xiàn)出具有約20微米或更小的細(xì)晶粒尺寸的再結(jié)晶組織，這種晶粒尺寸小于傳統(tǒng)燒結(jié)體的晶粒尺寸，即40-50微米。這使得再燒結(jié)成型體表現(xiàn)出高強(qiáng)度、大延伸率、高疲勞強(qiáng)度、和高沖擊強(qiáng)度值，因此，表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能。
這里，再燒結(jié)溫度在700-1300℃范圍內(nèi)選擇，這是因?yàn)?，如果再燒結(jié)溫度低于700℃，不會(huì)進(jìn)行石墨3b的擴(kuò)散，而如果再燒結(jié)溫度高于1300℃，將發(fā)生滲碳、脫碳或者再燒結(jié)成型體晶粒的粗大生長(zhǎng)。
同時(shí)，如圖33-36所示，如果在700-1000℃的較低溫度范圍內(nèi)再燒結(jié)，在再壓制時(shí)加工硬化的再燒結(jié)成型體的硬度通過再燒結(jié)被降低，但是由于石墨3b的擴(kuò)散，獲得由于低溫再燒結(jié)產(chǎn)生的細(xì)晶粒組織。結(jié)果，提高了所得再燒結(jié)成型體的強(qiáng)度和硬度。其中，根據(jù)再壓制的塑性加工體的形狀，低溫再燒結(jié)導(dǎo)致加工硬化的再燒結(jié)成型體的硬度大幅度降低，再燒結(jié)成型體被緩慢軟化并在約1000℃重新硬化。
此外，在再燒結(jié)溫度在1000-1300℃的較高溫度范圍內(nèi)時(shí)，石墨3b的殘留比低，石墨3b在金屬粉末的基材中擴(kuò)散。這使得所得再燒結(jié)成型體的強(qiáng)度和硬度提高。然而，如果再燒結(jié)溫度超過1100℃，將產(chǎn)生由于脫碳量增大，碳的總含量降低的趨勢(shì)，或者由于晶粒再長(zhǎng)大降低所得再燒結(jié)成型體的強(qiáng)度和硬度。如果再燒結(jié)溫度高于1300℃，所得再燒結(jié)成型體的機(jī)械性能顯著降低。所以，再燒結(jié)溫度優(yōu)選在900-1300℃。
然后，在熱處理步驟105中，對(duì)再燒結(jié)成形體進(jìn)行熱處理。熱處理可以包括感應(yīng)淬火、滲碳-淬火、滲氮及其組合。通過熱處理，石墨3b與基材形成過飽和固溶體，或者形成細(xì)碳化物形式的析出物，從而在再燒結(jié)成型體中形成一個(gè)硬化層。
如圖37和38所示，由于其中形成的硬化層，所得的熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度大于再燒結(jié)成形體的抗拉強(qiáng)度。從圖39所示的硬度與距表面距離之間的關(guān)系可以看出，因?yàn)楸景l(fā)明的熱處理成型體密度大體為真密度，所以，由于熱處理引起的碳擴(kuò)散程度在朝向其內(nèi)部方向減小。因此，熱處理成型體由于熱處理在其近表面部分表現(xiàn)出高硬度，同時(shí)在其內(nèi)部表現(xiàn)出良好的韌性。因此，本發(fā)明的熱處理成型體總體上表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能。另一方面，用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的熱處理成型體表現(xiàn)出碳向其內(nèi)部進(jìn)行的擴(kuò)散和高硬度，但是，它是脆性的，并且由于其中空隙的存在，韌性和剛度降低。
即，由于通過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的熱處理成型體總體上內(nèi)部有空隙，所以，難以獲得高強(qiáng)度和高韌性。相反，本發(fā)明的熱處理成型體的強(qiáng)度、韌性和剛度高于一般的燒結(jié)體，從而類似于鑄造/鍛造材料，能夠根據(jù)要求的機(jī)械性能要求進(jìn)行熱處理。此外，在金屬粉末含有能與金屬粉末中的基材形成固溶體的合金元素，從而改善熱處理能力(如淬透性)的情況下，有可能用金屬粉末生產(chǎn)具有更好機(jī)械性能的熱處理成型體。
因此，所得的熱處理成型體可以低成本地用于要求高強(qiáng)度、高韌性和高滑動(dòng)性能的機(jī)械部件。所述機(jī)械部件包括汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件，如凸輪軸和轉(zhuǎn)子，傳動(dòng)軸接頭、驅(qū)動(dòng)軸、離合器，驅(qū)動(dòng)部件如變速器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向部件如防鎖死裝置、懸架裝置、各種軸承，泵部件等。
本發(fā)明不限制于上述實(shí)施方案。例如，預(yù)成形體8可以通過所謂熱模壓法生產(chǎn)，其中，在金屬粉末混合物7和成型模具加熱到預(yù)定溫度，從而降低金屬粉末混合物7的屈服點(diǎn)的條件下成型預(yù)成型體8。
同時(shí)，雖然在實(shí)施方案中，上沖頭16帶有凹口23，增大了模腔15的體積，凹口23可以形成在下沖頭17上，或同時(shí)形成在上下沖頭16和17上。
實(shí)施例實(shí)施例1通過把0.3重量％的石墨與一種合金鋼粉末混合，制備一種金屬粉末混合物，所述合金鋼粉末含有0.2重量％的鉬(Mo)，其余為鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)。把所得金屬粉末混合物壓制，形成密度為7.4g/cm3的預(yù)成形體。所得預(yù)成形體在800℃在氮?dú)夥諣t內(nèi)預(yù)燒結(jié)60分鐘，形成一種成型體。所得成型體的延伸率為11.2％，其硬度為HRB53.3(見圖19和21)。
然后，通過后方擠壓，以60％的壓縮率(變形率)再壓制(冷鍛)成型體，形成一種杯形塑性加工體。
在獲得塑性加工體時(shí)，施加到成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)為2078MPa(見圖23)。所得塑性加工體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為692MPa，其硬度為HRB75(見圖25和27)。這里，所得塑性加工體的密度為7.71g/cm3。
