機械工程英語第二版葉邦彥-全書純中文翻譯(part1 part2)

1、 第一單元 材料的類型 材料可以按多種方法分類?？茖W家常根據(jù)狀態(tài)將材料分為：固體、液體或氣體。他們也把材料分為有機材料(曾經(jīng)有生命的)和無機材料(從未有生命的)。 就工業(yè)效用而言，材料被分為工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成為產(chǎn)品組成部分的就是工程材料。非工程材料則是化學品、燃料、潤滑劑以及其它用于加工制造過程但不成為產(chǎn)品組成部分的材料。 工程材料還能進一步細分為：金屬材料陶瓷材料復(fù)合材料 聚合材料，等等。金屬和金屬合金 金屬就是通常具有良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的元素。許多金屬具有高強度、高硬度以及良好的延展性。某些金屬能被磁化，例如鐵、鈷和鎳。在極低的溫度下，某些金屬和金屬化合物能轉(zhuǎn)變成超

2、導(dǎo)體。 合金與純金屬的區(qū)別是什么？純金屬是在元素周期表中占據(jù)特定位置的元素。例如電線中的銅和制造烹飪箔及飲料罐的鋁。合金包含不止一種金屬元素。合金的性質(zhì)能通過改變其中存在的元素而改變。金屬合金的例子有：不銹鋼是一種鐵、鎳、鉻的合金，以及金飾品通常含有金鎳合金。 為什么要使用金屬和合金？許多金屬和合金具有高密度，因此被用在需要較高質(zhì)量體積比的場合。某些金屬合金，例如鋁基合金，其密度低，可用于航空航天以節(jié)約燃料。許多合金還具有高斷裂韌性，這意味著它們能經(jīng)得起沖擊并且是耐用的。 金屬有哪些重要特性？ 密度定義為材料的質(zhì)量與其體積之比。大多數(shù)金屬密度相對較高，尤其是和聚合物相比較而言。高密度材料通常由

3、較大原子序數(shù)原子構(gòu)成，例如金和鉛。然而，諸如鋁和鎂之類的一些金屬則具有低密度，并被用于既需要金屬特性又要求重量輕的場合。 斷裂韌性可以描述為材料防止斷裂特別是出現(xiàn)缺陷時不斷裂的能力。金屬一般能在有缺口和凹痕的情況下不顯著削弱，并且能抵抗沖擊。橄欖球運動員據(jù)此相信他的面罩不會裂成碎片。 塑性變形就是在斷裂前彎曲或變形的能力。作為工程師，設(shè)計時通常要使材料在正常條件下不變形。沒有人愿意一陣強烈的西風過后自己的汽車向東傾斜。然而，有時我們也能利用塑性變形。汽車上壓皺的區(qū)域在它們斷裂前通過經(jīng)歷塑性變形來吸收能量。 金屬的原子連結(jié)對它們的特性也有影響。在金屬內(nèi)部，原子的外層階電子由所有原子共享并能到處自

4、由移動。由于電子能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，所以用金屬可以制造好的烹飪鍋和電線。因為這些階電子吸收到達金屬的光子，所以透過金屬不可能看得見。沒有光子能通過金屬。 合金是由一種以上金屬組成的混合物。加一些其它金屬能影響密度、強度、斷裂韌性、塑性變形、導(dǎo)電性以及環(huán)境侵蝕。例如，往鋁里加少量鐵可使其更強。同樣，在鋼里加一些鉻能減緩它的生銹過程，但也將使它更脆。 陶瓷通常被概括地定義為無機的非金屬材料。照此定義，陶瓷材料也應(yīng)包括玻璃；然而許多材料科學家添加了“陶瓷”必須同時是晶體物組成的約定。 玻璃是沒有晶體狀結(jié)構(gòu)的無機非金屬材料。這種材料被稱為非結(jié)晶質(zhì)材料。陶瓷和玻璃的特性 高熔點、低密度、高強度、高剛度、高硬度

5、、高耐磨性和抗腐蝕性是陶瓷和玻璃的一些有用特性。許多陶瓷都是電和熱的良絕緣體。某些陶瓷還具有一些特殊性能：有些是磁性材料，有些是壓電材料，還有些特殊陶瓷在極低溫度下是超導(dǎo)體。陶瓷和玻璃都有一個主要的缺點：它們?nèi)菀灼扑椤?陶瓷一般不是由熔化形成的。因為大多數(shù)陶瓷在從液態(tài)冷卻時將會完全破碎(即形成粉末)。因此，所有用于玻璃生產(chǎn)的簡單有效的諸如澆鑄和吹制這些涉及熔化的技術(shù)都不能用于由晶體物組成的陶瓷的生產(chǎn)。作為替代，一般采用“燒結(jié)”或“焙燒”工藝。在燒結(jié)過程中，陶瓷粉末先擠壓成型然后加熱到略低于熔點溫度。在這樣的溫度下，粉末內(nèi)部起反應(yīng)去除孔隙并得到十分致密的物品。 光導(dǎo)纖維有三層：核心由高折射指數(shù)高

6、純光傳輸玻璃制成，中間層為低折射指數(shù)玻璃，是保護核心玻璃表面不被擦傷和完整性不被破壞的所謂覆層，外層是聚合物護套，用于保護光導(dǎo)纖維不受損。為了使核心玻璃有比覆層大的折射指數(shù)，在其中摻入微小的、可控數(shù)量的能減緩光速而不會吸收光線的雜質(zhì)或攙雜劑。由于核心玻璃的折射指數(shù)比覆層大，只要在全內(nèi)反射過程中光線照射核心/覆層分界面的角度比臨界角大，在核心玻璃中傳送的光線將仍保留在核心玻璃中。T全內(nèi)反射現(xiàn)象與核心玻璃的高純度一樣，使光線幾乎無強度損耗傳遞長距離成為可能。 復(fù)合材料 復(fù)合材料由兩種或更多材料構(gòu)成。例子有聚合物/陶瓷和金屬/陶瓷復(fù)合材料。之所以使用復(fù)合材料是因為其全面性能優(yōu)于組成部分單獨的性能。例

