金屬學基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因為面心立方晶格的r-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時為0.77%，在1148度時達到峰值2.11%。理論上，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)傳統(tǒng)的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統(tǒng)壓鑄成形強度低、精密鑄造無法大量量產(chǎn)、車削件成本較高等技術(shù)缺點。

　　奧氏體塑性很好，強度和硬度也比鐵素體高。

　?、阼F素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。因為體心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時達到峰值，也僅有0.0218%。MIM工藝的制程技術(shù)、材料和設(shè)備在國內(nèi)已經(jīng)越來越成熟，應用范圍也非常廣。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物叫做珠光體，常用P表示。珠光體的平均含碳量為0.77%。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。近年來隨著中國制造2025的提出，MIM產(chǎn)品市場需求日益旺盛，MIM企業(yè)如雨后春筍般的成長，MIM行業(yè)呈現(xiàn)出更加廣闊的前景和良好的發(fā)展?jié)摿?。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤馬氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應力開裂。

粉末冶金發(fā)展前景

MIM技術(shù)起源于歐洲部分國家，開始用于軍事裝備部件開發(fā)并得到應用。近些年，國內(nèi)長三角地區(qū)通過對MIM技術(shù)的引入，隨著不斷地探索實踐，已經(jīng)成功運用到汽車零部件、3C數(shù)碼類、醫(yī)用器械、工具鎖類等多個熱門領(lǐng)域。行業(yè)代表包括上海富馳高科技股份有限公司，是目前國內(nèi)先進的龍頭企業(yè)，也培養(yǎng)了一大批MIM技術(shù)人才；因此，國際上普遍認為該技術(shù)的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術(shù)的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀的成形技術(shù)”。以及常州精研科技股份有限公司，是國內(nèi)最先上市的MIM企業(yè)代表。

MIM技術(shù)是目前金屬零部件成型最科學的精凈成型技術(shù)，其特點在于成本低，性能優(yōu)異，可根據(jù)不同需求靈活調(diào)整各項性能指數(shù)，應用領(lǐng)域非常廣泛。從某種程度上正在以驚人的速度取代CNC精加工等傳統(tǒng)成型技術(shù)，且該技術(shù)在突破核心技術(shù)攻堅后，質(zhì)量穩(wěn)定，便于大批量生產(chǎn)，客戶滿意度高，企業(yè)回報率高。正因如此，一批中小型企業(yè)已經(jīng)崛起。主要集中在深圳、上海、江蘇、浙江等沿海城市，據(jù)不完全統(tǒng)計有兩百多家。日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標準-ISO22068燒結(jié)金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設(shè)計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。

綜上，單從技術(shù)領(lǐng)域來看前景一片光明，還有很大的應用空間有待開發(fā)，從行業(yè)競爭角度，需要穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)人才，配套的優(yōu)質(zhì)資源，以及專業(yè)的企業(yè)管理人才，不斷技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化管理制度，才能立足于行業(yè)大潮中……

MIN金屬注射成型

MIM（metal Injection Molding），中文名稱為金屬注射成型，是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料，注射到模型里的成形方法。

簡單來說，MIM就是把金屬粉末和粘結(jié)劑均勻混合在一起，經(jīng)過加工就能做成各種形狀的金屬器件了。

這是一種具有很高技術(shù)含量的技術(shù)，類似于現(xiàn)在熱門的3D打印。

從工藝流程來看，MIM要經(jīng)歷混料（專用喂料）、注射成形、脫脂、燒結(jié)、后處理等5個步驟。

混料，就是把金屬粉末和粘結(jié)劑，按9：1的比例均勻混合起來，大家可以想象我們用水和面時的感覺。

等到和出來的面夠勁道時，就可以甩面做面條了，注射成形的步驟也差不多。

混合物被加熱，注入模具，成形為毛坯。毛坯出來后，再將里面的粘結(jié)劑去除，這一過程就叫脫脂。

脫脂后再進行高溫燒結(jié)，使成品的強度上一個臺階，并擁有很好的力學性能。

燒結(jié)是MIM工藝中最核心的環(huán)節(jié)，只要這一步處理得好了，那么整個MIM流程基本就大功告成了。

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經(jīng)過MIM制作出來的成品，密度高、精度高、表面光潔度也非常好，不信你摸一摸智能手表的底殼，質(zhì)感那是杠杠滴。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來了解一下吧。

先來看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，可以在較低的溫度下對具有優(yōu)良流動性的銅、鎢、硬質(zhì)合金、高熔點金屬間化合物以及陶瓷材料進行擠壓成形的新工藝。目前該工藝已經(jīng)有了專用的連續(xù)擠壓設(shè)備。該工藝過程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優(yōu)良流動性的金屬粉末。利用該工藝生產(chǎn)的坯件，在經(jīng)過干燥、燒結(jié)之后就可以成為最終成品了?；瘜W拋光其長處是加工設(shè)備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。

再來看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。它是將傳統(tǒng)的粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑技術(shù)相結(jié)合并依托于粘結(jié)劑配方研發(fā)和喂料生產(chǎn)技術(shù)的一種近凈成形工藝。它是一種發(fā)展歷史久遠但發(fā)展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結(jié)劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀的坯件，再對坯件進行脫粘、燒結(jié)得到具備一定機械性能的最終成品的過程。通過回火可使金相組織趨十穩(wěn)定，以保證在以后的使用過程中不再發(fā)生變形。

通過以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優(yōu)點，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發(fā)展，兩者共同的優(yōu)點總結(jié)一下有四點：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統(tǒng)的鑄造、機加工等防范難以生產(chǎn)的形狀的金屬制品，尤其是小型復雜零件和細長零件的成形中占有很大優(yōu)勢;可適用的材料范圍都相當廣泛，一些用常規(guī)辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產(chǎn)品的新的研發(fā)方法。工藝流程：技術(shù)特點：提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，得到光滑表面或鏡面光澤，同時也可消除光澤。

兩者一個顯著共同點是都要使用粘結(jié)劑。從粘結(jié)劑的選用及配方上來看，兩者采用的粘結(jié)劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質(zhì)量比范圍。從工藝上來看，都要在坯件成形以后進行粘結(jié)劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區(qū)間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結(jié)時收縮率小，尺寸精度更高。MIM用粘結(jié)劑應滿足如下要求：與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應。

如果要說兩者的差異的話，成形設(shè)備和物料受力的的不同是其另外一個顯著的區(qū)別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會超過300Mpa;而注射成形采用的注射成形機，在成形過程中物料受到的是三向壓應力，其變形是三向力的壓縮變形。這種較高的強度來自于粉末冶金壓坯中不規(guī)則形狀顆粒之間的相互聯(lián)鎖。

通過兩者共同點和不同點的比較，我們認識到，兩者都是當今粉末冶金技術(shù)新的發(fā)展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復雜形狀制品方面發(fā)揮優(yōu)勢，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產(chǎn)成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過對粉末粒度要求嚴格的金屬粉末注射成形來實現(xiàn)。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品密度低、材質(zhì)不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復雜結(jié)構(gòu)的缺點，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復雜以及具有特殊要求的金屬零件。