水分仪

摘  要  蒸汽处理在铁基粉末冶金零件出产中得到了广泛应用。这篇文章论说了铁基粉末冶金零件蒸汽处理的利益、机理、技能流程以及零件在蒸汽处理后的检查办法和标准，并对多见的疑问进行分析和提出相应的处理办法。

要害词  粉末冶金, 蒸汽处理, 铁基零件

本论文已道破注销，如需引用或参看，请注明出处：李其龙, 徐伟, 董吉宝, 段聪翀, 张东.铁基粉末冶金零件的蒸汽处理.现代制造技能与配备专刊即2012第十四届华东五省一市粉末冶金交流会.

作者简介：李其龙，男，硕士学历，首要从事材料科学与机械加工方面的研讨。

1．导语

粉末冶金技能可以用来制造多种材料的零件[1-4]，而铁基零件又是首要产品，在汽车、农机、表面、家电等工作中均有运用，既可以作为减摩零件运用，比如含油轴承，也可以作为构造零件运用，比如齿轮、转子等。粉末冶金出产工序通常包括制粉、混粉、绑缚、烧结等[5]，工业制造铁基粉末冶金零件，此外，高温水蒸汽处理，简称蒸汽处理，也是大多数零件中所必经的工序，它是对粉末冶金件的后续表面热处理，可以跋涉或改善零件的功用，比如硬度、气密性、耐磨性和耐腐蚀性等。为了使蒸汽处理非常好的服务于出产，这篇文章根据作者对蒸汽处理的了解和在实习中的一些经历总结，就蒸汽处理的利益、机理、技能流程、质量检查以及多见疑问和处理办法进行分析谈论。

2．蒸汽处理技能的利益

在用粉末冶金技能开发铁基零件进程中，传统的绑缚-烧结技能制造的零件，一次绑缚密度通常在7.0g/cm3分配，即相对密度在90%分配，选用复压-复烧技能和温压技能制造的零件，相对密度通常都在92%～94%之间，即粉末冶金零件不行避免的存在着空位，蒸汽处理一个很首要的目的就是封孔效果。对于制冷压缩机用粉末冶金零件来说，蒸汽处理现已变成对其封孔，增加其气密性的最佳、最经济的技能，比如连杆式压缩机中的活塞，恳求能接受1.5～3.0MPa的气体压力不发生走漏，蒸汽处理封孔仅是渗铜封孔处理的15%和氟塑料封孔处理的30%分配[6]。为进行蒸汽处理的零件在运用和放置进程中，环境中的水汽和一些腐蚀介质简略吸附在表面和入浸到内部，在不均匀组织之间发生微电池腐蚀，致使零件较简略的生锈和被腐蚀，蒸汽处理防腐蚀的有效期比化学发蓝处理明显增加[7]。蒸汽处理，即把铁基零件放置在加热炉中，在一定温度下，向炉中通入一定量的过饱和水蒸汽，在零件的周围就存在着很多水蒸汽，凡是接触到蒸汽的表面铁原子，包括表面面和连通空位的内表面，就会发生氧化反应，生成一层氧化物膜，这层氧化物膜的首要成分是Fe3O4，Fe3O4属体心立方系，密度5.16g/cm3，故Fe3O4比铁的容积比大，使零件的内部连通空位关闭，抵达封孔的目的，增加零件的气密性。由于该氧化物膜和掩盖在零件的基体表面，非常细密健旺的黏附着，致使环境中的水汽和腐蚀介质难以进入零件内部，抵达超卓的防锈功用。由于Fe3O4的硬度很高，纯Fe3O4的洛氏硬度为50HRC分配，处理后的零件的表观硬度抵达60HRB以上，有利于跋涉零件基体的表面硬度、耐磨性、抗磨损才调，抗拉强度也可以得到跋涉，文献[8]闪现，蒸汽处理后，铁基材料的抗拉强度跋涉40-50%。

蒸汽处理后的零件，上乘的处理效果是零件外观颜色出现出非常光滑漂亮的蓝黑色金属光泽，这种颜色，人眼看上去是对比酣畅的，在分拣、包装产品时，不简略发生视觉疲倦。蒸汽处理前后对零件标准影响不大，氧化物层深度或许在0.51～1.27mm[9]，标准通常增加约0.005～0.01mm[10]，在技能和设备都没有严苛的恳求，公司较简略满意其处理条件，处理时对环境没有污染，能耗不高，经济环保。

