燒結零件是指由粉末成形並經燒結強化的燒結製品。燒結零件通常都具有精密的公差和便於安裝的特點。材料粉末混合物還含有潤滑劑，以便減小壓制時所產生的摩擦力。粉末混合物是製造燒結零件的最初材料。基礎粉末可以是純鐵、低合金鋼、不鏽鋼或高速鋼。通過使用添加劑（如碳、合金元素及切削性增強劑等）可調整最終零件的性能。粉末混合物還含有潤滑劑，以便減小壓制時所產生的摩擦力。最常見的壓制方法是在鋼材或硬質合金模具內進行軸向壓制的方法。機械壓力機或液壓機可產生400-800兆帕的需求壓力。可在單步操作程式下壓制複雜形狀的零件，且生產率較高，可達每分鐘25個零件。壓制後，零件可達到預定的形狀與密度。但這並非其最終尺寸或強度。
基本介紹
- 中文名：燒結零件
- 外文名：sintered part
- 特點：精密的公差和便於安裝
- 材料：粉末混合物
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
簡介,中國大陸鐵基粉末冶金零件生產使用概況,燒結零件套用,總結,
簡介
鐵基燒結零件的主要原材料是鐵粉，從1797 年Hoganas 創建、1911 年用隧道窯生產還原海綿鐵粉起，發展至2015年，全球有眾多的鐵粉製造廠家生產各種類型的鐵粉，銷量約85萬t/a（不包括中國大陸）。
根據可得到的統計，北美地區2015年年產約42.0 萬t鐵粉（包括焊條粉2.0 萬t、其他套用3.0 萬t），從2006年到2015 的10 年間是兩頭高中間低，主要是2009年最低，為金融危機所造成；歐洲地區2015 年年產約18.4萬（t 其中鐵基結構件占81%，約 14.9萬t），從2004年到2015的12年間是高低起伏，而2009年依然是最低點，只有12.5 萬t；日本市場在2015 年年產約9.3萬（t 其中汽車業用量占71%），2009年為最低，僅為7.5 萬t；2015 年其他亞洲地區的鐵粉產量為：韓國7.0 萬t，印度4.0 萬t，中國台灣3.0 萬t，其他國家2.0萬t，亞洲地區（不包括中國大陸）合計約25.3萬t。
中國大陸鐵基粉末冶金零件生產使用概況
據中國鋼協粉末冶金分會對國內35 家企業的統計數據，2016年度市場總銷售鋼鐵粉末48.43萬t，比2015 年（43.50 萬t）增長11.3%，其中還原鐵粉18.77 萬t，霧化鐵粉21.78 萬t；3 家外企統計的進口鋼鐵粉末7.65 萬t，比2015 年增長12.9%，其中還原鐵粉7 235 t，霧化鋼鐵粉末69 265 t，合計國內總銷量為56.08 萬t，比美國多26%，比歐洲多1.63 倍，比日本多5.20 倍。2016 年國產還原鐵粉產量比2015年增長8.4%，國產霧化鐵粉較2015 年增長15.2%；9家年產1萬t 以上的生產企業鐵粉產量36.38萬t，占總產量的86.4%。
此外，中國機協粉末冶金分會對45 家鋼鐵粉末用戶企業進行了數據統計，2016 年鋼鐵粉末總用量為180 535.2 t，總金額為616 999.9 萬元，其中汽車零件用粉金額占總金額比例為64.77%，汽車零件用粉量占總用量的比例為55.90%，即100925.0 t。統計外的國內合資、獨資企業和民營企業的鋼鐵粉末用量約為10.0萬t，因此2016 年國內合計用粉量約為28.0萬t，占國內鋼鐵粉末總銷量的50%左右。
汽車零件占總銷量的55.90%。如果以28.0萬t 的55.90%計算，則汽車零件總量在15.7萬t左右，因此，汽車市場是粉末冶金零件的主要市場。2016 年中國車市產銷量雙雙突破2800 萬輛，這是繼2009 年以來，中國汽車產銷量連續8 年蟬聯全球第一。2016 年的汽車銷量為2802.82 萬輛，如果以汽車類粉末冶金用量15.7 萬t 計算，則2016 年中國汽車的用粉量為5.6 kg/輛。
燒結零件套用
採用鐵粉為主要原材料，添加不同的合金元素，利用不同製備工藝，可以得到力學性能各異、滿足用戶需要、有廣泛市場套用的不同類型燒結零件。從2016 年獲得中國機械零部件工業協會的粉末冶金獲獎產品中，可以看到優異的燒結零件性能是以原輔材料的性能為基礎的。2016 中國機械零部件優秀新產品的獲獎產品中，較為有代表性的有以下11 個零件。
（1）EA888 鏈輪組。該項目包含曲軸鏈輪、油泵鏈輪、中間軸鏈輪和平衡軸鏈輪。4 個鏈輪都要求表面緻密化，表面密度大於7.5 g/cm3，緻密層深度大於0.3 mm。採用表面緻密化技術，在零件表面形成一層全緻密層，可提高零件的硬度、耐磨性及使用壽命。其所用原材料為Fe-Mo、Ni、Mn、C。