然后，在1150℃爐內(nèi)，在氮?dú)馀c氫氣的混合氣體氣氛中，再燒結(jié)塑性加工體，從而形成一種再燒結(jié)成型體。所得再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為676MPa，其硬度為HRB71(見圖33和35)。這里，所得再燒結(jié)成型體的密度為7.71g/cm3。
此后，在最高溫度為860℃的爐內(nèi)，在碳勢(shì)為1.0％的氣氛中滲碳再燒結(jié)成型體，在90℃油淬，在150℃回火，從而形成一種熱處理成型體。結(jié)果，所得熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為1185MPa，其表面硬度為HRC59(見圖37)，其內(nèi)部硬度(表面向內(nèi)2mm位置上的硬度)為HRC33(HV330)。
實(shí)施例2通過把0.3重量％的石墨與一種合金鋼粉末混合，制備一種金屬粉末混合物，通過在含鐵(Fe)和少量不可避免雜質(zhì)的鐵粉上擴(kuò)散并沉積2.0重量％的鎳(Ni)和1.0重量％的鉬(Mo)，獲得所述合金鋼粉末。把所得金屬粉末混合物壓制，形成密度為7.4g/cm3的預(yù)成形體。所得預(yù)成形體在800℃在氮?dú)夥諣t內(nèi)預(yù)燒結(jié)60分鐘，形成一種成型體。所得成型體的延伸率為11.8％，其硬度為HRB52(見圖20和22)。
然后，通過后方擠壓，以60％的壓縮率(變形率)再壓制(冷鍛)成型體，形成一種杯形塑性加工體。
在獲得塑性加工體時(shí)，施加到成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)為2428MPa(見圖24)。所得塑性加工體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為706MPa，其硬度為HRB96(見圖26和28)。這里，所得塑性加工體的密度為7.70g/cm3。
然后，在1150℃爐內(nèi)，在氮?dú)馀c氫氣的混合氣體氣氛中，再燒結(jié)塑性加工體，從而形成一種再燒結(jié)成型體。所得再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為784MPa，其硬度為HRB100(見圖34和36)。這里，所得再燒結(jié)成型體的密度為7.70g/cm3。
此后，在最高溫度為860℃的爐內(nèi)，在含有1.0％的碳勢(shì)的氣氛中，滲碳再燒結(jié)成型體，在90℃油淬，在150℃回火，從而形成一種熱處理成型體。結(jié)果，所得熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為1678MPa，其表面硬度為HRC62，其內(nèi)部硬度(表面向內(nèi)2mm位置上的硬度)為HRC41(HV400)(見圖38和39)。
實(shí)施例3通過把2.0重量％的銅(Cu)和0.3重量％的石墨與一種鐵粉混合，制備一種金屬粉末混合物，所述鐵粉含有鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)。把所得金屬粉末混合物壓制，形成密度為7.4g/cm3的預(yù)成形體。所得預(yù)成形體在800℃在氮?dú)夥諣t內(nèi)預(yù)燒結(jié)60分鐘，形成一種成型體。所得成型體的延伸率為12.0％，其硬度為HRB47。
然后，通過后方擠壓，以60％的截面收縮率(變形率)再壓制(冷鍛)成型體，形成一種杯形塑性加工體。
在獲得塑性加工體時(shí)，施加到成型體上的成型負(fù)荷(變形阻力)為1960MPa。所得塑性加工體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為510MPa，其硬度為HRB75。這里，所得塑性加工體的密度為7.70g/cm3。
然后，在1150℃爐內(nèi)，在氮?dú)馀c氫氣的混合氣體氣氛中，再燒結(jié)塑性加工體，從而形成一種再燒結(jié)成型體。所得再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為735MPa，其硬度為HRB80，所得再燒結(jié)成型體的密度為7.75g/cm3。
此后，在最高溫度為860℃的爐內(nèi)，在含有1.0％的碳勢(shì)的氣氛中滲碳再燒結(jié)成型體，在90℃油淬，在150℃回火，從而形成一種熱處理成型體。結(jié)果，所得熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度(用徑向破碎強(qiáng)度表示)為980MPa，其表面硬度為HRC42，其內(nèi)部硬度(表面向內(nèi)2mm位置上的硬度)為HRB91。
下面將解釋實(shí)施例4-7。這些實(shí)施例在合金鋼粉末的組成上與上述實(shí)施例1不同，但是所述合金鋼粉末混合的石墨量(0.3重量％)、預(yù)成型體的密度(7.4g/cm3)、預(yù)燒結(jié)條件(在800℃的爐內(nèi)在氮?dú)夥罩蓄A(yù)燒結(jié)60分鐘)、再壓制條件(截面收縮率60％)、再燒結(jié)條件(在1150℃的爐內(nèi)在氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w氣氛中)、以及熱處理?xiàng)l件(在最高溫度860℃的爐內(nèi)，在含1.0％碳勢(shì)的氣氛中，在90℃油淬，在150℃回火)則與實(shí)施例1相同。在這些實(shí)施例中的合金鋼粉末的成分和試驗(yàn)結(jié)果描述如下。
