摘  要  蒸汽處理在鐵基粉末冶金零件出產中得到了廣泛應用。這篇文章論說了鐵基粉末冶金零件蒸汽處理的利益、機理、技能流程以及零件在蒸汽處理后的檢查辦法和標準，并對多見的疑問進行分析和提出相應的處理辦法。

要害詞  粉末冶金, 蒸汽處理, 鐵基零件

本論文已道破注銷，如需引用或參看，請注明出處：李其龍, 徐偉, 董吉寶, 段聰翀, 張東.鐵基粉末冶金零件的蒸汽處理.現代制造技能與配備專刊即2012第十四屆華東五省一市粉末冶金交流會.

作者簡介：李其龍，男，碩士學歷，首要從事材料科學與機械加工方面的研討。

1．導語

粉末冶金技能可以用來制造多種材料的零件[1-4]，而鐵基零件又是首要產品，在汽車、農機、表面、家電等工作中均有運用，既可以作為減摩零件運用，比如含油軸承，也可以作為構造零件運用，比如齒輪、轉子等。粉末冶金出產工序通常包括制粉、混粉、綁縛、燒結等[5]，工業制造鐵基粉末冶金零件，此外，高溫水蒸汽處理，簡稱蒸汽處理，也是大多數零件中所必經的工序，它是對粉末冶金件的后續表面熱處理，可以跋涉或改善零件的功用，比如硬度、氣密性、耐磨性和耐腐蝕性等。為了使蒸汽處理非常好的服務于出產，這篇文章根據作者對蒸汽處理的了解和在實習中的一些經歷總結，就蒸汽處理的利益、機理、技能流程、質量檢查以及多見疑問和處理辦法進行分析談論。

2．蒸汽處理技能的利益

在用粉末冶金技能開發鐵基零件進程中，傳統的綁縛-燒結技能制造的零件，一次綁縛密度通常在7.0g/cm3分配，即相對密度在90%分配，選用復壓-復燒技能和溫壓技能制造的零件，相對密度通常都在92%～94%之間，即粉末冶金零件不行避免的存在著空位，蒸汽處理一個很首要的目的就是封孔效果。對于制冷壓縮機用粉末冶金零件來說，蒸汽處理現已變成對其封孔，增加其氣密性的最佳、最經濟的技能，比如連桿式壓縮機中的活塞，懇求能接受1.5～3.0MPa的氣體壓力不發生走漏，蒸汽處理封孔僅是滲銅封孔處理的15%和氟塑料封孔處理的30%分配[6]。為進行蒸汽處理的零件在運用和放置進程中，環境中的水汽和一些腐蝕介質簡略吸附在表面和入浸到內部，在不均勻組織之間發生微電池腐蝕，致使零件較簡略的生銹和被腐蝕，蒸汽處理防腐蝕的有效期比化學發藍處理明顯增加[7]。蒸汽處理，即把鐵基零件放置在加熱爐中，在一定溫度下，向爐中通入一定量的過飽和水蒸汽，在零件的周圍就存在著很多水蒸汽，凡是接觸到蒸汽的表面鐵原子，包括表面面和連通空位的內表面，就會發生氧化反應，生成一層氧化物膜，這層氧化物膜的首要成分是Fe3O4，Fe3O4屬體心立方系，密度5.16g/cm3，故Fe3O4比鐵的容積比大，使零件的內部連通空位關閉，抵達封孔的目的，增加零件的氣密性。由于該氧化物膜和掩蓋在零件的基體表面，非常細密健旺的黏附著，致使環境中的水汽和腐蝕介質難以進入零件內部，抵達超卓的防銹功用。由于Fe3O4的硬度很高，純Fe3O4的洛氏硬度為50HRC分配，處理后的零件的表觀硬度抵達60HRB以上，有利于跋涉零件基體的表面硬度、耐磨性、抗磨損才調，抗拉強度也可以得到跋涉，文獻[8]閃現，蒸汽處理后，鐵基材料的抗拉強度跋涉40-50%。

蒸汽處理后的零件，上乘的處理效果是零件外觀顏色出現出非常光滑漂亮的藍黑色金屬光澤，這種顏色，人眼看上去是對比酣暢的，在分揀、包裝產品時，不簡略發生視覺疲倦。蒸汽處理前后對零件標準影響不大，氧化物層深度或許在0.51～1.27mm[9]，標準通常增加約0.005～0.01mm[10]，在技能和設備都沒有嚴苛的懇求，公司較簡略滿意其處理條件，處理時對環境沒有污染，能耗不高，經濟環保。

