發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)粉末金屬零件的粉末金屬組合物，以及制造粉末金屬零件的方法，其具有改進的可機械加工性。
背景技術(shù)：
：組件的粉末冶金制造的一個主要優(yōu)點是，可通過壓縮和燒結(jié)，來生產(chǎn)最終或非常接近最終形狀的坯料。但是，存在著對后續(xù)機械加工的需求的情況。例如，由于高耐性要求或由于最終組件具有無法直接壓縮而需要于燒結(jié)后進行機械加工的形狀而使后續(xù)機械加工成為必要。更特定地，對于諸如對壓縮方向為橫向的孔，底切和螺紋的幾何形狀都需要后續(xù)機械加工。通過不斷發(fā)展具有更高強度和由此更高硬度的新型燒結(jié)鋼材，機械加工成為粉末冶金生產(chǎn)組件的主要問題之一。當評估粉末冶金生產(chǎn)是否系生產(chǎn)組件的最具成本有效的方法時，這經(jīng)常成為限制性因素。目前，大量已知物質(zhì)已加入鐵基粉末混合物中，以促進組件燒結(jié)后的機械加工。最普遍的粉末添加物是MnS，其在例如歐洲專利0183666中提及，描述了該粉末混合物如何改進燒結(jié)鋼材的可機械加工性。美國專利4927461描述了將0.01及0.5重量％的六方(hexagnol)BN(氮化硼)添加至鐵基粉末混合物中以改進其燒結(jié)后的可機械加工性。美國專利5631431涉及一種用于改進鐵基粉末組合物的可機械加工性的添加劑，根據(jù)此專利，該添加劑含有占該粉末組合物的0.1至0.6重量％的氟化鈣微粒。日本專利申請08-095649涉及一種可機械加工性改進劑。該改進劑包括Al2O3-SiO2-CaO，并且具有鈣長石(anorthite)或鈣黃長石(gehlenite)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。鈣長石是屬于長石(feldspar)類的網(wǎng)狀硅酸鹽(tectosilicate)，其莫氏硬度達6至6.5，鈣黃長石是莫氏硬度為5至6的sorosilicate。美國專利US7300490涉及一種制造壓制和燒結(jié)零件的粉末混合物，其是由硫化錳粉末(MnS)和磷酸鈣粉末或羥基磷灰石粉末的組合所組成。WO公開2005/102567涉及一種作為機械加工改良劑的六方氮化硼和氟化鈣粉末的組合。含硼粉末，諸如氧化硼、硼酸或硼酸銨，與硫的組合描述在美國專利5938814。歐洲專利1985393A1描述了作為機械加工添加劑的粉末的其它組合，該組合含有至少一種選自滑石(talc)和steatite和脂肪酸的物質(zhì)。作為機械加工改良劑的滑石描述在日本專利1-255604中。滑石屬于層狀硅酸鹽(phyllosilicate)類，其包含包圍氫氧化鎂八面體層的硅四面體層。申請1002883涉及用于制造金屬零件尤其是閥座嵌入物(valveseatinsert)的粉末狀金屬摻合物。所述摻合物包含0.5至5％的固體潤滑劑來提供低摩擦及滑動磨損，同時改良可機械加工性。在其中一實施例中，云母(mica)作為固體潤滑劑。用于生產(chǎn)耐磨性及高溫穩(wěn)定性組件的此類型的粉末混合物總是包含大量合金化元素，一般高于10重量％，和硬相，其通常是碳化物。US4274875教導(dǎo)了與EP1002883所描述相似的通過包含在壓縮及燒結(jié)前加入0.5至2重量％的粉末狀云母(mica)到金屬粉末中的步驟的粉末冶金制造制品的方法。特定地，其公開了可使用任何類型的云母。此外，日本專利申請JP10317002描述了具有降低的摩擦系數(shù)的粉末或燒結(jié)壓制品。該粉末的化學組成是1至10重量％的硫，3至25重量％的鉬，以及其余為鐵。此外可加入固體潤滑劑和硬相材料。壓縮及燒結(jié)組件的機械加工非常復(fù)雜，并且受組件的合金系統(tǒng)類型、組件的燒結(jié)密度及組件大小和形狀的參數(shù)影響。同時明顯的是，機械加工操作類型和機械加工速度同樣是對機械加工操作結(jié)果具有重要性的參數(shù)。要添加至粉末冶金組合物中的所述機械加工改良劑的多樣性反映了PM機械加工技術(shù)的復(fù)雜本質(zhì)。發(fā)明概述本發(fā)明公開了一種用于改進燒結(jié)鋼材的可機械加工性的新穎添加劑。尤其是針對合金化元素含量低于10重量％，且不含硬相材料的低合金燒結(jié)鋼材。該新穎添加劑設(shè)計用于改進所述燒結(jié)鋼材接受切屑移除(chipremoving)操作如鉆孔、車削、研磨和攻絲的可機械加工性。