7、如：聚合物/陶瓷復(fù)合材料具有比聚合物成分更大的模量，但又不像陶瓷那樣易碎。 復(fù)合材料有兩種：纖維加強型復(fù)合材料和微粒加強型復(fù)合材料。纖維加強型復(fù)合材料 加強纖維可以是金屬、陶瓷、玻璃或是已變成石墨的被稱為碳纖維的聚合物。纖維能加強基材的模量。沿著纖維長度有很強結(jié)合力的共價結(jié)合在這個方向上給予復(fù)合材料很高的模量，因為要損壞或拉伸纖維就必須破壞或移除這種結(jié)合。 把纖維放入復(fù)合材料較困難，這使得制造纖維加強型復(fù)合材料相對昂貴。纖維加強型復(fù)合材料用于某些最先進也是最昂貴的運動設(shè)備，例如計時賽競賽用自行車骨架就是用含碳纖維的熱固塑料基材制成的。競賽用汽車和某些機動車的車體部件是由含玻璃纖維(或玻璃絲)的

8、熱固塑料基材制成的。 .纖維在沿著其軸向有很高的模量，但垂直于其軸向的模量卻較低。纖維復(fù)合材料的制造者往往旋轉(zhuǎn)纖維層以防模量產(chǎn)生方向變化。微粒加強型復(fù)合材料 用于加強的微粒包含了陶瓷和玻璃之類的礦物微粒，鋁之類的金屬微粒以及包括聚合物和碳黑的非結(jié)晶質(zhì)微粒。 微粒用于增加基材的模量、減少基材的滲透性和延展性。微粒加強型復(fù)合材料的一個例子是機動車胎，它就是在聚異丁烯人造橡膠聚合物基材中加入了碳黑微粒。 聚合材料 聚合物具有一般是基于碳鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)。這種重復(fù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生鏈狀大分子。由于重量輕、耐腐蝕、容易在較低溫度下加工并且通常較便宜，聚合物是很有用的。 聚合材料具有一些重要特性，包括尺寸(或分子量)、

9、軟化及熔化點、結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)。聚合材料的機械性能一般表現(xiàn)為低強度和高韌性。它們的強度通?？刹捎眉訌姀?fù)合結(jié)構(gòu)來改善。聚合材料的重要特性 尺寸：單個聚合物分子一般分子量為10,000到1,000,000g/mol之間，具體取決于聚合物的結(jié)構(gòu)這可以比2,000個重復(fù)單元還多。聚合物的分子量極大地影響其機械性能，分子量越大，工程性能也越好。 熱轉(zhuǎn)換性：聚合物的軟化點(玻璃狀轉(zhuǎn)化溫度)和熔化點決定了它是否適合應(yīng)用。這些溫度通常決定聚合物能否使用的上限。例如，許多工業(yè)上的重要聚合物其玻璃狀轉(zhuǎn)化溫度接近水的沸點(100, 212)，它們被廣泛用于室溫下。而某些特別制造的聚合物能經(jīng)受住高達300(572)的溫度

10、。 結(jié)晶度：聚合物可以是晶體狀的或非結(jié)晶質(zhì)的，但它們通常是晶體狀和非結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)合物(半晶體)。 原子鏈間的相互作用：聚合物的原子鏈可以自由地彼此滑動(熱可塑性)或通過交鍵互相連接(熱固性或彈性)。熱可塑性材料可以重新形成和循環(huán)使用，而熱固性與彈性材料則是不能再使用的。 鏈內(nèi)結(jié)構(gòu)：原子鏈的化學結(jié)構(gòu)對性能也有很大影響。根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)不同，聚合物可以是親水的或憎水的(喜歡或討厭水)、硬的或軟的、晶體狀的或非結(jié)晶質(zhì)的、易起反應(yīng)的或不易起反應(yīng)的。 第二單元金屬的熱處理 對熱處理的理解包含于對冶金學較廣泛的研究。冶金學是物理學、化學和涉及金屬從礦石提煉到最后產(chǎn)物的工程學。熱處理是將金屬在固態(tài)加熱和冷卻

11、以改變其物理性能的操作。按所采用的步驟，鋼可以通過硬化來抵抗切削和磨損，也可以通過軟化來允許機加工。使用合適的熱處理可以去除內(nèi)應(yīng)力、細化晶粒、增加韌性或在柔軟材料上覆蓋堅硬的表面。因為某些元素(尤其是碳)的微小百分比極大地影響物理性能，所以必須知道對鋼的分析。 合金鋼的性質(zhì)取決于其所含有的除碳以外的一種或多種元素，如鎳、鉻、錳、鉬、鎢、硅、釩和銅。由于合金鋼改善的物理性能，它們被大量使用在許多碳鋼不適用的地方。 下列討論主要針對被稱為普通碳鋼的工業(yè)用鋼而言。熱處理時冷卻速率是控制要素，從高于臨界溫度快速冷卻導(dǎo)致堅硬的組織結(jié)構(gòu)，而緩慢冷卻則產(chǎn)生相反效果。A簡化鐵碳狀態(tài)圖 如果只把注意力集中于一般

12、所說的鋼上，經(jīng)常要用到簡化鐵碳狀態(tài)圖。鐵碳狀態(tài)圖中靠近三角區(qū)和含碳量高于2%的那些部分對工程師而言不重要，因此將它們刪除。如圖2.1所示的簡化鐵碳狀態(tài)圖將焦點集中在共析區(qū)，這對理解鋼的性能和處理是十分有用的。 在此圖中描述的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變是單相奧氏體() 隨著溫度下降分解成兩相鐵素體加滲碳體組織結(jié)構(gòu)。控制這一由于奧氏體和鐵素體的碳溶解性完全不同而產(chǎn)生的反應(yīng)，使得通過熱處理能獲得很大范圍的特性。 為了理解這些過程，考慮含碳量為0.77%的共析鋼，沿著圖2.1的x-x線慢慢冷卻。在較高溫度時，只存在奧氏體，0.77%的碳溶解在鐵里形成固溶體。當鋼冷卻到727 (1341)時，將同時發(fā)生若干變化。 鐵需要

13、從面心立方體奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方體鐵素體結(jié)構(gòu)，但是鐵素體只能容納固溶體狀態(tài)的0.02%的碳。被析出的碳與金屬化合物Fe3C形成富碳的滲碳體。本質(zhì)上，共析體的基本反應(yīng)是奧氏體0.77%的碳鐵素體0.02%的碳+滲碳體6.67%的碳。 由于這種碳成分的化學分離完全發(fā)生在固態(tài)中，產(chǎn)生的組織結(jié)構(gòu)是一種細致的鐵素體與滲碳體的機械混合物。通過打磨并在弱硝酸酒精溶液中蝕刻制備的樣本顯示出由緩慢冷卻形成的交互層狀的薄片結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由兩種截然不同的狀態(tài)組成，但它本身具有一系列特性，且因與低倍數(shù)放大時的珠母層有類同之處而被稱為珠光體。 含碳量少于共析體(低于0.77%)的鋼稱為亞共析鋼。現(xiàn)在來看這種材料沿著

