使用粉末冶金（P/M）工藝制造應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)的零件在持續(xù)增長键畴。用P/M工藝制造的零件有許多重要、獨特的優(yōu)點，故意留在這些零件里的殘余多孔結(jié)構(gòu)對于自潤滑和隔音有好處汪兢。使用P/M技術(shù)可以生產(chǎn)用傳統(tǒng)鑄造工藝很難或不可能制造的復雜合金，用這樣的技術(shù)制造的零件的加工量通常很少甚至沒有辞槐，這使它們更便宜而且在材料方面浪費更少掷漱。但不幸的是，在這些特性的吸引力背后榄檬，P/M零件難以加工切威。
　　雖然P/M工業(yè)的初衷之一是消除所有的加工，但這個目標目前還沒有達到丙号。大多數(shù)的零件只能是“接近最終形狀”先朦，仍然需要某種精加工。然而和鑄件和鍛件相比犬缨，需要從P/M零件上去除的少量材料是典型的耐磨材料喳魏。
　　多孔結(jié)構(gòu)是使P/M零件具有各種廣泛用途的特性之一棉浸，但刀具的壽命也會遭到多孔結(jié)構(gòu)的損害。多孔結(jié)構(gòu)能儲油且能隔音刺彩，但也導致微觀上的斷續(xù)切削迷郑。當從孔到固體顆粒往復移動時，刀尖持續(xù)地受到?jīng)_擊创倔，這能導致很小的疲勞破裂變形和沿切削刃的細小崩刃嗡害。更糟糕的是，這些顆粒通常極硬却值。即使測到的材料宏觀硬度在洛氏20～35度之間卑竹，但組成零件的顆粒個體會高達洛氏60度。這些硬顆粒導致嚴重而快速的刃口磨損私闭。很多P/M零件是可熱處理的砾漓，熱處理后材料硬度和強度更高。最后宽用，由于燒結(jié)和熱處理技術(shù)和所使用的氣體闭榛，材料表面會含硬且耐磨的氧化物和（或）碳化物。

　　P/M零件的性能

　　包括可加工性在內(nèi)的P/M零件的大部分性能不僅與合金化學成分相關(guān)跌缩，而且和多孔結(jié)構(gòu)的含孔率水平相關(guān)衍肥。許多結(jié)構(gòu)零件含孔率多達15％～20%。用作過濾裝置的零件的含孔率可能高達50%雀肠。在系列的另一端呆淑，鍛造或HIP（熱離子壓鑄）零件含孔率僅為1%或更少。這種材料在汽車和飛機應(yīng)用里正變得特別重要曼刀，因為它們能獲得更高的強度水平罗卿。

　　P/M合金的抗拉強度、韌性和延展性會隨著密度的增加而增加魂务，可加工性也可能提高曼验，這是因為多孔性對刀尖具有危害作用。
　　含孔率水平的增加可以提高零件的隔音性能粘姜。在標準零件里普遍存在的阻尼振蕩在P/M零件里顯著減少鬓照，這對于機床、空調(diào)吹風管和氣動工具很重要孤紧。高含孔率對自潤滑齒輪也是必要的豺裆。

　　切削加工難點

　　雖然P/M工業(yè)不斷發(fā)展的目標之一是消除機加工，而且P/M工藝的一個主要吸引力是只需少量加工号显，但是很多零件仍然需要后處理以獲得更高精度或更好的表面光潔度臭猜。不幸的是，加工這些零件是極其困難的押蚤。碰到的多數(shù)麻煩是由多孔性引起的蔑歌。多孔性導致刃口的微觀疲勞羹应。切削刃在不斷地切入切出，它從顆粒和孔之間通過次屠，重復的小沖擊導致切削刃上產(chǎn)生小裂紋脆逊，這些疲勞裂紋增長直至切削刃微崩。這種微崩刃通常很細小拇蟋，一般表現(xiàn)為正常的磨料磨損棒鞍。
　　多孔性還會降低P/M零件的熱導性，其結(jié)果是切削刃上的溫度很高并會引起月牙洼磨損和變形蓖搅。內(nèi)部相連的多孔結(jié)構(gòu)提供切削液從切削區(qū)域排出的通路崖蟀。這會引起熱裂紋或變形，在鉆削里尤其重要肘勾。
　　內(nèi)在的多孔結(jié)構(gòu)引起的表面面積增加還導致在熱處理時易發(fā)生氧化和（或）碳化。如先前提到的那樣兆布，這些氧化物和碳化物很硬箫废，而且很耐磨。
　　多孔結(jié)構(gòu)也給出零件硬度讀數(shù)的失效這一點極其重要佛或。當有意去測一個P/M零件的宏觀硬度譬功，它包含孔的硬度的因素。多孔結(jié)構(gòu)導致結(jié)構(gòu)的倒塌弧跑，得出相對較軟零件的錯誤印象奋隶。顆粒個體要硬很多。象上面描述的悦荒，區(qū)別是戲劇性的唯欣。
　　粉末冶金零件里夾雜物的存在也是不利的。加工中搬味，這些顆粒會從表面拉起境氢，當它從刀具前面擦過時會在零件表面上形成擦傷或劃痕。這些夾雜物通常很大碰纬，在零件表面留下可見的孔萍聊。
　　碳含量的參差導致可加工性的不一致。例如悦析，F(xiàn)C0208合金碳含量在0.6%到0.9%之間寿桨。一批含碳量0.9%的材料相對較硬，導致刀具壽命差强戴。而另一批含碳量0.6%的材料得到極好的刀具壽命亭螟。兩種合金都在允許范圍之內(nèi)。
　　最終的加工問題和發(fā)生在P/M零件上的切削類型相關(guān)骑歹。由于零件接近最終形狀媒佣，通常切深很淺触法。這需要自由切削刃。在切削刃上的積屑瘤經(jīng)常導致微崩据伏。