此外，該新穎添加劑可用于由多種工具材料，諸如高速鋼、碳化鎢、金屬陶瓷、陶瓷及立方氮化硼來進行組件的機械加工，且該工具也可經(jīng)過涂覆。因此，本發(fā)明的目的是為粉末金屬組合物提供一種新穎的添加劑以改良可機械加工性。本發(fā)明的另一目的是提供一種可用于不同類型燒結(jié)鋼材的各種機械加工操作的所述添加劑。本發(fā)明的另一目的是提供一種對壓縮及燒結(jié)組件的機械性質(zhì)無影響或影響可忽略的可機械加工性促進物質(zhì)。本發(fā)明的進一步目的是提供一種包含該新穎可機械加工性改良添加劑的粉末冶金組合物，及由該組合物制備壓縮零件的方法。目前已發(fā)現(xiàn)通過將包括所定義的特殊型硅酸鹽的可機械加工性改良劑包含在粉末組合物中，可使具有多種微結(jié)構(gòu)及燒結(jié)密度的燒結(jié)組件的可機械加工性得到驚人的重大改進。此外，即使在極低添加量下，也可獲得對可機械加工性的正面效果，因此通過添加額外物質(zhì)所造成的對可壓縮性的負面影響減至最小。同樣地，也已證實所添加的硅酸鹽對機械性能的影響是可接受的。因此，本發(fā)明提供一種鐵基粉末組合物，其除鐵基粉末外，還包含少量可機械加工性改良添加劑，所述添加劑包含至少一種來自層狀硅酸鹽類的硅酸鹽。本發(fā)明同時提供了將層狀硅酸鹽作為鐵基粉末組合物的可機械加工性改良劑的用途。本發(fā)明進一步提供了一種制造具有改良可機械加工性的鐵基燒結(jié)零件的方法，其包含以下步驟：制備如上述的鐵基粉末組合物，在400至1200MPa的壓縮壓力下壓縮該鐵基粉末組合物，在1000至1300℃的溫度下燒結(jié)該壓縮零件，并且任選熱處理該燒結(jié)零件。根據(jù)本發(fā)明，至少一種上述目的及其它自以下論述明顯可知的目的是通過本發(fā)明的不同方面來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種除鐵基粉末以外還包含少量呈粉末形式的可機械加工性改良添加劑的鐵基粉末組合物，該添加劑包含至少一種選自由層狀硅酸鹽組成的組的硅酸鹽。該層狀硅酸鹽可選自例如粘土礦物如膨潤土(bentonite)、高嶺石及蒙脫石(smectite)；綠泥石；云母如金云母、白云母(muscovite)、黑云母及珍珠云母。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供包含于可機械加工性改良添加劑中的層狀硅酸鹽在鐵基粉末組合物中的用途。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種鐵基粉末組合物的制備方法，其包含：提供鐵基粉末；及混合該鐵基粉末與粉末狀可機械加工性改良添加劑，該可機械加工性改良添加劑包含至少一種頁砂酸鹽。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造具有改良可機械加工性的鐵基燒結(jié)零件的方法，其包含：制備根據(jù)以上方面的鐵基粉末組合物；在400至1200MPa的壓縮壓力下壓縮該鐵基粉末組合物；在1000至1300℃的溫度下燒結(jié)該壓縮零件；并且任選熱處理該燒結(jié)零件。附圖說明圖1顯示了對于實施例1、3、4、5、7及8的可機械加工性指數(shù)如何測量刀片切削邊緣的磨損即圖中兩箭頭間的距離的示意圖。圖2是描述可機械加工性改良劑白云母及金云母的平均粒度分別對相對可機械加工性改良指數(shù)的影響的示意圖。發(fā)明詳述該可機械加工性改良劑包含所限定的硅酸鹽，其歸類為層狀硅酸鹽，其特征可在于，莫氏硬度小于5，優(yōu)選小于4。層狀硅酸鹽具有薄片結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其包含硅四面體層與氫氧化物的八面體結(jié)構(gòu)的層的組合。優(yōu)選地，四面體中的某些硅原子可置換為其它原子，諸如鋁原子，因此該硅酸鹽被標示為鋁酸鹽-硅酸鹽?；蛘?，鋁原子存在于八面體結(jié)構(gòu)中，或鋁原子將同時存在于兩種結(jié)構(gòu)中。