3．蒸汽处理机理

Fe在不相同的条件下，或许会生成三种氧化物，即FeO、Fe2O3、Fe3O4，FeO不安稳，且具有多孔构造，Fe2O3是非常疏松的氧化物，它们两者与铁基体的结合力都不强，不利于跋涉零件的硬度、气密性等，蒸汽处理应避免其生成，Fe3O4是一种硬质化合物，是蒸汽处理所期望得到的氧化物。影响蒸汽处理的要害参数有：蒸汽处理温度即炉中的温度、保温时间和通入炉中的水蒸汽量，根据零件的技能恳求，经过控制这三个参数来控制蒸汽处理的质量。令H2O%/H2%=K，K就是水汽平衡常数，在570℃上下和不相同的蒸汽量或许会发生下面5个可逆反应[6]：

570℃以下，         3Fe+4H2O↔Fe3O4+4H2             反应①

570℃以上，K值较低：Fe+H2O↔FeO+H2                 反应②

570℃以上，K值较高：3FeO+H2O↔Fe3O4+H2             反应③

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

K值很大时：2 Fe3O4+H2O↔3Fe2O3+H2                   反应⑤

若蒸汽处理按反应①进行，蒸汽与铁基材料发生反应生成一种粘附性的兰黑色氧化物，即Fe3O4，此是蒸汽处理时的志趣反应，是咱们想要得到的，例如在550℃，K=0.5时，即发生该反应。反应②是在温度跨过570℃，在蒸汽量较低时发生，反应③是在反应②的基础上发生的，咱们单从反应效果上看，都生成了Fe3O4和H2，两者没有什么不相同，但实习是不相同的，由于FeO与铁基体的结合力较弱，在此基础上生成的Fe3O4难以健旺的黏附于基体上，若反应②生成的FeO没有进一步发生反应③生成Fe3O4，在降温时570℃以下会发生反应④，这种效果相同也达不到蒸汽处理的目的。当K值很大时，比如500℃，K=19，或许会发生反应⑤，生成的Fe3O4或许会进一步反应生成Fe2O3。

4．蒸汽处理技能流程

蒸汽处理的技能流程通常为：1)抛光-2) 除油污-3)清水洗-4)烘干-5)蒸汽处理-6)浸油-7)送检。除油污包括超声波清洗、除锈清洗等，有些零件还有煮油，煮油的目的是铲除零件内部的水分，避免有些零件生锈。有些流程根据实习状况可以省去，1～4为前处理，前处理首要目的是除去零件的表面油污、铁锈、切削液、抛光液等，增加表面活性，是为了确保蒸汽处理的质量，6是后处理，首要目的是防锈，7是对效果进行查验，确保零件蒸汽处理的效果符合恳求。

蒸汽处理的详细进程是：将恰当工件放入夹具内，在炉温抵达350～370℃时装入炉中，10～15min后（估计工件的温度在150℃以上，以避免蒸汽凝集）通电加热，随即通入蒸汽，这时，应完全翻开排气阀，进气压坚持在0.2～0.3MPa，以便清扫炉膛中的空气，排气10～15min，调度排气阀，跋涉炉膛蒸汽压力到0.3～0.5MPa，进气压力相应地跋涉到0.4～0.6MPa，然后直接升温到540～570℃，保温60～200min，保温时间根据装炉量的多少和经历判定。保温时蒸汽压力坚持不变。保温结束，应立即翻开排气阀，进气压力可恰当加大，断电，炉冷到300℃，连续输入蒸汽，出炉空冷。假定装炉量较大，一次处理出来的氧化膜颜色较浅，可采用两次蒸汽处理，以加深颜色，跋涉表面质量。要留心的操作事项有：首要装料有必要合理，这是确保处理质量的条件，然后是清洗去油污有必要洁净，终究一道水清洗，水有必要呈中性水质，接着是清洗后的入炉进程，操作有必要活络，通入蒸汽量要大，再次在通入蒸汽前，有必要先清扫管道中的污水，避免沾在零件上构成缺陷，终究为了确保安全，出炉时，最佳将蒸汽，电源堵截，然后出炉。

5．蒸汽处理质量检查

蒸汽处理后的零件表面现已生成了一层氧化膜，为了确保膜的质量，应对其进行质量检查，包括外观检查、耐磨性检查、抗腐蚀性检查等，检查合格的零件依照技能恳求处理，不合格的零件，分析其发生的要素，再次进行抛光等处理，从头蒸汽处理。