14、圖2.1中y-y 線冷卻的轉(zhuǎn)變情況。在較高溫度時，這種材料全部是奧氏體，但隨著冷卻就進入到鐵素體和奧氏體穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域。由截線及杠桿定律分析可知，低碳鐵素體成核并長大，剩下含碳量高的奧氏體。在727(1341)時，奧氏體為共析組成(含碳量0.77%)，再冷卻剩余的奧氏體就轉(zhuǎn)化為珠光體。作為結(jié)果的組織結(jié)構(gòu)是初步的共析鐵素體(在共析反應(yīng)前的鐵素體)和部分珠光體的混合物。 過共析鋼是含碳量大于共析量的鋼。當這種鋼冷卻時，就像圖2.1的z-z線所示，除了初步的共析狀態(tài)用滲碳體取代鐵素體外，其余類似亞共析鋼的情況。隨著富碳部分的形成，剩余奧氏體含碳量減少，在727(1341)時達到共析組織。就像以前說的

15、一樣，當緩慢冷卻到這溫度時所有剩余奧氏體轉(zhuǎn)化為珠光體。 應(yīng)該記住由狀態(tài)圖描述的這種轉(zhuǎn)化只適合于通過緩慢冷卻的近似平衡條件。如果緩慢加熱，則以相反的方式發(fā)生這種轉(zhuǎn)化。然而，當快速冷卻合金時，可能得到完全不同的結(jié)果。因為沒有足夠的時間讓正常的狀態(tài)反應(yīng)發(fā)生，在這種情況下對工程分析而言狀態(tài)圖不再是有用的工具。 淬火 淬火就是把鋼件加熱到或超過它的臨界溫度范圍，然后使其快速冷卻的過程。如果鋼的含碳量已知，鋼件合適的加熱溫度可參考鐵碳合金狀態(tài)圖得到。然而當鋼的成分不知道時，則需做一些預(yù)備試驗來確定其溫度范圍。 要遵循的合適步驟是將這種鋼的一些小試件加熱到不同的溫度后淬火，再通過硬度試驗或顯微鏡檢查觀測結(jié)果

16、。一旦獲得正確的溫度，硬度和其它性能都將有明顯的變化。 在任何熱處理作業(yè)中，加熱的速率都是重要的。熱量以一定的速率從鋼的外部傳導(dǎo)到內(nèi)部。如果鋼被加熱得太快，其外部比內(nèi)部熱就不能得到均勻的組織結(jié)構(gòu)。如果工件形狀不規(guī)則，為了消除翹曲和開裂最根本的是加熱速率要緩慢。截面越厚，加熱的時間就要越長才能達到均勻的結(jié)果。即使加熱到正確的溫度后，工件也應(yīng)在此溫度下保持足夠時間以讓其最厚截面達到相同溫度。 通過給定的熱處理所得到的硬度取決于淬火速率、含碳量和工件尺寸。除了非淬硬鋼或部分淬硬鋼外，合金鋼中合金元素的種類及含量僅影響鋼的淬透性(工件被硬化到深層的能力)而不影響硬度。 含碳量低的鋼對淬火處理沒有明顯的

17、反應(yīng)。隨著鋼的含碳量增加到大約0.60%，可能得到的硬度也增加。高于此點，由于超過共析點鋼完全由珠光體和退火狀態(tài)的滲碳體組成，硬度增加并不多。珠光體對熱處理作業(yè)響應(yīng)最好；基本由珠光體組成的鋼能轉(zhuǎn)化成硬質(zhì)鋼。 即使所有其它條件保持不變，隨著要淬火的零件尺寸的增加其表面硬度也會有所下降。熱量在鋼中的傳導(dǎo)速率是有限的。無論淬火介質(zhì)怎么冷，如果在大工件中的熱量不能比特定的臨界速率更快散發(fā)，那它內(nèi)部硬度就會受到明確限制。然而鹽水或水淬火能夠?qū)⒈淮懔慵谋砻嫜杆倮鋮s至本身溫度并將其保持或接近此溫度。在這種情況下不管零件尺寸如何，其表面總歸有一定深度被硬化。但油淬情況就不是如此，因為油淬時在淬火臨界階段零件

18、表面的溫度可能仍然很高。 回火 快速淬火硬化的鋼是硬而易碎的，不適合大多數(shù)場合使用。通過回火，硬度和脆性可以降低到使用條件所需要的程度。隨著這些性能的降低，拉伸強度也降低而鋼的延展性和韌性則會提高。回火作業(yè)包括將淬硬鋼重新加熱到低于臨界范圍的某一溫度然后以任意速率冷卻。雖然這過程使鋼軟化，但它與退火是大不相同的，因為回火適合于嚴格控制物理性能并在大多數(shù)情況下不會把鋼軟化到退火那種程度?；鼗鹜耆阌蹭摰玫降淖罱K組織結(jié)構(gòu)被稱為回火馬氏體。 由于馬氏體這一淬硬鋼主要成分的不穩(wěn)定性，使得回火成為可能。低溫回火， 300到400(150205)，不會引起硬度下降很多，主要用于減少內(nèi)部應(yīng)變。 隨著回火溫度

19、的提高，馬氏體以較快的速率分解，并在大約600(315)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸环Q為回火馬氏體的結(jié)構(gòu)?；鼗鹱鳂I(yè)可以描述為滲碳體析出和凝聚或聚結(jié)的過程。 滲碳體的大量析出開始于600(315)，這使硬度下降。溫度的上升會使碳化物聚結(jié)而硬度繼續(xù)降低。 在回火過程中，不但要考慮溫度而且要考慮時間。雖然大多數(shù)軟化作用發(fā)生在達到所需溫度后的最初幾分鐘，但如果此溫度維持一段延長時間，仍會有些額外的硬度下降。通常的做法是將鋼加熱到所需溫度并且僅保溫到正好使其均勻受熱。 兩種采用中斷淬火的特殊工藝也是回火的形式。這兩種工藝中，淬硬鋼在其被允許冷卻前先在一選定的較低溫度鹽浴淬火。這兩種分別被稱為奧氏體回火和馬氏體回火的工藝