可包含于該新穎的可機械加工性改良添加劑中的硅酸鹽的實例為：云母，諸如：金云母KMg3(OH,F)2[AlSi3O10]，白云母KAl2(OH)2[AlSi3O10],黑云母K(Mg,Fe)3(OH)2[AlSi3O10],和珍珠云母(margarite)CaAl2(OH)2[Al2Si2O10]；屬于綠泥石類的硅酸鹽；粘土礦物，諸如：高嶺石Al2(OH)4[Si2O5]；屬于蒙脫石類的粘土礦物，例如：滑間皂石(aliettite)Ca0.2Mg6(Si,Al)8O20(OH)4*4H2O,貝得石(beidellite)(Na,Ca0.5)0.3Al2(Si,Al)4O10(OH)2*nH2O,水輝石(hectorite)Na0.3(Mg,Li)3Si4O10(OH,F)2,微晶高嶺土(montmorillonite)(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2*nH2O,囊脫石(nontronite)Na0.3Fe2(Si,Al)4O10(OH)2*nH2O,皂石(Saponite)Ca0.25(Mg,Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2*nH2O,硅鎂石(stevensite)(Ca,Na)xMg3Si4O10(OH)2,鉻嶺石(volkonskoite)Ca0.3(Cr,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2*4H2O,和Yakhontovite(Ca,Na)0.5(Cu,Mg,Fe)2Si4O10(OH)2*3H2O。通常，硅酸鹽礦物以所定義的礦物的組合存在于自然界，因此其在商業(yè)上存在不同的經(jīng)化學定義的硅酸鹽或其中間體、諸如各種類型的膨潤土的組合，其包含微晶高嶺土。本發(fā)明不局限于單一特定結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，而是包括以上描述的硅酸鹽的組合和中間體。根據(jù)本發(fā)明使用的硅酸鹽可具有小于5(優(yōu)選小于4)的莫氏硬度，且可具有層狀結(jié)構(gòu)的原因為，已發(fā)現(xiàn)與較硬硅酸鹽相比，此類硅酸鹽在燒結(jié)體的機械加工期間，即使在相對低的溫度下，仍可促進機械加工特性。因此，可避免在機械加工中放出熱量對工具造成負面影響。較高硬度的硅酸鹽可能在壓縮中無助于潤滑作用并且不利于壓縮體從模具中的脫出。低硬度與所添加的硅酸鹽的層狀晶體結(jié)構(gòu)的組合則是有利的，并且增強了潤滑特性，因此可加入較少量的熟知的潤滑劑，以獲得較高的生坯密度。此外，不受理論的任何限制，據(jù)信在硅酸鹽中存在鋁原子可能對機械加工性特性有正面效果并且有助于良好機械加工性而不管待機械加工組件的金相結(jié)構(gòu)如何。該新穎添加劑可包含其他已知的機械加工改良添加劑，諸如硫化錳、六方氮化硼、其它含硼物質(zhì)和/或氟化鈣混合，或所述新穎添加劑可與上述已知的機械加工改良添加劑一起混合。該鐵基粉末組合物中的添加劑含量可為0.05至1.0重量％，優(yōu)選0.05至0.5重量％，優(yōu)選0.05至0.4重量％，優(yōu)選0.05至0.3重量％，更優(yōu)選0.1至0.3重量％。較低含量在可機械加工性上可能達不到期望的效果，而較高含量可能對機械加工特性產(chǎn)生負面影響。因此，可機械加工性改良劑在鐵基粉末組合物中的添加量可少于0.5重量％，優(yōu)選0.49重量％或更少，優(yōu)選0.45重量％或更少，更優(yōu)選0.4重量％或更少，例如0.3重量％或更少，或0.2重量％或更少，或0.15重量％或更少。根據(jù)本發(fā)明的新穎添加劑的粒度，X99可小于50μm，優(yōu)選小于30μm，更優(yōu)選小于20μm，諸如15μm或更小。相應(yīng)的平均粒度X50可小于20μm，優(yōu)選小于15μm，更優(yōu)選10μm或更小，諸如5μm或更小。粒度X99，可實質(zhì)上為至少1μm。若該粒度小于1μm，則可能難以得到均一的粉末混合物。大于50μm的粒度可能對可機械加工性及機械特性造成負面影響。當待機械加工的組件具有馬氏體結(jié)構(gòu)、或含有馬氏體結(jié)構(gòu)的不均勾結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明的可機械加工性改良添加劑的可機械加工性改良效果將特別明顯。鐵基粉末組合物粉末類型該新穎機械可機械加工性改良粉末可用于實質(zhì)上任何含鐵的粉末組合物。因此，該鐵基粉末可以是純鐵粉末，例如霧化鐵粉、還原粉末、及類似物。也可使用包含諸如鎳、鉬、鉻、釩、鈷、猛、銅的合金化元素的預(yù)合金粉末，及部份合金的鋼鐵粉末。當然，所述粉末可以混合物形式使用。