實(shí)施例4用1.0重量％鎳(Ni)、0.3重量％鉬(Mo)、0.3重量％銅(Cu)，其余含有鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)組成一種合金鋼粉末。(a)再壓制成型負(fù)荷2195Mpa(b)塑性加工體的抗拉強(qiáng)度725Mpa(c)塑性加工體的硬度HRB82(d)塑性加工體的密度7.74g/cm3(e)再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度755MPa(f)再燒結(jié)成型體的硬度HRB85(g)再燒結(jié)成型體的密度7.74g/cm3(h)熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度1235MPa(i)熱處理成型體的表面硬度HRC60(j)熱處理成型體的內(nèi)部硬度HRC33(HV326)實(shí)施例5用1.0重量％鉻(Cr)、0.7重量％錳(Mn)、0.3重量％鉬(Mo)，其余含有鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)組成一種合金鋼粉末。(a)再壓制成型負(fù)荷2333Mpa(b)塑性加工體的抗拉強(qiáng)度706Mpa(c)塑性加工體的硬度HRB80(d)塑性加工體的密度7.66g/cm3(e)再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度794MPa(f)再燒結(jié)成型體的硬度HRB90(g)再燒結(jié)成型體的密度7.66g/cm3(h)熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度1323MPa(i)熱處理成型體的表面硬度HRC60(j)熱處理成型體的內(nèi)部硬度HRC42(HV418)實(shí)施例6用1.0重量％鉻(Cr)、0.3重量％鉬(Mo)、0.3重量％釩(V)，其余含有鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)組成一種合金鋼粉末。(a)再壓制成型負(fù)荷2362Mpa(b)塑性加工體的抗拉強(qiáng)度725Mpa(c)塑性加工體的硬度HRB82(d)塑性加工體的密度7.65g/cm3(e)再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度804MPa(f)再燒結(jié)成型體的硬度HRB88(g)再燒結(jié)成型體的密度7.65g/cm3(h)熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度1333MPa(i)熱處理成型體的表面硬度HRC63(j)熱處理成型體的內(nèi)部硬度HRC43(HV421)實(shí)施例7用6.5重量％鈷(Co)、8.0重量％鉻(Cr)、2.0重量％鎢(W)、0.5重量％鉬(Mo)，其余含有鐵(Fe)和少量不可避免的雜質(zhì)組成一種合金鋼粉末。(a)再壓制成型負(fù)荷2450Mpa(b)塑性加工體的抗拉強(qiáng)度696Mpa(c)塑性加工體的硬度HRB95(d)塑性加工體的密度7.60g/cm3(e)再燒結(jié)成型體的抗拉強(qiáng)度784MPa(f)再燒結(jié)成型體的硬度HRB100(g)再燒結(jié)成型體的密度7.60g/cm3(h)熱處理成型體的抗拉強(qiáng)度1176MPa(i)熱處理成型體的表面硬度HRC66(j)熱處理成型體的內(nèi)部硬度HRC45(HV450)如上，本發(fā)明的金屬粉末成型體具有預(yù)定的石墨含量，適用于生產(chǎn)高機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械部件，并且表現(xiàn)出對(duì)其再壓制有利的機(jī)械性能，如低硬度和大延伸率(可變形性)。
此外，本發(fā)明的再壓制體表現(xiàn)出提高的機(jī)械性能，包括硬度、疲勞強(qiáng)度等，以及提高的尺寸精度。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方案，并且可以改進(jìn)而不離開本發(fā)明的范圍。例如，預(yù)成型體8可以通過所謂熱模壓法生產(chǎn)，其中，在金屬粉末混合物7和成型模具加熱到預(yù)定溫度性降低金屬粉末混合物7屈服點(diǎn)的條件下成型預(yù)成型體8。
同時(shí)，雖然在預(yù)成型步驟1使用增大模腔15的體積的帶有凹口23的上沖頭16，但是，凹口23可以形成在下沖頭17上，或同時(shí)形成在上下沖頭16和17上。
權(quán)利要求
1．一種金屬粉末成型體，通過包含下列步驟的方法生產(chǎn)把石墨與鐵基金屬粉末混合得到的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；并且在700-1000℃預(yù)燒結(jié)該預(yù)成型體，形成金屬粉末成型體，所述金屬粉末成型體具有石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末成型體，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
3．一種通過再壓制根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的金屬粉末成型體生產(chǎn)的再壓制體。
4．一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃的溫度預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；以及再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，所述預(yù)成型步驟還包括通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟，所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5的方法，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
7．一種燒結(jié)體，通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)把石墨與鐵基金屬粉末混合所得的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體，形成再壓制體；以及在預(yù)定溫度再燒結(jié)所述再壓制體，所述燒結(jié)體具有一種其中所述石墨顆粒在所述金屬粉末中以及沿著其顆粒邊界以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保留的組織。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的燒結(jié)體，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