20、，能使產(chǎn)品具有特定所需的物理性能。 退火 退火的主要目的是使堅硬的鋼軟化以便機加工或冷作。.通常是非常緩慢地將鋼加熱到臨界溫度以上，并將其在此溫度下保持到工件全部均勻受熱，然后以受控的速率慢慢地冷卻，這樣使得工件表面和內(nèi)部的溫度近似相同。這過程被稱為完全退火，因為它去除了以前組織結(jié)構(gòu)的所有痕跡、細化晶粒并軟化金屬。退火也釋放了先前在金屬中的內(nèi)應(yīng)力。 給定的鋼其退火溫度取決于它的成分；對碳鋼而言可容易地從局部的鐵碳合金平衡圖得到。達到退火溫度后，鋼應(yīng)當保持在此溫度等到全部均勻受熱。加熱時間一般以工件的最大截面厚度計每英寸(25mm )大約需45min。為了得到最大柔軟性和延展性冷卻速率應(yīng)該很慢，

21、比如讓零件與爐子一起冷下來。含碳量越高，冷卻的速率必須越慢。加熱的速率也應(yīng)與截面的尺寸及均勻程度相協(xié)調(diào)，這樣才能使整個零件盡可能均勻地加熱。正火和球化 正火處理包括先將鋼加熱到高于上臨界區(qū)50到100(1040)然后在靜止的空氣中冷卻到室溫。退火主要用于低碳鋼、中碳鋼及合金鋼，使晶粒結(jié)構(gòu)更均勻、釋放內(nèi)應(yīng)力或獲得所需的物理特性。大多數(shù)商業(yè)鋼材在軋制或鑄造后都要退火。 球化是使?jié)B碳體產(chǎn)生成類似球狀分布結(jié)構(gòu)的工藝。如果把鋼緩慢加熱到恰好低于臨界溫度并且保持較長一段時間，就能得到這種組織結(jié)構(gòu)。所獲得的球狀結(jié)構(gòu)改善了鋼的可切削性。此處理方法對必須機加工的過共析鋼特別有用。表面硬化滲碳 最早的硬化鋼表面的

22、方法是表面淬火或滲碳。鐵在靠近并高于其臨界溫度時對碳具有親合力。碳被吸收進金屬與鐵形成固溶體使外表面轉(zhuǎn)變成高碳鋼。碳逐漸擴散到零件內(nèi)部。滲碳層的深度取決于熱處理的時間和溫度。固體滲碳的方法是將要處理的零件與木炭或焦炭這些含碳的材料一起放入密閉容器。這是一個較長的過程，用于產(chǎn)生深度為0.03到0.16 英寸(0.764.06mm)這么厚的硬化層。 用于滲碳的一般是含碳量約為0.15%、本身不太適合熱處理的低碳鋼。在處理過程中外層轉(zhuǎn)化為含碳量從0.9%到1.2%的高碳鋼。 含碳量變化的鋼具有不同的臨界溫度，因此需要特殊的熱處理。由于在較長的滲碳過程中鋼內(nèi)部會有些晶粒生長，所以工件應(yīng)該加熱到核心部分

23、的臨界溫度再冷卻以細化核心部分的組織結(jié)構(gòu)。然后重新加熱到高于外層轉(zhuǎn)變溫度再淬火以生成堅硬、細致的組織結(jié)構(gòu)。 由于恰好高于低臨界溫度通常使過共析鋼奧氏體化而硬化，所以對外層采用較低的熱處理溫度。第三次回火處理可用于減少應(yīng)變。碳氮共滲 碳氮共滲，有時也稱為干法氰化或滲碳氮化，是一種表面硬化工藝。通過把鋼放在高于臨界溫度的氣體中，讓它吸收碳和氮。A可以使用任何富碳氣體加氨氣，能生成厚度從0.003到0.030英寸(0.08 0.76mm)的耐磨外層。碳氮共滲的優(yōu)點之一是加入氮后外層的淬透性極大增加，為使用低價鋼提供條件。氰化 氰化，有時稱為液體碳氮共滲，也是一種結(jié)合了吸收碳和氮來獲得表面硬度的工藝，

24、它主要用于不適合通常熱處理的低碳鋼。需表面硬化的零件浸沒在略高于Ac1溫度熔化的氰化鈉鹽溶液中，浸泡的持續(xù)時間取決于硬化層的深度。然后將零件在水或油中淬火。通過這樣處理可以容易地獲得0.005到0.015英寸(0.130.38mm)的硬化深度。氰化主要用于處理小零件。滲氮 滲氮有些類似普通表面硬化，但它采用不同的材料和處理方法來產(chǎn)生堅硬表面成分。這種工藝中金屬加熱到約950(510)，然后與氨氣接觸一段時間。氨氣中的氮進入鋼內(nèi)，形成細微分布于金屬表面又十分堅固的氮化物。 氮與某些元素的硬化能力比其它元素大，因此開發(fā)了專用的滲氮合金鋼。在鋼中含鋁1%到1.5%被證明特別合適，它能與氨氣結(jié)合形成很

25、穩(wěn)定堅固的成分。其加熱溫度范圍為925到1,050 (495565)。 液體滲氮利用熔化的氰化物鹽，就像氣體滲氮，溫度保持在低于轉(zhuǎn)化范圍內(nèi)。液體滲氮時在氰化物溶液中加入比氰化及滲碳都較多的氮和較少的碳。液體滲氮可以獲得厚度為0.001到0.012英寸 (0.030.30mm)的硬化層，然而氣體滲氮則能獲得厚0.025英寸(0.64mm)的硬化層。一般而言兩種滲氮方法的用途是類似的。 滲氮在鋼表面獲得遠遠超出正常標準的硬度。其硬度范圍為900到1,100布氏硬度，這遠高于普通表面硬化所獲得的硬度。由于滲氮鋼的合金比例，它們比普通鋼更強，也容易熱處理。建議對這種鋼在滲氮前先機加工和熱處理，因為滲氮

26、后沒有剝落并不需要更多的加工。值得慶幸的是由于滲氮處理一點都不影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能，也無需淬火，所以幾乎沒有任何產(chǎn)生翹曲、裂縫及變化條件的趨勢。這種表面能有效地抵御水、鹽霧、堿、原油和天然氣的腐蝕反應(yīng)。 第三單元 鑄造是一種將熔化的金屬倒入或注入合適的鑄模腔并且在其中固化的制造工藝。在冷卻期間或冷卻后，把鑄件從鑄模中取出，然后進行交付。 鑄造工藝和鑄造材料技術(shù)從簡單到高度復(fù)雜變化很大。材料和工藝的選擇取決于零件的復(fù)雜性和功能、產(chǎn)品的質(zhì)量要求以及成本預(yù)算水平。 通過鑄造加工，鑄件可以做成很接近它們的最終尺寸?；厮?,000年歷史，各種各樣的鑄造工藝就如同科技進步一樣處于一個不斷改進和發(fā)展的狀態(tài)。