3．蒸汽處理機理

Fe在不相同的條件下，或許會生成三種氧化物，即FeO、Fe2O3、Fe3O4，FeO不安穩，且具有多孔構造，Fe2O3是非常疏松的氧化物，它們兩者與鐵基體的結合力都不強，不利于跋涉零件的硬度、氣密性等，蒸汽處理應避免其生成，Fe3O4是一種硬質化合物，是蒸汽處理所期望得到的氧化物。影響蒸汽處理的要害參數有：蒸汽處理溫度即爐中的溫度、保溫時間和通入爐中的水蒸汽量，根據零件的技能懇求，經過控制這三個參數來控制蒸汽處理的質量。令H2O%/H2%=K，K就是水汽平衡常數，在570℃上下和不相同的蒸汽量或許會發生下面5個可逆反應[6]：

570℃以下，         3Fe+4H2O?Fe3O4+4H2             反應①

570℃以上，K值較低：Fe+H2O?FeO+H2                 反應②

570℃以上，K值較高：3FeO+H2O?Fe3O4+H2             反應③

570℃以下, ③未完成：4FeO→Fe3O4+Fe                  反應④

K值很大時：2 Fe3O4+H2O?3Fe2O3+H2                   反應⑤

若蒸汽處理按反應①進行，蒸汽與鐵基材料發生反應生成一種粘附性的蘭黑色氧化物，即Fe3O4，此是蒸汽處理時的志趣反應，是咱們想要得到的，例如在550℃，K=0.5時，即發生該反應。反應②是在溫度跨過570℃，在蒸汽量較低時發生，反應③是在反應②的基礎上發生的，咱們單從反應效果上看，都生成了Fe3O4和H2，兩者沒有什么不相同，但實習是不相同的，由于FeO與鐵基體的結合力較弱，在此基礎上生成的Fe3O4難以健旺的黏附于基體上，若反應②生成的FeO沒有進一步發生反應③生成Fe3O4，在降溫時570℃以下會發生反應④，這種效果相同也達不到蒸汽處理的目的。當K值很大時，比如500℃，K=19，或許會發生反應⑤，生成的Fe3O4或許會進一步反應生成Fe2O3。

4．蒸汽處理技能流程

蒸汽處理的技能流程通常為：1)拋光-2) 除油污-3)清水洗-4)烘干-5)蒸汽處理-6)浸油-7)送檢。除油污包括超聲波清洗、除銹清洗等，有些零件還有煮油，煮油的目的是鏟除零件內部的水分，避免有些零件生銹。有些流程根據實習狀況可以省去，1～4為前處理，前處理首要目的是除去零件的表面油污、鐵銹、切削液、拋光液等，增加表面活性，是為了確保蒸汽處理的質量，6是后處理，首要目的是防銹，7是對效果進行查驗，確保零件蒸汽處理的效果符合懇求。

蒸汽處理的詳細進程是：將恰當工件放入夾具內，在爐溫抵達350～370℃時裝入爐中，10～15min后（估計工件的溫度在150℃以上，以避免蒸汽凝集）通電加熱，隨即通入蒸汽，這時，應完全翻開排氣閥，進氣壓堅持在0.2～0.3MPa，以便清掃爐膛中的空氣，排氣10～15min，調度排氣閥，跋涉爐膛蒸汽壓力到0.3～0.5MPa，進氣壓力相應地跋涉到0.4～0.6MPa，然后直接升溫到540～570℃，保溫60～200min，保溫時間根據裝爐量的多少和經歷判定。保溫時蒸汽壓力堅持不變。保溫結束，應立即翻開排氣閥，進氣壓力可恰當加大，斷電，爐冷到300℃，連續輸入蒸汽，出爐空冷。假定裝爐量較大，一次處理出來的氧化膜顏色較淺，可采用兩次蒸汽處理，以加深顏色，跋涉表面質量。要留心的操作事項有：首要裝料有必要合理，這是確保處理質量的條件，然后是清洗去油污有必要潔凈，終究一道水清洗，水有必要呈中性水質，接著是清洗后的入爐進程，操作有必要活絡，通入蒸汽量要大，再次在通入蒸汽前，有必要先清掃管道中的污水，避免沾在零件上構成缺陷，終究為了確保安全，出爐時，最佳將蒸汽，電源堵截，然后出爐。

5．蒸汽處理質量檢查

蒸汽處理后的零件表面現已生成了一層氧化膜，為了確保膜的質量，應對其進行質量檢查，包括外觀檢查、耐磨性檢查、抗腐蝕性檢查等，檢查合格的零件依照技能懇求處理，不合格的零件，分析其發生的要素，再次進行拋光等處理，從頭蒸汽處理。