    加工技術(shù)

　　為了克服這些問題展稼，應(yīng)用幾個技術(shù)（對該行業(yè)是獨特的）。表面多孔結(jié)構(gòu)經(jīng)常通過浸滲被封閉骏庙。通常需要附加自由切削俩堡。近來，已經(jīng)使用設(shè)計用來增加粉末潔凈度并降低熱處理時氧化物和碳化物的改進的粉末生產(chǎn)技術(shù)辣棉。

　　封閉表面多孔結(jié)構(gòu)由金屬（通常是銅）或聚合物浸滲完成氏诽。曾經(jīng)猜想浸滲的作用象潤滑劑少镇，大部分的實驗數(shù)據(jù)表明真正的優(yōu)點在于關(guān)閉表面多孔結(jié)構(gòu)和由此而來的阻止切削刃的微觀疲勞刃泡。振顫的降低提高刀具壽命和表面光潔度。最戲劇性的使用浸滲顯示當多孔結(jié)構(gòu)封閉時刀具壽命提高200%肩雾。
　　諸如MnS扮人、S浆左、MoS2、MgSiO3和BN等添加物已知能提高刀具壽命训措。這些添加物通過使切屑更容易從工件上分離伪节、斷屑、阻止積屑瘤和潤滑切削刃來提高可加工性绩鸣。增加添加物的量提高可加工性但降低強度和韌性怀大。
　　控制燒結(jié)和熱處理爐氣的粉末霧化技術(shù)使?jié)崈舻姆勰┖土慵纳a(chǎn)成為可能，這使得夾雜物和表面氧化物碳化物的發(fā)生最小化呀闻。