27、砂型鑄造 砂型鑄造用于制造大型零件(具有代表性是鐵，除此之外還有青銅、黃銅和鋁)。將熔化的金屬倒入由型砂(天然的或人造的)做成鑄模腔。本節(jié)討論砂型鑄造工藝，包括型模、澆注口、澆道、設(shè)計考慮因素及鑄造余量。 砂型里的型腔是采用型模(真實零件的近似復(fù)制品)構(gòu)成的，型模一般為木制，有時也用金屬制造。型腔整個包含在一個被放入稱為砂箱的箱子里的組合體內(nèi)。砂芯是插入鑄模的砂型，用于生成諸如孔或內(nèi)通道之類的內(nèi)部特征。砂芯安放在型腔里形成所需形狀的孔洞。砂芯座是加在型模、砂芯或鑄模上的特定區(qū)域，用來在鑄模內(nèi)部定位和支撐砂芯。冒口是在鑄模內(nèi)部增加的額外空間，用于容納過多的熔化金屬。其目的是當熔化金屬凝固和收縮時

28、往型腔里補充熔化金屬，從而防止在主鑄件中產(chǎn)生孔隙。 在典型砂型鑄造的兩箱鑄模中，上半部分(包括型模頂半部、砂箱和砂芯)稱為上型箱，下半部分稱為下型箱，見圖3.1所示。分型線或分型面是分離上下型箱的線或面。首先往下型箱里部分地填入型砂和砂芯座、砂芯，并在靠近分型線處放置澆注系統(tǒng)。然后將上型箱與下型箱裝配在一起，再把型砂倒入上型箱蓋住型模、砂芯和澆注系統(tǒng)。型砂通過振動和機械方法壓實。然后從下型箱上撤掉上型箱，小心翼翼地取出型模。其目的是取出型模而不破壞型腔。通過設(shè)計拔模斜度型模垂直相交表面的微小角度偏移量來使取出型模變得容易。拔模斜度最小一般為1.5mm(0.060in.)，只能比此大。型模表面越

29、粗糙，則拔模斜度應(yīng)越大。 熔化的金屬從澆注杯注入型腔，澆注杯是澆注系統(tǒng)向型腔提供熔化金屬的部分。將澆注系統(tǒng)的垂直部分與澆注杯連接的是澆注口，澆注系統(tǒng)的水平部分稱為澆道，最后到多點把熔化金屬導(dǎo)入型腔的稱為閘道。除此之外，還有稱為排放口的澆注系統(tǒng)延長段，它為合成氣體和置換空氣排放到大氣提供通道。 型腔通常大于所需尺寸以允許在金屬冷卻到室溫時收縮。這通過把型模做得大于所需尺寸來達到。為解決收縮效應(yīng)，一般而言型模做得比所需尺寸大，必須考慮線性因素并作用于各個方向。收縮余量僅僅是近似的，因為準確的余量是由鑄件的形狀和尺寸決定的。另外，鑄件的不同部分也可能需要不同的收縮余量。砂型鑄件一般表面粗糙，有時還帶

30、有表面雜質(zhì)和表面變異。對這類缺陷采用機加工(最后一道工序)的余量。 一般而言，砂型鑄造作業(yè)的典型階段包括(如圖3.2所示)：1. 制作型模。做成用于在型砂中形成型腔的形狀。2. 同時還要制作砂芯。這些砂芯用粘結(jié)砂做成，等鑄件完成后將被打碎取出。3. 型砂與膨潤土之類的添加劑充分地混合以增強連接及整體強度。4. 型砂在型模周圍成形，并根據(jù)需要安放閘道、澆道、冒口、排放口和澆注杯等。通常要采取壓緊步驟來保證良好的覆蓋和堅固的鑄型。安放砂芯來制成鑄件的凹形結(jié)構(gòu)或內(nèi)部特征。為了以后鑄模匹配還要用到定位銷。對大質(zhì)量鑄件可能需要加入冷卻物來使其較快冷卻。5. 取走型模，將鑄模烘焙以增加強度。6. 匹配上下

31、鑄模，做好澆鑄金屬的準備。7. 金屬在熔爐或坩堝中預(yù)熱到高于液化溫度的一個合適范圍內(nèi)(不希望金屬在澆鑄完成前凝固)。確切的溫度要根據(jù)應(yīng)用場合嚴格控制。在此期間還要進行排氣和其它處理步驟，例如去除雜質(zhì)(即熔渣)。可以加入一定量原先是這種金屬鑄件的廢料再融化10%是適當?shù)摹?. 將金屬緩慢而連續(xù)地注滿型模。9. 隨著熔化金屬的冷卻(幾分鐘到幾天)，金屬收縮體積減小。在此期間熔化金屬可能從冒口回流供給零件以保持其形狀不變。10. 在零件開始凝固其內(nèi)部形成固態(tài)金屬的小型樹枝狀結(jié)晶期間金屬性能被確定，同時也產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。如果零件以恒定速率冷卻得足夠緩慢，最終零件將相對均質(zhì)并釋放內(nèi)應(yīng)力。11. 一旦零件在

32、共析點以下完全凝固，可以不考慮金屬的最后性能而將其取出。這時可以簡單地打碎砂型并取出零件，但零件表面會有大量型砂粘附著，內(nèi)部還有實心的砂芯。12.大量的剩余型砂和砂芯要通過機械敲擊零件來去除。其它的選擇還有采用振動臺、噴砂/噴丸機、手工作業(yè)等等。13. 最后零件要用刀具、噴槍等切掉澆道閘道系統(tǒng)，這樣就接近最終形狀了。再用磨削作業(yè)去除多余的部分。14. 通過機加工將零件切削到最終形狀?？赡苓€要用清洗作業(yè)去除氧化物等。熔模鑄造 熔模鑄造也稱為失蠟加工。這是最古老的制造工藝之一。大約在5,000年前的法老王時代，埃及人就用它制造黃金飾品(因此而得名投資)。復(fù)雜的形狀能被高精度地制造。另外較難機加工或

33、制作的金屬都能用此工藝。它還能用于生產(chǎn)一般制造技術(shù)無法生產(chǎn)的零件，例如有復(fù)雜形狀的渦輪葉片或必須耐得住高溫的飛機零件。 制作鑄型的型模采用石蠟或其它一些能被融化掉的材料做成。石蠟型模浸泡在耐熱漿里，讓它覆蓋型模并形成外殼，然后使其變干。重復(fù)這個浸泡、變干的過程直至獲得足夠的厚度。完成后把整個型模放在烤箱里融化石蠟。這樣就做成了能填充熔化金屬的鑄型。由于這種鑄型是環(huán)繞整塊型模形成的(無需像傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝那樣拔模)，能制作十分復(fù)雜的零件和浮雕。石蠟型模本身能用立體制版或類似的模型復(fù)制這可以采用計算機立體模型原版制作。 對較低熔化溫度而言，用于耐熱漿的材料是石膏作粘合劑和用粉末狀硅石作耐溫材料的