外觀查驗是在光線滿意的條件下，用雙眼查詢，零件表面呈均勻的黑色或微帶藍的黑色，但由于零件化學成分及蒸汽處理的時間溫度不相同，顏色也會略有不相同。全部零件表面不允許有未氧化的部位、花斑、銹斑、附著的沉淀物、赤色附著物，不允許零件表面上出現腐蝕，可以參照《電鍍手冊》、《黑色金屬化學保護層的外觀》等。

零件蒸汽處理后，檢查時應按GB/T 12609 -2005《電堆積金屬掩蓋層和有關精飾計數查驗抽樣程序》從檢查批中隨機抽取樣品，氧化膜質量的檢查是根據零件的運用條件及客戶的懇求，根據有關標準進行檢查的，均勻度及膜層厚度可以選用掃描電子顯微鏡查驗；耐磨性可以運用NOS-ISO壹型磨耗試驗機，選用Q/OJS0001－1995標準；結合力也稱氧化膜疏松度，可以用5%中性硫酸銅滴在去油后的工件光滑表面，以在15min內不閃現銅色為合格，粗糙面及邊沿鋒芒處則以5分鐘內不閃現銅色為合格； 耐腐蝕性選用鹽霧試驗[11]，在25℃下，用0.05%氯化鈉水溶液作為腐蝕劑，30 min噴一次鹽霧；可以參看的標準有： GB/T 15519-2002《化學轉化膜 鋼鐵黑色氧化膜 標準和試驗辦法》、兵工民品工作標準WJ 535-2007 《炮彈、火箭彈、導彈、引信、火工品鋼零件堿性氧化膜層標準》和WJ 534-2007《 炮彈、火箭彈、導彈、引信、火工品鋼零件加熱氧化膜層標準》、航空工業工作標準HB 5062-1996《鋼鐵零件化學氧化(發藍)膜層質量查驗》、GB5936-1986《輕工產品黑色金屬化學保護層的查驗辦法》、美國國防部軍標MID-DLT-13924D標準、德國DIN50938標準等。

6．多見疑問和處理辦法

粉末冶金辦法出產零件，每一道工序都要對其進行查驗，不合格的產品絕不流入下道工序，蒸汽處理也不破例。查驗處理后的零件，通常會出現一些質量疑問，下面對多見的質量疑問的要素進行分析，并提出對應的處理辦法，表1是對其進行概括總結。

表1 蒸汽處理鐵基粉末冶金多見疑問及處理辦法

蒸汽處理經歷需要長時間探求和累積，除了表1中列出的要素外，在蒸汽處理進程中還要留心以下細節，才調確保零件的合格率。

比如蒸汽處理時，其它條件完全相同，產品堆積辦法不相同，蒸汽處理的效果就或許不相同。產品堆積有兩種狀況：擺放有序和隨意堆積。擺放有序就是要根據產品的大小和形狀方案相應的裝料工裝，產品分層擺放、相互之間留有一定的空位，為蒸汽處理質量的一致性和均勻性供給了確保，還可以避免產品相互間的磕碰。隨意堆積就是將產品裝入一個框籃內，產品擺放方位、相互之間空位不判定，對爐內蒸汽活動辦法和溫度均勻性就會發生不相同，故對產品蒸汽處理的效果就會不相同。

其二，蒸汽壓力和流量的影響。在實習連續出產中，溫度基本上是設定不變的，通常在550℃-570℃方案，電器主動控制，是相對安穩的；蒸汽通常選用蒸汽發生器發生，進氣壓力會有一定的不堅決，比如設定的是0.40MPa，通常會在0.25～0.45MPa之間不堅決，它是蒸汽發生器本身選擇的；控制蒸汽的進氣流量，比如進氣流量懇求是6m3/h，實習上會有一定的不堅決和過失，減小進氣流量的不堅決過失，可選擇合恰當程的表面、跋涉表面如壓力表、流量計的精度來處理；要想減小蒸汽壓力和流量的不堅決方案，應選用加大蒸汽發生器的功率和容量來確保。一起要確保爐體的密封，通常會由于爐蓋邊沿的翹曲、爐沿的不平坦影響爐蓋壓緊，構成蒸汽從邊沿冒出，爐內氣壓不安穩。

還有就是裝爐量，這是需要很準確控制的。由于通常出產進程中擬定的蒸汽處理技能是不變的，假定每次裝爐量不相同，會致使蒸汽處理產品的質量不相同。裝爐量過多和過少，都會使產品表面色澤不相同，甚至出現有有些產品表面發紅、標準不一致等質量疑問，這是由于裝爐量不相同致使蒸汽與產品接觸面積、加熱速度、爐內空氣成分的改動構成的。

總的來說，就是產品要擺放有序，減小蒸汽壓力和流量過失，準確控制裝爐量，就能較好的控制產品不出現質量疑問。