（2）T5D 變速箱同步器齒轂。該產品熱處理表面硬度達到500～950 HV0.1，緻密層深度0.5～2.0 mm（450 HV0.1），基本硬度大於220 HV10；材料成分標準為QJ/GAC 1110.025；密度7.0 g/cm3 以上；腰型槽不能有拔模斜度；抗拉強度590 MPa。其所用原材料為：Fe-Ni-C。
（3）凸輪軸正時鏈輪。該產品為VVT領域的徑高比大的薄板類鏈輪，外齒和鎖銷孔均需要高頻淬火，端面加工精度高。主要性能指標為：鎖銷孔位置度ϕ0.1 mm，由模具保證；車削鎖銷孔所在的ϕ89.0 mm 面的平面度0.04 mm，粗糙度Ra為1.25 mm。其所用原材料為Fe-Mo、Cu、C。
（4）VVT 定子。該產品熱處理表面硬度為500～950 HV0.1，緻密層深度0.5～2.0 mm（450 HV0.1），基本硬度大於220 HV10；材料成分標準為QJ/GAC 1110.025；密度7.0 g/cm3以上；腰型槽不能有拔模斜度；抗拉強度590 MPa。其所用原材料為Fe-Mo、Ni。
（5）變速箱油泵轉子。內轉子密度6.8～7.2 g/cm3，硬度70 HRB，輪廓度0.025 mm，高度公差0.005 mm；外轉子密度6.7～7.1 g/cm3，硬度70 HRB，齒頂輪廓度0.025 mm，高度公差0.005 mm。通過對成形、燒結、精整的控制和巧妙模具設計，使內外轉子齒形輪廓度均達到0.025 mm要求；同時對清洗工序進行改進，達到高的清潔度要求。所用原材料為：內轉子FN-0208-30，外轉子FC-0205-40。
（6）手動變速箱互鎖塊。該產品密度6.8 g/cm3以上，開口寬度ϕ(8.165 ± 0.075) mm，利用DORST設備以及粉末位移功能成形。採用粉末冶金成形→燒結硬化直接完成，不依靠機加工銑削保證開口寬度等尺寸的要求。所用原材料為SINT C32。
（7）正時排氣凸輪軸皮帶輪。該產品密度6.6 g/cm3以上，垂直度0.025 mm以內，正時角度(217.38 ± 0.25)° ，齒外徑全跳動0.15 mm 以內，錐度0.15%，不平衡度（58±7）（g·cm）/kg。所用原材料為FC-0205。
（8）VVT 高精度轉子。該產品密度6.8 g/cm3以上，清潔度2 mg以下，外徑±0.02 mm與定子配合，全長（27.000±0.008）mm，利用粉末冶金不完全燒結的特性，進行生坯加工側孔和交叉孔，產品精整後再加工精度高的孔。
（9）發動機VVT 定子。該產品為可變氣門正時系統的零件，採用CNC粉末成形技術、獨特的燒結工藝、不同的整形餘量，保證整形後的尺寸精度和圓度。採用的原材料為Sint-D11。
（10）曲軸雙排鏈輪。該產品是首次實現上、下層齒形交錯結構的雙排鏈輪，密度7.0～7.1 g/cm3，清潔度0.92 mg，齒部硬度大於68 HRA，顯微硬度為680～820 HV0.1。
（11）平衡軸從動齒輪總成。該產品由兩個不同的粉末冶金產品通過橡膠粘合為一體，產品具有一定彈性，可以有效減緩整車震動，提高駕駛的舒適性。密度6.8 g/cm3以上，熱處理硬度65～75 HRA，齒輪精度6級。採用原輔料為Fe-Cu-C、橡膠。
從上述11 個獲獎燒結零件來看，原輔料的性能將直接影響最終零件的總體性能。
總結
1.在新形勢新常態下，知己才能知彼，學習才能取勝
粉末冶金是一個龐大的家族，傳統鐵基粉末冶金僅僅是其中的一個分支，而這個分支鏈上又有各個上下游環節，燒結零件製造是其中的一環。在當前的形勢下，需要對其上下游熟悉和了解，知己才能知彼，有很多知識需要去學習、去研究、去探討、去模擬，只有這樣才能取勝。例如，赫格納斯是全球最大的專業生產製造金屬粉末的廠家，可是在其技術中心中卻有非常完整而先進的全套燒結零件製造設備。
2.廠校聯合、廠廠聯合、上下游聯合是一種發展必然趨勢
近年來說的較多的是“產學研”結合，可是有一部分項目卻是實效頗少、架子頗多，申報的科研經費部分沒有真正用在實處。但是這種合作是一種發展趨勢，關鍵是要真正實現其目標，使廠校、廠廠、上下游的聯合能夠最大限度發揮各自的能動性，使組合體的作用大於單兵單體的作戰能力。在材料領域的多方聯合、創新研發新型的材料是當務之急，需要面子工程，更需要起關鍵作用、推動PM行業快速發展的新型材料。聯合是組合體受益，單體更受益，有實實在在的經濟效益。