    刀具材料

　　最廣泛地使用于P/M行業(yè)的刀具是那些在生產(chǎn)良好表面光潔度條件下耐磨化借、耐刃口破裂和不產(chǎn)生積屑瘤的材料。而這些特性對任何加工操作都是有用的捡多，它們在加工P/M零件時尤其重要屏鳍。包含在這個種類里的刀具材料有立方氮化硼（CBN）刀具、不涂層和涂層金屬陶瓷以及改進的涂層燒結(jié)硬質(zhì)合金局服。
　　CBN刀具因其高硬度和耐磨性而有吸引力钓瞭。這種刀具已經(jīng)在洛氏硬度45及以上的鋼件和鑄鐵加工中使用多年。但是淫奔，由于P/M合金的獨特性能和顯微硬度和宏觀硬度的重大差別山涡，使CBN刀具能用于軟到洛氏硬度25的P/M零件。關(guān)鍵的參數(shù)是顆粒的硬度斜擎。當顆粒的硬度超過洛氏50度時爱饲，不管宏觀硬度值是多少，CBN刀具是可用的。這種刀具明顯的限制是它們的韌性不足乳嘁。如果是斷續(xù)切削或含孔率高的話包括負倒棱和較重的珩磨在內(nèi)的刃口加固是需要的甸赏。簡單的輕切削用珩磨的切削刃就能完成。
　　有幾種材質(zhì)的CBN是有效的寻适。韌性最好的材質(zhì)主要由整體CBN構(gòu)成藏崇。它們韌性極好因此可用作粗加工。它們的限制通常和表面光潔度相關(guān)凤婆。很大程度上由構(gòu)成刀具的CBN個體顆粒決定短揉。當顆粒從切削刃上脫落時會在工件材料表面產(chǎn)生影響。而細顆粒刀具脫落一個顆粒則情況不那么嚴重非畜。
　　通常使用的CBN材質(zhì)的CBN含量高刚肠，顆粒大小中等。CBN精加工刀片是細顆粒的而且CBN含量低亦弛。它們對輕切削和表面光潔度有要求或被加工合金特別硬的場合最有效冒晰。
　　在很多切削應(yīng)用里刀具壽命和材質(zhì)種類是獨立無關(guān)的。換句話說竟块，任何一種CBN材質(zhì)可取得類似的刀具壽命壶运。在這些情況下，材質(zhì)的選擇主要以每個切削刃的成本最低為依據(jù)彩郊。一片圓刀片有一整個CBN頂面并能提供四個或更多的切削刃前弯，要比四片鑲齒CBN刀片更便宜蚪缀。
　　當P/M零件的硬度低于洛氏35度秫逝，并且顆粒本身硬度不超出范圍，金屬陶瓷通常是選擇之一询枚。金屬陶瓷很硬违帆，能有效阻止積屑瘤且能承受高速。另外金蜀，因為金屬陶瓷歷來用于鋼件和不銹鋼的高速刷后、精加工，它們通常有適合接近成型零件的理想幾何槽形渊抄。
　　今天的金屬陶瓷在冶金上是錯綜復雜的尝胆，有多達11種合金元素。通常它們是碳氮化鈦（TiCN）顆粒和Ni-Mo粘接劑燒結(jié)而成禁妓。TiCN提供對成功使用金屬陶瓷很重要的硬度环壳、抗積屑瘤和化學穩(wěn)定性。另外唧痴，這些刀具通常有很高的粘接劑含量乞瑰，這意味著它們有良好的韌性∝澹總而言之排击，它們具備有效加工P/M合金的所有特性素牌。幾種材質(zhì)的金屬陶瓷是有效的，就象碳化鎢燒結(jié)硬質(zhì)合金那樣患漆，粘接劑含量越高墓且，韌性越好。
　　已知的相對較新的進展是中溫化學氣相沉積（MTCVD）也提供P/M行業(yè)的優(yōu)勢溃柑。MTCVD保留傳統(tǒng)的化學氣相沉積（CVD）所有的耐磨性和抗月牙洼磨損性能外還很客觀地提高韌性巴疾。這種韌性的增加主要來自裂紋的減少。涂層在高溫下沉積然后在爐內(nèi)冷卻稀境。由于熱膨脹不一致玲躯，當?shù)毒叩竭_室溫時涂層里包含裂紋。和平板玻璃上的劃痕類似鳄乏，這些裂紋降低刀具刃口強度跷车。MTCVD工藝較低的沉積溫度導致更低的裂紋頻率和韌性較好的切削刃。
　　當CVD涂層和MTCVD涂層的基體有相同的特性和刃口修磨時橱野，它們的韌性的區(qū)別能得到論證朽缴。當使用在刃口韌性有要求的應(yīng)用，MTCVD涂層性能表現(xiàn)超過CVD涂層水援。通過分析密强，當加工含多孔結(jié)構(gòu)的P/M零件時，刃口韌性是重要的蜗元。MTCVD涂層勝過CVD涂層或渤。
　　物理氣相沉積（PVD）涂層較薄且不如MTCVD或CVD涂層耐磨或耐月牙洼磨損。但是奕扣，PVD涂層應(yīng)用場合是能承受顯著沖擊薪鹦。當切削是磨料磨損場合、CBN和金屬陶瓷又太脆和需要極好的表面光潔度惯豆，PVD涂層會是有效的池磁。
　　例如，C-2硬質(zhì)合金的切削刃在線速度每分鐘180米和進給每轉(zhuǎn)0.15毫米情況下加工FC0205葬籽。在加工20個零件后積屑瘤能引起微崩捻尉。當使用PVD氮化鈦（TiN）涂層時，積屑瘤被抑制而且刀具壽命延長努示。當使用TiN涂層做這個測試時候钟，P/M零件的磨料磨損特性預(yù)計TiCN涂層會更有效。TiCN有和TiN幾乎相同的抗積屑瘤能力但比TiN更硬更耐磨躬筐。
　　多孔結(jié)構(gòu)是重要的而且它影響FC0208合金的可加工性据鼓。當多孔結(jié)構(gòu)和特性改變時，各種不同的刀具材料提供相應(yīng)的優(yōu)勢。當密度低的時候（6.4g/cm3）弦银，宏觀硬度是低的态措。在這種情況下，MTCVD涂層硬質(zhì)合金提供最佳刀具壽命宦衡。切削刃的微觀疲勞很重要桑抱，刃口韌性很受重視。在這個情況下韌性好的金屬陶瓷刀片提供最大的刀具壽命尼荆。
　　當生產(chǎn)密度為6.8g/cm3的同樣的合金左腔，磨料磨損變得比刃口裂紋更重要。在這種情況下捅儒，MTCVD涂層提供最好的刀具壽命液样。PVD涂層硬質(zhì)合金對極硬的兩種類型的零件都進行測試，碰到刃口破裂巧还。
　　當速度升高（線速度每分鐘300米以上）鞭莽，金屬陶瓷甚至涂層金屬陶瓷也會產(chǎn)生月牙洼磨損。涂層硬質(zhì)合金更適合麸祷，尤其是當涂層硬質(zhì)合金的切削刃韌性好時澎怒。MTCVD涂層到有富鈷區(qū)的基體的硬質(zhì)合金尤其有效。
　　金屬陶瓷最常見用于車削和鏜削加工阶牍。因為可能期望較低的速度和更多關(guān)注積屑瘤喷面，PVD涂層硬質(zhì)合金對于螺紋加工很理想。

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