組合物中的可機械加工性改良添加劑是以粉末形式存在。該添加劑粉末微?？衫缱鳛樽杂煞勰┪⒘Ｅc鐵基粉末混合或例如通過粘合劑手段，與鐵基粉末微粒結(jié)合。其它添加劑根據(jù)本發(fā)明的粉末組合物亦可包含其它添加劑，諸如石墨、粘合劑及潤滑劑及其它公知的可機械加工性改良劑。潤滑劑可以0.05至2重量％，優(yōu)選0.1至1重量％的量添加。石墨可以0.05至2重量％，優(yōu)選0.1至1重量％的量來添加。方法根據(jù)本發(fā)明的組件的粉末冶金制造可以公知方式，即通過以下步驟進行：可將鐵基粉末，例如鐵或鋼粉末，與任何所需合金化元素，諸如鎳、銅、鉬和可選的碳及呈粉末形式的本發(fā)明可機械加工性改良添加劑進行混合。所述合金化元素也可以以預(yù)合金化或擴散合金形式添加至該鐵基粉末中，或作為混合合金化元素、擴散合金粉末或預(yù)合金粉末間的組合的形式添加。該粉末混合物可在壓縮前與公知的潤滑劑，例如硬脂酸鋅或酰胺蠟進行混合。該混合物中的較微細顆?？赏ㄟ^粘合物質(zhì)與該鐵基粉末進行粘合。之后，可在一壓縮工具中壓縮該粉末混合物，以形成稱為生坯的接近最終幾何形狀的物質(zhì)。壓縮通常于400至1200MPa的壓力下進行。壓縮后，在1000至1300℃的溫度下燒結(jié)該壓縮物并使其獲得最終強度、硬度、伸長率等。該燒結(jié)零件可視情況進一步熱處理。實施例本發(fā)明將通過以下非限制性實施例加以說明：可機械加工性改良劑以下物質(zhì)被用作根據(jù)本發(fā)明的可機械加工性改良劑的實例：含有白云母的粉末，其具有實質(zhì)上小于20μm的粒度X99，及由以重量％氧化物表示的化學組成；包含金云母的粉末，其具有約18μm的平均粒度X50，及實質(zhì)上小于45μm的粒度X99，及由以下重量％氧化物表示的化學組成；包含屬于蒙脫石類的礦物的粉末，其具有實質(zhì)上小于20μm的粒度X99，及由以下重量％氧化物表示的化學組成；燃燒損失(未測得燃燒損失，化學分析是在不包含燃燒損失時計算得到的)包含鈣膨潤土的粉末，其具有實質(zhì)上小于15μm的粒度X99，及由以下重量％氧化物表示的化學組成；實施例1(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)形式本身的PM材料的車削操作進行)將膨潤土粉末與購自瑞典AB的金屬粉末水霧化鐵粉AHC100.29混合。該金屬粉末也與2重量％的銅粉、0.8％的作為潤滑劑的亞乙基雙硬脂酰胺及0.8重量％的石墨進行混合。將根據(jù)表1的金屬粉末混合物壓縮成根據(jù)ISO3225的標準化TRS條及外徑為55mm、內(nèi)徑為35mm及高為20mm的環(huán)，至生坯密度為6.9g/cm3。使該TRS條及環(huán)在10％氫和90％氮的混合物下，在實驗室網(wǎng)帶爐(meshbeltfurnance)中于1120℃下燒結(jié)20分鐘，所得樣品的微結(jié)構(gòu)為珠層(pearlitic)結(jié)構(gòu)。燒結(jié)的TRS條是用于根據(jù)ISO3325測量橫向斷裂強度，而燒結(jié)的環(huán)是用于車削測試以測定可機械加工性指數(shù)，如表2所示。該可機械加工性指數(shù)定義為車削工具的側(cè)面磨損(flankwear)，即自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損。車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用碳化鎢刀片，在該環(huán)的外徑上進行。表1顯示壓縮環(huán)的機械特性幾乎不受添加的膨潤土的影響。但是，對于加入膨潤土的環(huán)而言，得到明顯改良的可機械加工性，如表2所示。對于相同切削距離而言，與不含此添加劑的環(huán)相比，包含膨潤土的環(huán)的可機械加工性指數(shù)幾乎減少50％(即刀片切削邊緣的磨損被降低)。表1DC為燒結(jié)期間橫向斷裂強度條的長度尺寸變化HRB為橫向斷裂強度條的RockwellB硬度TRS為橫向斷裂強度條的橫向斷裂強度表2軸轉(zhuǎn)速為在車床每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的側(cè)面磨損，以μm表示，參見圖1。實施例2(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)形式本身的PM材料的鉆孔操作進行)將白云母和金云母粉末與購自瑞典AB的金屬粉末DistaloyAE進行混合，該金屬粉末是與0.5％的鉬、4％的鎳和1.5％的銅擴散合金化的純鐵。