34、混合物。對較高熔化溫度而言，則采用硅線石或氧化鋁硅酸鹽作耐溫材料、無水硅酸作粘合劑。根據(jù)最后所需光潔度也可采用硅線石和乙烷基硅酸鹽。這樣生成的鑄?？芍苯佑糜诒”阼T件或通過將其放在較大容器內(nèi)用更多耐熱漿加強。 在正要澆鑄之前，將型模預(yù)熱到約1,000(1,832)以去除剩余石蠟、硬化粘合劑。在預(yù)熱的型模中澆鑄也能保證型模完全充滿。 澆鑄可采用重力、壓力或真空條件來實現(xiàn)。當使用壓力時必須注意滲透性，以便在澆鑄的同時讓空氣逸出。 一般公差可能為長度的0.5%，小尺寸可能低到0.15%。雖然通常尺寸的鑄件重量范圍為200g到約8kg(7oz到15lb)，但實際可從幾克到35kg (0.1oz to 8

35、0lb)。對容易鑄造的合金而言，通常壁厚約為1mm到0.5mm(0.040 0.020 in.)。 可以用于鑄造的材料類型有：鋁合金、青銅、工具鋼、不銹鋼、鎢鉻鈷合金、鎳基合金和貴金屬。采用熔模鑄造的零件常常不需要進一步加工，因為熔模鑄造能達到精密的公差。離心鑄造 離心鑄造(圖3.3)作為一個種類包括了離心鑄造、半離心鑄造和離心法鑄造。離心鑄造中，永久性的型模在熔化金屬澆鑄時以較高速度(300到3,000rpm)繞其軸線旋轉(zhuǎn)。受離心力作用熔化金屬被拋向型模的內(nèi)壁，在那里冷卻后固化。這種鑄件通常為外徑處晶粒非常細小的細晶粒鑄件，能耐大氣腐蝕，典型的情況是管子。內(nèi)徑處則有較多的雜質(zhì)和內(nèi)含物，但可用

36、機加工去除。 只有圓柱形才能用此工藝生產(chǎn)。尺寸限制為直徑大到3m(10feet)、長度大到15m(50feet)。壁厚為2.5mm到125mm(0.15.0in.)。外徑公差保持在2.5mm(0.1in.)以內(nèi)，內(nèi)徑公差保持在3.8mm(0.15in.)以內(nèi)。表面粗糙度的有效值(均方根)范圍為2.5mm到12.5mm(0.10.5in.)。 可用此工藝鑄造的典型材料有：鐵、鋼、不銹鋼以及鋁、銅和鎳的合金。通過在生產(chǎn)過程中加入第二種材料能進行兩種材料鑄造。采用這種工藝制造的典型零件有：管子、鍋爐、壓力容器、飛輪、汽缸襯墊和其它軸對稱零件。 半離心鑄造：型?？梢允怯谰眯缘幕蚴窍男缘?，可根據(jù)需要疊

37、加。它的旋轉(zhuǎn)速度比離心鑄造低。零件的中心軸附近存在缺陷和孔隙，因此僅適用于能將這些機加工去除的零件。這種工藝被用于制造車輪、管嘴及類似的隨后可用機加工去除中心軸部分的零件。 離心法鑄造：離心法鑄造用于迫使金屬從設(shè)備的中心軸進入分布在圓周上的單獨型腔。它為每個型腔提供了一種增加填充壓力方法并允許再現(xiàn)復(fù)雜細節(jié)。這種方法常用于澆鑄熔模鑄型。 實型鑄造是與熔模鑄造類似的技術(shù)，但它用做型模的消耗材料是聚苯乙烯泡沫而不是石蠟。泡沫型模用難熔材料覆蓋。型模裝入整體砂模中。當金屬澆入時，泡沫材料蒸發(fā)，金屬取代其位置。它能制造沒有拔模斜度和縫脊的復(fù)雜形狀鑄件。然而由于型模的消耗特性，型模成本可能較高。最小壁厚為

38、2.5mm，公差能保持在尺寸的0.3% 之內(nèi)。表面粗糙度的有效值(均方根)能保持在2.5m至25m(0.1in.至1.0in.)之間。 重量限制從400g(1lb)到數(shù)噸。無需留拔模余量。這種工藝所用的典型材料有：鋁、鐵、鋼、鎳合金、銅合金?？梢圆捎眠@些工藝制造的零件類型有泵殼、復(fù)式接頭和自動剎車部件。 第四單元引言 鍛造是一種重要的熱成型工藝。它能用于生產(chǎn)各種形狀和尺寸、從很小到重量數(shù)噸的零件。 . 在鍛造過程中先將金屬加熱，然后施加合適的壓力使其塑性變形。通常壓力都是以由如圖4.1所示的動力錘或壓力機提供的錘擊形式出現(xiàn)。 手工鍛造工具包括各種不同形狀的錘子。在鍛造中用于支撐工件的基礎(chǔ)是鐵砧

39、。 對小到中等尺寸零件的半機械化鍛造而言，鍛錘可采用多種動力。就其一般特性而言，都象手工鍛錘一樣，它們均利用落重能量來產(chǎn)生金屬成型所需的壓力。鍛造大零件則要用到蒸汽、壓縮空氣、液力或電力驅(qū)動的鍛壓機。大型的自動化鍛機用于工程零件的批量生產(chǎn)。 錘鍛中常用的開式模鍛與閉式模鍛是有區(qū)別的。在錘鍛中零件通過錘擊輔之以相對簡單的工具成型。其中包括開式鍛模，就是不完全封閉被成型金屬的模具。錘鍛的基本操作之一就是通過錘擊使金屬伸長，促成其變細變長。手工鍛造時一般在每次錘擊后都轉(zhuǎn)過90°以充分鍛打工件并防止橫向膨脹。與伸長相反的是鐓粗，即產(chǎn)生壓縮性縮短。例如，棒料的直徑可以通過加熱和軸向錘擊而增大。