9．一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；以及再燒結(jié)所述再壓制體的再燒結(jié)步驟。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述預(yù)成型步驟還包括，通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟，所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積。
11．根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10的方法，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
12．一種燒結(jié)體，通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)把石墨與鐵基金屬粉末混合得到的金屬粉末混合物壓制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體，形成一種再壓制體；在預(yù)定溫度再燒結(jié)所述再壓制體，形成一種具有所述石墨顆粒在所述金屬粉末中以及沿著其顆粒邊界以預(yù)定的比例擴(kuò)散或保留的組織的燒結(jié)體；以及熱處理所述燒結(jié)體。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的燒結(jié)體，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
14．一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括一個(gè)把石墨與鐵基金屬粉末混合獲得的金屬粉末混合物壓制的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3克/立方厘米的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成一種再壓制體；再燒結(jié)所述再壓制體的再燒結(jié)步驟，形成一種燒結(jié)體；以及熱處理所述燒結(jié)體的熱處理步驟。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述預(yù)成型步驟還包括，通過上下沖頭壓制填充在成型模具模腔內(nèi)的金屬粉末混合物的步驟，所述模腔形成有插入上沖頭的較大直徑部分、插入下沖頭的較小直徑部分、使較大直徑部分與較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面的外圓周圍面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積。
16．根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15的方法，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.3重量％或更多。
17．一種包含根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末混合物的金屬粉末成型體，其中，所述金屬粉末混合物是一種鐵基合金鋼粉末，含有至少一種選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中的合金元素，所述元素能與所述金屬粉末的基材形成固溶體，提高如強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中所述石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或所述合金元素的碳化物等析出物的組織。
18．一種包含根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末混合物的金屬粉末成型體，其中，所述金屬粉末混合物通過在所述鐵基金屬粉末上擴(kuò)散并沉積一種含有一種合金元素作為主要成分的粉末而獲得，所述合金元素選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中，且該元素能與所述金屬粉末的基材形成固溶體，以提高如強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中所述石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或所述合金元素的碳化物等析出物的組織。
19．一種包含根據(jù)權(quán)利要求1的金屬粉末混合物的金屬粉末成型體，其中，所述金屬粉末混合物通過使一種含有一種合金元素作為主要成分的粉末與所述鐵基金屬粉末混合而獲得，所述合金元素選自由鉬(Mo)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈷(Co)等組成的組中，且該元素能與所述金屬粉末的基材形成固溶體，提高如強(qiáng)度和淬透性等機(jī)械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，所述金屬粉末成型體，在預(yù)燒結(jié)時(shí)，具有一種其中所述石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上，且基本不含如鐵或所述合金元素的碳化物等析出物的組織。
20．根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體，其中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
21．一種通過再壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體生產(chǎn)的再壓制體，其中，所述再壓制體具有基本不含空隙的致密組織。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的再壓制體，其中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