該金屬粉末也與0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑和0.5重量％的石墨進行混合。將表3中的材料混合物壓縮成根據(jù)ISO2740的標準化拉伸測試條及直徑為80mm，高為12mm的圓盤，至生坯密度為7.10g/cm3。使該拉伸條及圓盤在10％氫和90％氮的混合物下，在實驗室網(wǎng)帶爐中于1120℃下燒結(jié)30分鐘。所得樣品的微結(jié)構(gòu)不均勻，包含鐵素體、富鎳奧氏體、珠層體、貝氏體及馬氏體。圓盤用于鉆探測試來測定可機械加工性指數(shù)，如表4所示。該指數(shù)定義為鉆頭完全磨損，即鉆頭完全損壞前經(jīng)機械加工的每個鉆頭的鉆孔數(shù)量。鉆孔在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用直徑的高速鋼鉆頭進行。表3顯示了，當加入云母粉末白云母和金云母時，發(fā)現(xiàn)機械加工特性僅出現(xiàn)微小偏差。如表4所示，金云母使可機械加工性得到顯著改良，并且用白云母更可得到更加顯著的改良(即可鉆更相當多的孔)。表3DC為燒結(jié)期間橫向斷裂強度條的長度尺寸變化HV10為拉伸強度條的維氏硬度YS為拉伸強度條的屈服強度TS為拉伸強度條的拉伸強度A為拉伸強度測試中的塑性伸長率表4軸轉(zhuǎn)速為鉆孔機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為鉆頭完全損壞前的平均鉆孔數(shù)量實施例3(可機械加工性研究，使用經(jīng)燒結(jié)、經(jīng)淬火及回火的PM材料的車削操作來進行)將膨潤土粉末與購自瑞典AB的金屬粉末水霧化鐵粉AHC100.29進行混合。該金屬粉末也與2重量％的銅粉、0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.8重量％的石墨混合。將根據(jù)表5的材料混合物壓縮成外徑為55mm，內(nèi)徑為35mm及高為20mm的環(huán)，至生坯密度為6.9g/cm3。使該環(huán)在10％氫及90％氮混合物下，在實驗室網(wǎng)帶爐中于1120℃燒結(jié)20分鐘。環(huán)燒結(jié)后在980℃下熱處理30分鐘然后在油中淬火。剛剛經(jīng)油淬火后的環(huán)在空氣中在200℃下回火一小時。所得的微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。該環(huán)用于車削測試來測定可機械加工性指數(shù)，如表6所示。該機械加工性指數(shù)定義為車削工具的側(cè)面磨損，即自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損。車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用氮化硅陶瓷刀片，在該環(huán)的外徑上進行。表5顯示了熱處理環(huán)的硬度不受添加的膨潤土影響。但是，當使用膨潤土時，可機械加工性得到顯著改良，如表6所示。對于相同切削距離而言，與不含此添加劑的環(huán)相比，包含膨潤土的環(huán)的可機械加工性指數(shù)減少不多于50％(即刀片切削邊緣的磨損被減少)。表5HRC為熱處理環(huán)的RockwellC硬度。表6軸轉(zhuǎn)速為在車床每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的的側(cè)面磨損實施例4(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)硬化的PM材料的車削操作來進行)將膨潤土粉末與購自瑞典AB的金屬粉末水霧化鋼粉AstaloyA進行混合，該金屬粉末與1.9％鎳和0.55％鉬進行預(yù)合金化。該金屬粉末也與2重量％的銅粉、0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.8重量％的石墨進行混合。將根據(jù)表7的材料混合物壓縮成外徑為55mm，內(nèi)徑為35mm及高為20mm的環(huán)，至生坯密度為6.9g/cm3。