40、 更重要的是閉式模鍛，在工業(yè)上廣泛用于規(guī)模生產(chǎn)。閉式模鍛中金屬在一對鍛模之間擠壓成型。頂模通常放在鍛壓機的撞頭或鍛錘上，而底模則是固定的。兩者合在一起形成閉式鍛模。閉式模鍛能生產(chǎn)高度復(fù)雜和精確的零件，而且表面光潔度要比不用閉式鍛模的更傳統(tǒng)方法好。閉式鍛模采用特殊的耐熱、耐磨工具鋼制成。將一塊大小足以充填模腔并能稍有溢出的加熱金屬放入底模，并將頂模加壓合攏，這塊金屬便獲得該模腔的形狀。閉式模鍛用于相當小的零件大批量快速生產(chǎn)，也可用于很大的零件。對后者而言，例如現(xiàn)代噴氣飛機零件，使用能產(chǎn)生50,000噸以上壓力的巨型液力鍛壓機。 鍛造有價值的特性之一是它通過使金屬組織均勻而改善強度，因此對諸如船舶

41、螺旋槳軸之類的重型鍛件，要用能達10,000噸壓力的龐大而有力的液壓機來擠壓金屬。雖然這種液壓鍛機比落錘鍛造要昂貴得多，但它除了能給予大零件較高的強度和更均勻的組織外還有其它優(yōu)點。由于較高的壓力和擠壓作用，它比落錘鍛造噪聲及振動都小得多。由于這種情況下被鍛鋼坯重量大于30噸，人工操作是不可能的，鋼坯的所有操作都必須是機械化的。 鑄造細化金屬的晶粒組織、改善其物理性能。通過適當?shù)脑O(shè)計，可以使晶粒流動方向與實際使用時的主應(yīng)力方向一致。如圖4.2所示，晶粒流動的方向就是在塑性變形期間結(jié)晶排列的方向。鍛件的物理性能(如強度、延展性和韌性)遠好于基礎(chǔ)金屬，因為基礎(chǔ)金屬的晶粒是無序排列的。 鍛件各部分是連

42、貫一致的，沒有孔隙、空洞、雜質(zhì)及其它缺陷。因此像機加工之類的精加工工序不會受空洞的影響，因為根本就不存在。另外由于鍛件良好的表面，像電鍍或油漆之類的涂裝工序就很簡單，幾乎不需要做準備工作。 鍛造生產(chǎn)的零件具有較高的強度重量比，所以常被用在飛機結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計中。 鍛造金屬可以導(dǎo)致下列結(jié)果：增加長度、減小橫截面，稱為延伸金屬。減小長度、增加橫截面，稱為鐓粗金屬。通過用封閉鍛模擠壓，改變長度和橫截面。 這導(dǎo)致有利的晶粒流使零件堅固。常用的鍛造工藝 金屬既可熱鍛(高于再結(jié)晶溫度)也可冷鍛。 開式模鍛/手工鍛：開式模鍛或手工鍛就是操作者操縱工件在開式鍛模中反復(fù)擊打。完成的產(chǎn)品是鍛模的粗糙近似物。這就是傳

43、統(tǒng)鐵匠干的活，是較古老的制造工藝。 壓模鍛/精密鍛：壓模鍛和精密鍛是雛形模鍛的進一步改進。完成的零件與模膛更相似。 壓鍛：壓鍛通過壓力機緩慢的擠壓動作將巨大的壓力傳遞給工件。不像開式模鍛那樣需要多次擊打把壓縮能量傳遞到零件外表面，壓鍛能將力均勻地傳遞給材料的主體。這使材料性能一致，對大重量鍛件而言是十分必要的。采用此工藝生產(chǎn)的零件重量可達125kg(260lb)而長度可達 頂鍛：頂鍛通過壓縮長度增加橫截面，用于在螺栓等緊固件、柱塞及類似零件上制造頭部。 滾鍛：在滾鍛時，圓的或是扁平的棒料放在模輥之間縮小橫截面增加長度制成諸如輪軸、板簧之類的零件。這是軋鍛的基本形式。 型鍛：型鍛將圓管或圓棒強制

44、壓入鍛模，隨著圓柱形物體的被壓入其直徑減小。鍛模錘擊橫斷面使金屬向內(nèi)流動導(dǎo)致圓管或圓棒的外徑變?yōu)殄懩５男螤睢?純型/近似純型鍛 ：采用純型鍛或近似純型鍛，產(chǎn)生材料損耗的主要形式是飛邊以及隨后的機加工，如圖4.3所示。齒輪毛坯材料損耗為70% ，而飛機結(jié)構(gòu)零件的材料損耗甚至達90% 。純型鍛和近似純型鍛工藝通過制作精密模具并生產(chǎn)鍛模斜角很小(小于1°)的零件能使材料損耗最小化。此類工藝通常可以省去或減少機加工。從模具的角度而言這些工藝是相當昂貴的，需要資金投入。因此這些工藝只有對目前很浪費的生產(chǎn)過程，在材料節(jié)約足以補償模具成本的大量增加時才是合理的。鍛模設(shè)計的考慮因素如果可能分模面應(yīng)沿

45、著單一平面，否則就順著零件輪廓方向。分模面應(yīng)經(jīng)過零件中心，而不要靠近上下邊緣。如果分模面不能在單一平面，利用設(shè)計的對稱性來減小側(cè)向推力不失為一種好方法。分模面上任意點與主分模面的夾角應(yīng)小于75°。如同大多數(shù)成型工藝，如果不是非用不可，盡量避免采用凹槽，因為凹槽會使零件難以取出。應(yīng)提供盡可能大的倒角和半徑以幫助材料在鍛造過程中流動。銳角會增加鍛件中的應(yīng)力，同時在使用時削弱鍛模。加勁肋不要過高、過窄，因為這會造成材料流動困難。 公差尺寸公差通常為正，大約取為該尺寸的0.3%，并圓整到較大的0.5mm(0.020in.)。鍛模磨損公差為側(cè)向公差(平行于分模面)，對銅合金大約為+0.2% ，

46、對鋁和鋼大約為+0.5%。鍛模的閉合公差處于開閉的方向上，范圍從對較小鍛件其投影面積150cm2(23in.2)取為1mm(0.040in.)，到較大鍛件其投影面積6,500cm2(100in.2)取為6.25mm(0.25in.)。鍛模的配合公差是為了允許上模能根據(jù)下模替換。 制造良好的鍛件必須有合適的滑潤劑?；瑵檮Ψ乐构ぜ匙″懩：苡杏?，還可以作為絕熱體幫助減少鍛模磨損。 第五單元 粉末冶金(圖5.1)采用燒結(jié)工藝將金屬粉末制成各種各樣的零件。金屬粉末放在封閉的金屬腔(模具)中在壓力下被壓實。被壓實的材料置于爐內(nèi)燒結(jié)，在高溫下爐內(nèi)環(huán)境可控，金屬粉末熔合形成固體。在燒結(jié)前可以進行二次擠壓作

