高硬度耐蝕性能強的MIM材料

 

發(fā)布日期：[2024/10/25]
 

440B和440C的馬氏體不銹鋼是MIM制造中常用的材料，但他們液相燒結(jié)的溫度范圍非常窄，燒結(jié)過程中變形、局部坍塌等不良品較多。

高硬度、耐腐蝕要求限制了MIM材料的選擇

MIM件應(yīng)用于手動工具，切割磨削工具（例如刀具，刮胡刀，外科手術(shù)工具），小五金（例如手機零部件）以及汽車發(fā)動機中的汽油噴嘴零部件等場合時，通常要求材料的硬度大于55HRC，還要有一定的耐蝕性能。

MIM工藝中能滿足這些性能的材料相對較少。通常用的是440B和440C的馬氏體不銹鋼。然而，這些材料很難燒結(jié)；液相燒結(jié)的溫度范圍非常窄，這導致了在同一個燒結(jié)爐中密度分布不均，尺寸收縮變化大以及零件部分熔化坍塌。

為了減少變形以及部分坍塌，通常是將440B和440C通過固相燒結(jié)燒到孔隙閉合的中等密度，再通過無模熱等靜壓致密，額外的工藝大大增加了整個制造的費用。

注：HRC是采用150Kg載荷和120°金剛石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料。壓痕越淺，HR值越大，材料硬度越高。

改良性馬氏體不銹鋼440C-Nb

一種改良型的馬氏體不銹鋼“440C-Nb出現(xiàn)了，這種合金有更寬的燒結(jié)窗。

440C-Nb體系可以得到一個寬度約為25°C的燒結(jié)窗（溫度范圍定義在燒結(jié)密度不低于7.63g/cm3而不引起坍塌和部分熔化）。這個溫度范圍對于標準的工業(yè)燒結(jié)爐，不論是批次爐還是連續(xù)爐都相對容易達到。

為什么440C-Nb擁有更寬的燒結(jié)窗？

在440C（1.0% C）燒結(jié)的過程中，當溫度超過固相線溫度1285°C時，發(fā)生了如下共晶反應(yīng)：

γ+ M7C3?液相

共晶反應(yīng)導致瞬間形成了7.5%的液相。隨著溫度的升高液相的量不斷增加：在1289°C時，液相的量為10.5%，在1294°C時到了12.6%。

相對應(yīng)，440C-Nb (1.2% C)體系中固相線溫度為1281°C，只比440C低一點。當溫度超過固相線時，只有4%的液相形成，當溫度繼續(xù)升高到1294℃時，液相的量依然是4%（因為NbC的存在，大量的C被以NbC的形式固定下來，γ + M7C3?液相共晶反應(yīng)受到抑制）。當溫度升高到1350℃時，此時超過液相線溫度70℃，440C-Nb的液相含量仍然低于440C。

這很好地解釋了440C燒結(jié)遇到的問題：在燒結(jié)爐中不同位置甚至同一零件不同位置輕微的溫度變化產(chǎn)生的液相的量不同。而對于440C-Nb液相的量更少，而且隨著溫度的增加液相增加不多，因此這樣的問題就很少出現(xiàn)。

總而言之，這種新型的材料可以很好的充當MIM工藝中所需要的高硬度耐蝕性能強的材料。

注：固相線溫度：開始熔化的溫度。