使該環(huán)在10％氫及90％氮混合物下，以2.2℃/s的冷卻速率在生產(chǎn)爐中于1120℃燒結(jié)硬化20分鐘。燒結(jié)硬化后的環(huán)在空氣中在200℃下回火30分鐘。所得的微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。該環(huán)用于車削測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表8。該可機械加工性指數(shù)定義為車削工具中的表面磨損，即自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損。車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用氮化硅陶瓷刀片，在該環(huán)的外徑上進行。表7顯示加入一定量膨潤土后，熱處理環(huán)的硬度微微較硬。當使用膨潤土時，可機械加工性得到顯著改善，如表8所示。對于相同切削距離而言，與不含此添加劑的環(huán)相比，包含膨潤土的環(huán)的可機械加工性指數(shù)減少約60％(即刀片切削邊緣的磨損被減少)。表7HRC為熱處理環(huán)的RockwellC硬度表8軸轉(zhuǎn)速為在車床每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的側(cè)面磨損實施例5(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)硬化的PM材料的車削操作進行)將膨潤土粉末與購自瑞典AB的金屬粉末水霧化鋼粉AstaloyCrL進行混合，該金屬粉末是具有1.5％鉻及0.2％鉬的預(yù)合金化粉末。該金屬粉末也與2重量％的銅粉、0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.75重量％的石墨進行混合。將根據(jù)表9的混合物壓縮成外徑為55mm，內(nèi)徑為35mm及高為20mm的環(huán)，至生坯密度為6.9g/cm3。該環(huán)在10％氫及90％氮混合物下，以2.2℃/s的冷卻速率在生產(chǎn)爐中于1120℃燒結(jié)硬化20分鐘。燒結(jié)硬化后的環(huán)在空氣中在200℃下回火30分鐘。所得的微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。該環(huán)用于車削測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表10。該可機械加工性指數(shù)定義為車削工具中的表面磨損，即自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損。車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用氮化硅陶瓷刀片，在該環(huán)的外徑上進行。表9顯示加入一定量膨潤土后，熱處理環(huán)的硬度微微較硬。當使用膨潤土時，可機械加工性得到顯著改良，如表10所示。對于相同切削距離而言，與不含此添加劑的環(huán)相比，包含膨潤土的環(huán)的可機械加工性指數(shù)減少約了60％(即刀片切削邊緣的磨損減少)。表9HRC為熱處理環(huán)的RockwellC硬度表10軸轉(zhuǎn)速為在車床每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的側(cè)面磨損實施例6(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)硬化的PM材料的鉆孔操作進行)將白云母、金云母及蒙脫石粉末與購自瑞典AB的金屬粉末水霧化鋼粉AstaloyCrM進行混合，該金屬粉末是與3％鉻及0.5鉬預(yù)合金化的鐵。該金屬粉末也與0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.55重量％的石墨進行混合。將表11中的材料混合物壓縮成根據(jù)ISO2740的標準化拉伸測試條及直徑為80mm及高為12mm的圓盤，至生坯密度為7.10g/cm3。使該拉伸條及圓盤在10％氫及90％氮的混合物下，以2.2℃/s冷卻速率在實驗室網(wǎng)帶爐中于1120℃燒結(jié)硬化30分鐘。燒結(jié)硬化后的TS條及圓盤在空氣中在200℃下回火30分鐘。