47、業(yè)(再擠壓)以改善壓實狀態(tài)和材料性能。 粉末冶金是一種高度發(fā)達的制造可靠鐵或非鐵零件的方法。通過混合元素或合金粉末并在模具中壓實混合物，再燒結(jié)或在環(huán)境可控爐內(nèi)加熱制成最終形狀。 材料 大多數(shù)用固定模壓制的結(jié)構(gòu)件都是鐵基的。粉末可以是單一元素、預(yù)先合金或部分合金。諸如鐵、銅之類的單一元素粉末較容易被壓得相對密度較高、生產(chǎn)具備足夠強度的壓制物供燒結(jié)處理，但是無法制造出很高強度的燒結(jié)零件。 預(yù)先合金粉末比較硬、不容易壓實，因此需要較高的擠壓力來產(chǎn)生高密度的壓制物。然而它們能生成高強度燒結(jié)材料。如果用單一元素粉末生產(chǎn)均勻材料需要很高溫度和較長燒結(jié)時間，也可用預(yù)先合金。最好的例子是不銹鋼，因含有鉻和鎳成

48、分，所以粉末冶金必須用預(yù)先合金才經(jīng)濟。 部分合金粉末是一種折衷的方法。單一元素粉末，例如鐵與2%的銅(重量百分比) 混合均勻，經(jīng)部分燒結(jié)后銅微粒粘附到鐵微粒上而沒有產(chǎn)生充分擴散的粉末卻保留了粉末的形態(tài)。用這種方法混合物中單獨粉末的可壓縮性得以維持，在運送和使用期間結(jié)合將不會分離。 另一種類似的技術(shù)是把小百分比的合金元素“粘合”到鐵微粒上。這種“粘合”技術(shù)已成功用于將碳引入結(jié)合物，一種防止碳分離并起塵的技術(shù)，生產(chǎn)所謂的“清潔”粉末。 通過將大量的粉末放入模具成型為零件或物品，然后合成為內(nèi)有微粒的冶金結(jié)合物。提升溫度擴散工藝被稱為燒結(jié)，有時還輔之以外界的壓力來達到目的。雖然在燒結(jié)過程中可能會有少量

49、液態(tài)出現(xiàn)，但材料決不是全熔化。燒結(jié)可以被看作是把微粒焊接成初始的有用形狀。 作為普遍規(guī)律，隨著密度的增加機械和物理性能均改善。因此選擇何種粉末冶金方法來制作零件取決于其所需的性能級別。許多零件只需理論全密度的8590%而其它的則需全密度才能滿足要求。 有些零件，尤其是襯套式軸承常用銅及其合金制作，控制多孔性程度的意義重大，因為這些孔隨后要填充潤滑劑。 還好有多種合成技術(shù)可供選擇。冷單向擠壓 單一元素金屬，或極小顆粒的預(yù)先合金粉末與潤滑劑(一般是鋰硬脂酸鹽，重量百分比0.75%)混合，然后在金屬模具中施加壓力比如600MPa (87,000lb/in.2)擠壓。 冷擠壓能保證被壓制或“未加工”的

50、零件尺寸十分精確，因為它被精確地按模具的尺寸和形狀成型。 這種技術(shù)的缺點之一是由于微粒/微粒和模壁/微粒間的摩擦效應(yīng)，零件不同部位的壓實密度存在差異。典型的軟鐵零件壓制密度為7.0g/cc，即大約是理論密度的90%。如果需要較高的壓實密度則壓實壓力要顯著提高，因為大型壓力機成本較高并且在較高壓力下模具強度要更高這樣就不合算。冷均衡擠壓 金屬粉末裝入均衡受壓的橡膠膜或金屬罐內(nèi)，其所受外壓力在各個方向都是均勻的。由于壓力是均衡的，所以壓制零件密度是均勻的。必須采用不規(guī)則形狀粉末微粒為壓制零件提供足夠的未加工強度。然后放入合適的環(huán)境中燒結(jié)成所需產(chǎn)品。 通常這種技術(shù)只用于制作諸如棒料、坯段、薄板及粗糙

51、成型零件之類的半成品，所有這些都需要大量進一步加工才能生產(chǎn)出最終尺寸精確的零件。此外使用經(jīng)濟工作壓力的產(chǎn)品不是充分致密的，一般需要增加諸如熱擠壓、熱軋或鍛之類的額外工序來使材料達到全密度。燒結(jié) 燒結(jié)就是通過把粉末壓制物加熱使鄰近的微粒熔合在一起的工藝，它能生成比粉末壓制物機械強度更好的固體物。微粒的“熔合”導(dǎo)致零件密度增加，因此該工藝有時被稱為致密化。還有一些工藝如熱均衡擠壓，將壓實和燒結(jié)工藝合并為單一步驟。 零件壓實后通過燒結(jié)爐。一般有兩個加熱區(qū)，第一個去除潤滑劑，第二個溫度更高的區(qū)域讓粉末微粒之間擴散并結(jié)合。根據(jù)不同材料的化學成分，燒結(jié)的環(huán)境包括真空狀態(tài)也各不相同。例如精確的環(huán)境控制可使鐵

52、/碳材料生成特殊碳化物和機械性能。 根據(jù)材料和燒結(jié)溫度的不同，零件的密度在燒結(jié)過程中也會改變。因為尺寸的變化可以通過了解并調(diào)節(jié)擠壓及燒結(jié)參數(shù)進行控制，所以零件尺寸幾乎無需校正就能滿足尺寸公差?？梢钥吹皆诤芏嗲闆r下所有使用的粉末都包含在制成品中，廢料損失僅產(chǎn)生于需要輔助機加工時。 熱均衡擠壓 粉末通常封裝在金屬容器內(nèi)有時也裝在玻璃容器內(nèi)。把容器抽真空，粉末抽氣是為了防止材料在合成階段和密封時被殘留氣體污染。再加熱并施加均衡壓力足以使容器和粉末都塑性變形。 粉末致密率取決于該粉末在選定溫度和壓力下的屈服強度。中等溫度下粉末的屈服強度仍然較高，因此需要較高壓力使其在經(jīng)濟時間內(nèi)致密化。對鐵合金典型的數(shù)值為1120和100MPa。由于很高溫度下材料的屈服強度較低，因此只需較低壓力就能擠壓。采用玻璃容器時可用大氣壓力(15psi)