外观查验是在光线满意的条件下，用双眼查询，零件表面呈均匀的黑色或微带蓝的黑色，但由于零件化学成分及蒸汽处理的时间温度不相同，颜色也会略有不相同。全部零件表面不允许有未氧化的部位、花斑、锈斑、附着的沉淀物、赤色附着物，不允许零件表面上出现腐蚀，可以参照《电镀手册》、《黑色金属化学保护层的外观》等。

零件蒸汽处理后，检查时应按GB/T 12609 -2005《电堆积金属掩盖层和有关精饰计数查验抽样程序》从检查批中随机抽取样品，氧化膜质量的检查是根据零件的运用条件及客户的恳求，根据有关标准进行检查的，均匀度及膜层厚度可以选用扫描电子显微镜查验；耐磨性可以运用NOS-ISO壹型磨耗试验机，选用Q/OJS0001－1995标准；结合力也称氧化膜疏松度，可以用5%中性硫酸铜滴在去油后的工件光滑表面，以在15min内不闪现铜色为合格，粗糙面及边沿锋芒处则以5分钟内不闪现铜色为合格； 耐腐蚀性选用盐雾试验[11]，在25℃下，用0.05%氯化钠水溶液作为腐蚀剂，30 min喷一次盐雾；可以参看的标准有： GB/T 15519-2002《化学转化膜 钢铁黑色氧化膜 标准和试验办法》、兵工民品工作标准WJ 535-2007 《炮弹、火箭弹、导弹、引信、火工品钢零件碱性氧化膜层标准》和WJ 534-2007《 炮弹、火箭弹、导弹、引信、火工品钢零件加热氧化膜层标准》、航空工业工作标准HB 5062-1996《钢铁零件化学氧化(发蓝)膜层质量查验》、GB5936-1986《轻工产品黑色金属化学保护层的查验办法》、美国国防部军标MID-DLT-13924D标准、德国DIN50938标准等。

6．多见疑问和处理办法

粉末冶金办法出产零件，每一道工序都要对其进行查验，不合格的产品绝不流入下道工序，蒸汽处理也不破例。查验处理后的零件，通常会出现一些质量疑问，下面对多见的质量疑问的要素进行分析，并提出对应的处理办法，表1是对其进行概括总结。

表1 蒸汽处理铁基粉末冶金多见疑问及处理办法

蒸汽处理经历需要长时间探求和累积，除了表1中列出的要素外，在蒸汽处理进程中还要留心以下细节，才调确保零件的合格率。

比如蒸汽处理时，其它条件完全相同，产品堆积办法不相同，蒸汽处理的效果就或许不相同。产品堆积有两种状况：摆放有序和随意堆积。摆放有序就是要根据产品的大小和形状方案相应的装料工装，产品分层摆放、相互之间留有一定的空位，为蒸汽处理质量的一致性和均匀性供给了确保，还可以避免产品相互间的磕碰。随意堆积就是将产品装入一个框篮内，产品摆放方位、相互之间空位不判定，对炉内蒸汽活动办法和温度均匀性就会发生不相同，故对产品蒸汽处理的效果就会不相同。

其二，蒸汽压力和流量的影响。在实习连续出产中，温度基本上是设定不变的，通常在550℃-570℃方案，电器主动控制，是相对安稳的；蒸汽通常选用蒸汽发生器发生，进气压力会有一定的不坚决，比如设定的是0.40MPa，通常会在0.25～0.45MPa之间不坚决，它是蒸汽发生器本身选择的；控制蒸汽的进气流量，比如进气流量恳求是6m3/h，实习上会有一定的不坚决和过失，减小进气流量的不坚决过失，可选择合恰当程的表面、跋涉表面如压力表、流量计的精度来处理；要想减小蒸汽压力和流量的不坚决方案，应选用加大蒸汽发生器的功率和容量来确保。一起要确保炉体的密封，通常会由于炉盖边沿的翘曲、炉沿的不平坦影响炉盖压紧，构成蒸汽从边沿冒出，炉内气压不安稳。

还有就是装炉量，这是需要很准确控制的。由于通常出产进程中拟定的蒸汽处理技能是不变的，假定每次装炉量不相同，会致使蒸汽处理产品的质量不相同。装炉量过多和过少，都会使产品表面色泽不相同，甚至出现有有些产品表面发红、标准不一致等质量疑问，这是由于装炉量不相同致使蒸汽与产品接触面积、加热速度、炉内空气成分的改动构成的。

总的来说，就是产品要摆放有序，减小蒸汽压力和流量过失，准确控制装炉量，就能较好的控制产品不出现质量疑问。