所得微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。圓盤用于鉆探測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表12。該指數(shù)定義為臨界切削速率。若鉆頭在鉆頭完全損壞前，以固定切削速率在一個圓盤上可制造孔的總數(shù)(216)，新鉆頭連同增加的切削速率應(yīng)在下面的測試中進行。鉆孔在無冷卻劑的恒定進刀下，利用直徑的固體碳化物鉆頭完成。表11顯示了，當加入白云母、金云母或蒙脫石粉末時，發(fā)現(xiàn)機械加工特性僅出現(xiàn)微小偏差。如表12所示，白云母、金云母或蒙脫石可提高軸速率使可機械加工性得到顯著改良而無鉆孔失敗。表11HV10為拉伸強度條強度的維氏硬度MHV0.05為拉伸強度條的微維氏馬氏體硬度TS為拉伸強度條的拉伸強度表12軸轉(zhuǎn)速為鉆孔機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)該測試在鉆孔216個孔后中斷，未發(fā)現(xiàn)鉆孔失敗。實施例7(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)硬化的PM材料的車削操作進行)將白云母、金云母和蒙脫石粉末與金屬粉末，如實施例6中的水霧化鋼粉AstaloyCrM進行混合。該金屬粉末也與0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.55重量％的石墨混合。將表13的混合物壓縮成根據(jù)ISO2740的標準化拉伸測試條及外徑為64mm、內(nèi)徑為35mm及高為25mm的環(huán)，至生坯密度為7.10g/cm3。該拉伸條及環(huán)在10％氫及90％氮混合物下，以2.2℃/s的冷卻速率在實驗室網(wǎng)帶爐中于1120℃燒結(jié)硬化30分鐘。所得微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。燒結(jié)硬化后的TS條及環(huán)在空氣中在200℃下回火30分鐘。該環(huán)用于車削測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表14。該可機械加工性指數(shù)定義為車削工具的側(cè)面磨損，即自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損，車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用立方體氮化硼刀片，在環(huán)終端表面完成。表13顯示當加入粉末狀白云母、金云母或蒙脫石時，發(fā)現(xiàn)機械加工特性出現(xiàn)微小偏差。使用白云母、金云母或蒙脫石，可機械加工性得到顯著改良，如表14所示。對于相同切削距離而言，與不含該添加劑的環(huán)相比，包含不同添加劑的環(huán)的可機械加工指數(shù)顯著地減少(即刀片切削邊緣的磨損得以減少)。表13HV10為拉伸強度條的維氏硬度MHV0.05為拉伸強度條的微維氏馬氏體硬度TS為拉伸強度條的拉伸強度表14切削速率為在車削機器中以米/分鐘表示的環(huán)外徑到內(nèi)徑的環(huán)速度切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的側(cè)面磨損。實施例8(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)硬化的PM材料的車削操作進行)將膨潤土粉末與金屬粉末如實施例6中的水霧化鋼粉AstaloyCrM進行混合。該金屬粉末也與0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.6重量％的石墨進行混合。將根據(jù)表15的混合物壓縮成外徑為55mm、內(nèi)徑為35mm及高為20mm的環(huán)，至生坯密度為6.9g/cm3。該環(huán)在10％氫及90％氮混合物下，以2.2℃/s的冷卻速率在生產(chǎn)爐中于1120℃燒結(jié)硬化20分鐘。燒結(jié)硬化后的環(huán)在空氣中在200℃下回火30分鐘。所得微結(jié)構(gòu)為完全馬氏體型。該環(huán)用于車削測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表16。