金属学基础

铁碳合金的基本***

　　①奥氏体：碳溶于r-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体，常用A表示。因为面心立方晶格的r-Fe总的间隙量虽比a-Fe的小，但空隙半径比较大，所以能溶较多的碳。碳在r-Fe中的溶解度随温度升高而增加，在727度时为0.77%，在1148度时达到峰值2.11%。工艺流程：***法：工程根据图形开出备料尺寸-材料准备-材料清洗-烘干→贴膜或涂布→烘干→***→显影→烘干-蚀刻→脱膜→OK网印法：开料→清洗板材(不锈钢其它金属材料)→丝网印→蚀刻→脱膜→OK技术特点:优点：1、可进行金属表面细微加工。

　　奥氏体塑性很好，强度和硬度也比铁素体高。

　　②铁素体：碳溶于a-Fe中的间隙式固溶体称为铁素体，常用F表示。因为体心立方晶格的a-Fe总的间隙量虽大，但是间隙半径却很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室温下不超过0.005%，随着温度升高，溶解度略有增加，在727度时达到峰值，也仅有0.0218%。近年来随着中国制造2025的提出，MIM产品市场需求日益旺盛，MIM企业如雨后春笋般的成长，MIM行业呈现出更加广阔的前景和良好的发展潜力。

　　铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧性高和强度、硬度低的***。

　　③珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫做珠光体，常用P表示。珠光体的平均含碳量为0.77%。其性能介于铁素体和渗碳体之间。一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布，称为片状珠光体。表面处理是通过一种材料经过加工转化为另一种物体表面的方式叫表面加工，主要是为了提高物体表面的美观感，金属表面工艺处理还可以保护材料不受环境污染***，目前我们常见的有烤漆和电镀两种。通过热处理可以使渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上，叫做球状珠光体或粒状珠光体。

　　④渗碳体：渗碳体是铁与碳的化合物，常用Fe3C表示。渗碳体的含碳量为6.69%，熔点约为1227度，晶体结构复杂，硬度很高，脆性极大，几乎没有塑性。

　　一般来说，在铁碳合金中，渗碳体越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤马氏体：钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火***，常用M表示,马氏体是体心正方结构。

　　马氏体转变速度极快，转变时体积产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢丝需要及时回火，防止应力开裂。

金属表面处理大全

一、阳极氧化

阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。

工艺流程:

单色、渐变色：抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干

双色：①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干

②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干

技术特点:

1、提升强度,

2、实现除白色外任何颜色。

3、实现无镍封孔，满足欧、美等***对无镍的要求。

技术难点及改善关键点：

阳极氧化的良率水平关系到***终产品的成本，提升氧化良率的***在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。

二、电泳 ( ED)

电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。

工艺流程：前处理→电泳→烘干

优点：

1、颜色丰富；

2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；

3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；

4、工艺成熟、可量产。

缺点：

掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。

三、微弧氧化 (MAO)

微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。

工艺流程：前处理→ 热水洗→ MAO → 烘干

技术特点：

1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防***；

2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；

3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性***，散热性能佳。

目前颜色受限制，只有黑色、***等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本高的其中之一。

四、豪克能技术

豪克能技术：利用冲击能和激发能的复合能对金属零件进行加工 ，从而获得镜面零件。

优点：不需要任何化学物质，加工实现绿色无污染低能耗；可以适应多种金属材质零部件的加工；同时有提高硬度耐磨性的优点

五、电镀 (Electroplating)

电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。

工艺流程：

前处理→无青碱铜→无青白铜锡→镀铬

1、镀层光泽度高，高品质金属外观；

2、基材为SUS、Al、Zn、Mg等；成本相对PVD低。

环境保护较差，环境污染风险较大。

六、粉末喷涂 (Powder coating)

粉末喷涂：是用喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末涂料的不同种类效果）的***终涂层。

上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤

1、颜色丰富，高光、哑光可选；

2、成本较低，适用于建筑家具产品和散热片的外壳等；

3、利用率高，100%利用，环保；

4、遮蔽缺陷能力强；5、可仿木纹效果。

六、金属拉丝

拉丝：是通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的一种表面处理手段。根据拉丝后纹路的不同可分为：直纹拉丝、乱纹拉丝、波纹、旋纹。

拉丝处理可使金属表面获得非镜面般金属光泽，同时拉丝处理也可以消除金属表面细微的瑕疵。

七、喷砂

喷砂:是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，获得一定的清洁度和不同的粗糙度的一种工艺。

1、实现不同的反光或亚光。

2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的档次。

3、清楚前处理时遗留的残污，提高工件的光洁度，能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件外表更美观，好看。