23．一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成型體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；以及再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟。
24．一種通過在預(yù)定溫度再燒結(jié)根據(jù)權(quán)利要求21或權(quán)利要求22的再壓制體獲得的燒結(jié)體，其中，所述燒結(jié)體具有根據(jù)預(yù)定的再燒結(jié)溫度確定的預(yù)定比例的石墨擴(kuò)散組織和石墨保留組織。
25．一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成形體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；以及再燒結(jié)所述再壓制體的再燒結(jié)步驟。
26．一種通過熱處理根據(jù)權(quán)利要求24的燒結(jié)體生產(chǎn)的燒結(jié)體，其中，所述熱處理的燒結(jié)體具有一種硬化的組織。
27．一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括壓制根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末混合物的預(yù)成型步驟，形成密度不小于7.3g/cm3的預(yù)成形體；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體的預(yù)燒結(jié)步驟，形成一種具有其中石墨保留在所述金屬粉末顆粒邊界上的組織的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體的再壓制步驟，形成再壓制體；再燒結(jié)所述再壓制體的再燒結(jié)步驟，形成一種燒結(jié)體；熱處理所述燒結(jié)體的熱處理步驟。
28．根據(jù)權(quán)利要求24或權(quán)利要求26的燒結(jié)體，其中，與金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
29．一種再壓制體，通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)使用包含成型模具的裝置成形預(yù)成型體，所述成型模具有用所述金屬粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制所述金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使所述較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；以及再壓制所述金屬粉末成型體形成再壓制體。
30．一種生產(chǎn)再壓制體的方法，包括下列步驟使用包含成型模具的裝置成形預(yù)成型體，所述成型模具有用所述金屬粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制所述金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使所述較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；以及再壓制所述金屬粉末成型體，形成再壓制體。
31．根據(jù)權(quán)利要求29的再壓制體，其中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
32．一種燒結(jié)體，通過包括下列步驟的方法生產(chǎn)使用包含成型模具的裝置成形預(yù)成型體，所述成型模具有用所述金屬粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制所述金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使所述較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體，形成再壓制體；以及再燒結(jié)所述再壓制體，形成所述燒結(jié)體。
33．一種生產(chǎn)燒結(jié)體的方法，包括下列步驟使用包含成型模具的裝置成形預(yù)成型體，所述成型模具有用所述金屬粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上沖頭和下沖頭以壓制所述金屬粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上沖頭的較大直徑部分、其中插入下沖頭的較小直徑部分、以及使所述較大直徑部分和較小直徑部分相互連接的錐形部分，所述上沖頭和下沖頭的一個(gè)或兩個(gè)在其端面面向所述模腔有凹口，來增大所述模腔的體積；在700-1000℃預(yù)燒結(jié)所述預(yù)成型體，形成根據(jù)權(quán)利要求17-19的任一項(xiàng)的金屬粉末成型體；再壓制所述金屬粉末成型體，形成再壓制體；以及再燒結(jié)所述再壓制體，形成所述燒結(jié)體。
34．根據(jù)權(quán)利要求32的燒結(jié)體，其中，與所述金屬粉末混合的石墨量為0.1重量％或更多。
35．一種通過進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求7、12和24中任一項(xiàng)的再燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)體，其中，所述再燒結(jié)溫度在700-1300℃范圍內(nèi)。
全文摘要
在預(yù)成型步驟1中,通過把鐵基金屬粉末7a與石墨7b混合,使得石墨量?jī)?yōu)選不小于0.1重量%,更優(yōu)選不小于0.3重量%,獲得金屬粉末混合物7,把金屬粉末混合物7壓制,形成密度不小于7.3g/cm
文檔編號(hào)C22C33/02GK1297389SQ00800456
公開日2001年5月30日 申請(qǐng)日期2000年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者吉村隆志, 安間裕之, 飯嶼光正, 幡井康雄, 松本高之, 藤長(zhǎng)政志, 上薗聰, 宇波繁 申請(qǐng)人:日商優(yōu)尼希雅杰克斯股份有限公司, 川崎制鐵株式會(huì)社