該可機械加工性指數(shù)定義為車削工具的側(cè)面磨損，即來自刀片切削邊緣移除的材料。圖1公開了如何測定該磨損。車削在恒定的軸轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用氮化硅陶瓷刀片，在環(huán)外徑上完成。表15顯示加入一定量膨潤土后，熱處理環(huán)的硬度微微較硬。當使用膨潤土時，可機械加工性得到顯著改良，如表16所示。對于相同切削距離而言，與不含此添加劑的環(huán)相比，包含膨潤土的環(huán)的可機械加工性指數(shù)減少約70％(即刀片切削邊緣的磨損減少)。表15HRC為熱處理環(huán)的RockwellC硬度表16軸轉(zhuǎn)速為車床每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)切削距離為刀片與燒結(jié)環(huán)的咬合制造出的長度M指數(shù)(可機械加工性指數(shù))為完成切削距離后刀片切削邊緣上的側(cè)面磨損。實施例9(可機械加工性研究，通過對燒結(jié)形式本身的PM材料的鉆孔操作進行)根據(jù)FraunhoferApp.ISO13320-1:1999的方法，使用激光散射設(shè)備(SympatecGmbH)，來測定具有不同粒度分布的白云母及金云母粉末，參見表17。表17材料簡寫X50X99白云母M131.7128.4白云母M28.439.7白云母M33.412.3金云母P17.434.6金云母P24.613.6X50的值為這樣的粒度[μm]，其中總量的50重量％具有小于該值的粒度。X99的值為這樣的粒度[μm]，其中總量的99重量％具有小于該值的粒度。將白云母及金云母粉末與購自瑞典AB的金屬粉末DistaloyAE進行混合，該金屬粉末是與0.5％的鉬、4％的鎳和1.5％的銅擴散合金化的純鐵。該金屬粉末也與0.8重量％的EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)潤滑劑及0.5重量％的石墨混合。將表18中的材料混合物(以重量百分比表示)壓縮成根據(jù)ISO2740的標準化拉伸測試條及直徑為80mm及高為12mm的圓盤，至生坯密度為7.10g/cm3。該拉伸條及圓盤在10％氫及90％氮混合物下，在實驗室網(wǎng)帶爐中于1120℃燒結(jié)30分鐘。所得樣品的微結(jié)構(gòu)不均勻，其包含鐵素體、富鎳奧氏體、珠層體、貝氏體及馬氏體。表18M1＝粒度分布X50＝31.7μm并且X99的＝128.4μm的白云母粉末M2＝粒度分布X50＝8.4μm并且X99的＝39.7μm的白云母粉末M3＝粒度分布X50＝3.4μm并且X99的＝12.3μm的白云母粉末P1＝粒度分布X50＝7.4μm并且X99的＝34.6μm的金云母粉末P2＝粒度分布X50＝4.6μm并且X99的＝13.6μm的金云母粉末圓盤用于鉆孔測試來測定可機械加工性指數(shù)，可參見表19。該指數(shù)定義為鉆頭完全磨損即鉆頭完全損壞前經(jīng)機械加工的每個鉆頭的鉆孔數(shù)量。鉆孔是在恒定的轉(zhuǎn)速及無冷卻劑的恒定進刀下，利用直徑的高速鋼鉆頭完成。如表19所示，加入金云母后，可機械加工性得到改良，并且加入白云母可機械加工性得到進一步改良(即可鉆相對更多的孔)，較粗的白云母(M1)除外。表19軸速率為鉆孔機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)相對可機械加工性指數(shù)為鉆頭完全損壞前，混合物1-7平均鉆孔數(shù)量與混合物1(即無可機械加工性改良添加劑的混合物)平均鉆孔數(shù)量的比。通過定義相對可機械加工性指數(shù)，即鉆頭完全損壞前平均鉆孔數(shù)量與無添加劑的材料平均鉆孔數(shù)量的比，可證明可機械加工性與白云母粒度分布(X50)之間的關(guān)系，如圖2所示。隨著粒度(X50)減小，白云母以增加的高可機械加工性效果對可機械加工性的影響顯著，而金云母則見到較少的增加效果。如圖2所示，平均粒度X50，適宜為20μm或更小，優(yōu)選15μm或更少，更優(yōu)選10μm或更小，特別是5μm或更小。以白云母為例，添加的可機械加工性試劑的量會影響尺寸改變、機械加工特性及硬度，可見于表20。表20DC為燒結(jié)期間拉伸強度條的長度尺寸改變HV10為拉伸強度條的維氏硬度YS為拉伸強度條的屈服強度TS為拉伸強度條的拉伸強度A為拉伸強度檢測時的塑性伸長率當前第1頁1 2 3