八、抛光

抛光：利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。

针对不同的抛光过程:粗抛(基础抛光过程)，中抛(精加工过程)和精抛(上光过程)，选用合适的抛光轮可以达到很好抛光效果，同时提高抛光效率。

提高工件的尺寸精度或几何形状精度，得到光滑表面或镜面光泽，同时也可消除光泽。

九、蚀刻

蚀刻：通常所指蚀刻也称光化学蚀刻，指通过***制版、显影后，将要蚀刻区域的保护膜去除，在蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。

***法：工程根据图形开出备料尺寸-材料准备-材料清洗-烘干→贴膜或涂布→烘干→***→显影→烘干-蚀刻→脱膜→OK

网印法：开料→清洗板材(不锈钢其它金属材料)→丝网印→蚀刻→脱膜→OK

1、可进行金属表面细微加工；

2、赋予金属表面特殊的效果；

蚀刻时采用的腐蚀液体（酸、碱等）大多对环境具有危害。

十、PVD真空镀

物***相沉积（PVD）：是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。

PVD原理示意图

PVD前清洗→进炉抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→镀膜结束，冷却出炉→后处理（抛光、AFP）

我国近十年来粉末冶金成形新技术综述

粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体，节能、节材、***、***终成形、少污染的***制造技术，在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用，已经进入当代材料科学的发展前沿。

目前粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、低成本方向发展，本文着重介绍几种近十年来粉末冶金零件的成形新技术。

一、温压技术

温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术，可生产出高密度、高强度，具有非常广泛的应用前景。所谓温压技术就是采用te制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130～150℃，并将温度波动控制在±2．5℃以内，然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术。其技术关键：一是温压粉末制备，二是温压系统。3%，如果产品要求的公差很严格，MIM烧结件就需要二次加工，如CNC，数控车等，MIM的成本也趋向于增加，需要评估比较。

与传统工艺相比，温压成形的压坯密度约有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可达7.45g／cm3。☆表面粗糙度表面粗糙度反应了粉末颗粒的大小，然而不像其他竞争的工艺，可控的织构可能对成本没有什么影响。在相同的压制压力下，温压材料的屈服强度比传统工艺平均高11％，极限拉伸强度平均高13．5％，冲击韧性可提高33％。另外，温压零件的生坯强度高，可达2O～30MPa，比传统方法提高50—100％，不仅降低生坯搬运过程中的破损率而且能对生坯进行机加工，表面光洁度好。此外，温压工艺的压制压力低和脱模力小，同时零件性能均一，产品精度高，材料利用率高。

温压工艺还有一个特点是工艺简单，成本低廉。一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布，称为片状珠光体。研究表明，假如一次压制、烧结的普通粉末冶金工艺的成本为1.0，则粉末锻造的相对成本为2.0，复压复烧的相对成本为1.5，渗铜的相对成本为1.4，而温压技术的相对成本为1．25。目前，采用温压技术生产的粉末冶金零件已达200多种，零件重量在5—1200g。例如，德国SinterstahlGmbH公司用温压技术生产复杂的摩擦传动用同步齿环，在美国新奥尔兰举行的PM2TEC2001国际会议上获奖。该零件的齿部密度超过7.3g／cm，环体密度超过7.1g／cm，生坯强度达到28MPa。采用了扩散合金化的烧结硬压粉末，***低抗拉强度为850MPa。由于使用了温压技术和采用粉末冶金零件，使得综合成本降低了38％。

二、流动温压技术

流动温压技术(Warm Flow Compaction，简称WFC)是在粉末压制、温压成形工艺的基础上，结合了金属粉末***成形工艺的优点而提出来的一种新型粉末冶金零部件近净成形技术。金属***成形（MetalInjectionMolding，MIM）是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。其关键技术是提高混合粉末的流动性。它通过提高了混合粉末的流动性、填充能力和成形性，从而可以在8O～130~C温度下，在传统压机上精密成形具有复杂几何外形的零件，如带有与压制方向垂直的凹槽、孔和螺纹孔等零件，而不需要其后的二次机加工。WFC技术既克服了传统粉末冶金在成形复杂几何形状方面的不足，又避免了金属***成形技术的高成本，是一项***潜力的新技术，具有非常广阔的应用前景。

WFC技术作为一种新型的粉末冶金零部件近净成形技术，其主要特点如下：(1)可成形具有复杂几何形状的零件；(2)压坯密度高、密度均匀；(3)对材料的适应性较好；(4)工艺简单，成本低。