粉末冶金機械零件

用粉末冶金方法製造的機械零件，又稱燒結機械零件。通常包括機械結構零件、含油軸承和摩擦零件；狹義地指結構零件。最初出現的燒結機械零件是燒結金屬含油軸承。1910年瑞典人勒夫恩達爾(V.Lwendal)取得了製造現代燒結青銅含油軸承的專利。後來美國人吉爾松(E.G.Gilson)實現了這種軸承的工業化生產。1930年正式確立了它的工業產品的地位。1933年，德國開始研製燒結鐵基含油軸承。30年代末美國已大量生產和使用燒結鐵基油泵齒輪，以取代鑄鐵製品。60年代以來，由於鐵粉質量的改進和粉末新品種的開發，成形技術、成形設備和燒結設備的發展，燒結機械零件的性能日益改善，形狀日趨複雜，產量迅速增加。近十年來工業發達國家燒結機械零件的平均年遞增率約為10～15%。中國1954年開始生產銅基含油軸承，1957年生產鐵基含油軸承，到70年代，燒結機械零件在生產上已頗具規模，在農業機械、汽車、機牀、儀表、紡織、輕工等工業部門得到較廣泛的應用。

材質 燒結機械零件材料和普通鑄鍛材料的主要差異在於前者的密度是一個可控變量；在兩者的化學成分和顯微組織大致相同的條件下，前者的力學性能是它的密度的函數。影響它的力學性能的另外一個重要因素是合金元素。在鐵基燒結材料中應用最多的合金元素是碳、銅、鎳、鉬。碳可單獨或配合其他元素（特別是銅）使用，主要用於改進鐵基燒結材料的強度和硬度；銅、鎳、鉬的共同特點是同氧的親合力比鐵小，所以含有這些元素的合金粉末體，可在一般燒結純鐵的氣氛中進行燒結。

在生產燒結鐵基材料中，銅是應用最廣的合金元素。銅在燒結時即被熔化，並可溶於鐵，與鐵形成合金，從而大大提高燒結鐵基材料的強度。如用銅和碳或鎳同時用作合金元素時，燒結鐵基材料的力學性能還可進一步提高。在燒結鐵基材料中加入鉬主要是為了增加淬透性。鉬對燒結材料在燒結狀態下的力學性能有好作用。因此，逐漸形成了燒結鐵、燒結碳鋼、燒結銅鋼、燒結鉬鋼、燒結鎳鉬鋼和燒結不鏽鋼等合金系列。在70年代把磷鐵粉加入鐵粉中，形成了燒結鐵磷碳系合金。在燒結有色金屬合金方面，發展出燒結青銅、燒結黃銅、燒結鋁合金等。

材料的密度，孔隙的大小、形狀和分佈，以及燒結程度對燒結機械零件材料的力學性能都有重大影響（見粉末冶金燒結）。依據材料的密度，燒結碳鋼的抗拉強度為11～42kgf/mm，熱處理後可增高到63kgf/mm以上。燒結銅鋼的抗拉強度為14～57kgf/mm,熱處理後可達70kgf/mm以上。燒結黃銅的抗拉強度達28kgf/mm。一般燒結鋁合金的抗拉強度為10～35kgf/mm。燒結材料由於存在殘餘孔隙(一般為5～25%),其延性和衝擊韌性都較低。雖然通過復壓、復燒、熔滲、後續熱處理等，改變了孔隙形態和數量,可以改進其力學性能,特別是疲勞強度、衝擊韌性和延性，但仍達不到相應的鑄鍛材料的性能水平，因此燒結機械零件的應用範圍受到限制。但是，用燒結方法生產機械零件，同用鑄、鍛、機械加工方法生產的零件相比，具有能源節省、加工工序少、材料利用率高、尺寸精度均勻一致、適於大批量自動化生產等優點，應用範圍也一直在擴大。燒結機械零件常用材料的性能和主要用途見表。一些典型粉末冶金機械零件見圖1。

粉末燒結鍛造 將粉末冶金成形與鍛造結合起來，是燒結機械零件製造工藝的一項重要發展。工藝過程是先用粉末冶金法將金屬粉末製成預成形坯，再經鍛造等工序製成零件,這樣可使燒結材料的孔隙率減小到2%以下，物理性能、力學性能提高到接近相應鑄鍛材料的水平，擴大了燒結機械零件的應用範圍。

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松山芳治、三谷裕康、鈴木壽著:《總説粉末冶金學》,日刊工業新聞社，東京，1972。