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热处理四把火---金属***成型

金属热处理有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称“四把火”。

一、第1把火——退火：

1、退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部***达到 平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作***准备。

2、退火的目的：

①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种***缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。

②软化工件以便进行切削加工。

③细化晶粒，改善***以提高工件的机械性能。

④为***终热处理(淬火、回火)作好***准备。

二、第二把火——正火：

1、正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效 果同退火相似，只是得到的***更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为***终热处理。

2、正火的目的：

①可以消除铸、锻、焊件的过热粗晶***和魏氏***，轧材中的带状***;细化晶粒;并可作为淬火前的预先热处理。

②可以消除网状二次渗碳体，并使珠光体细化，不但改善机械性能，而且有利于以后的球化退火。

③可以消除晶界的游离渗碳体，以改善其深冲性能。

三、金属热处理的第三把火——淬火：

1、淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。

2、淬火的目的：

①、提高金属成材或零件的机械性能。例如:提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。

②、改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。

四、金属热处理的第四把火——回火：

1、回火为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于 710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。

2、回火的目的：

①、减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。

②、调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。

③、稳定工件尺寸。通过回火可使金相***趋十稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。

④、改善某些合金钢的切削性能。

不锈钢喂料生产之混炼时的粘结剂与粉末的选择及重要性

金属喂料的生产是金属***成形行业不可或缺的组成部分，因为工艺技术要求***原料必须为一定大小的均匀颗粒，而不能直接使用粉末。因此，喂料生产对整个行业来讲非常必要。目前大部分金属喂料都有***的供应商，有些比较有实力的大型工艺使用商也在喂料生产领域积极探索，试图降低生产成本的同时生产出适合更多适合自身生产需要的喂料。说到喂料生产就不得不提混炼，混炼是喂料生产的第1步，它是使金属粉末表面包覆一层粘结剂，使得金属粉末和粘结剂组成均匀一致混合料的过程。为了达到表面光洁度（有的产品甚至要求达到镜面效果，如苹果的Logo产品）和去毛刺的要求，往往都会增加研磨、抛光、喷砂等表面处理工艺。业内人士都知道混炼对喂料生产很重要，但却并不是所有人都能系统知道哪些因素会影响到混炼效果，今天小编就和大家一起从粉末与粘结剂配比和加料顺序的角度了解一下。

为什么要重视金属粉末与粘结剂的配比呢?这是因为喂料性能的好坏不会在混炼过程中体现出来，而是会在后续的***成形工艺中间接影响***效果和制品的***终性能。在进行混炼时就要考虑到***成形的难易程度和脱粘后的变形情况。

首先要确定金属粉末和粘结剂的搭配比例，当粘结剂比例过大时，会减小喂料的粘度，使金属粉末颗粒间的接触减弱，造成后续脱除粘结剂时变形严重或坍塌;粘结剂比例过小时，喂料的粘度虽然提高，但是容易形成空隙，不容易***，而且脱粘后制品容易裂纹或开裂。适宜批量生产,重要应用于出口产品,有公差产品,其加工工艺稳固,操作上也相对简略。

对于不同的金属粉末，其混炼时选择的粘结剂种类也不同，配比自然也不同。一般要按照粘结剂和粉末密度算出其质量比，按照这个比例来进行配比。捏合机是由一对互相配合和旋转的叶片（通常呈Z形）所产生强烈剪切作用而使半干状态的或橡胶状粘稠塑料材料能使物料迅速反应从而获得均匀混合搅拌的设备。有些人还试图在喂料生产时加入表面活性剂，实验表明这会降低粘结剂对粉末的湿润性，减少粘结剂的使用量，进而提高金属喂料中金属粉末的装载量。

对于混炼时粉末和粘结剂的加入顺序也有比较严格的规定，加料的顺序一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末。这样能防止低熔点组元的气化或分解，分批加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩急增，减少设备损失。

综上，金属喂料生产的重要环节是混炼，而影响混炼效果的主要因素是粘结剂和金属粉末的配比和加入顺序，因此进行科学配比和加料对金属喂料的生产至关重要。

粉末***成型技术弯道超车

粉末***成型适用不锈钢，铁基合金，磁性材料，钨合金，硬质合金，精细陶瓷等系列。所制备的零件广泛应用于航空航天工业、汽车业、兵工业、***器械、机械行业、日用品等领域。那么粉末***成型和其他成形工艺特点的比较，哪个更具优势呢?

　　(一)与传统粉末冶金工艺比较

　　粉末***成型作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有常规粉末冶金方法无法比拟的优势。MIM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽，外螺纹，锥形外表面，交叉通孔、盲孔，凹台与键销，加强筋板，表面滚花等等，具有以上特征的零件都是无法用常规粉末冶金方法得到的。下表列出了几种主要MIM粘结剂体系的优缺点：热塑性粘结剂一般由高分子聚合物、低分子物质以及必要的添加剂组成（石蜡基粘结剂、油基粘结剂等分类是根据低分子物质来区分的）。

　　(二)与比精密铸造比较

　　精密铸造对于熔点相对较低的金属或合金，精密铸造也可以成形三维复杂形状的零件。但对于难熔金属和合金、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等却无能为力，这是精密铸造的本质所决定的。另外，对于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密铸造是十分困难或不可行的。

　　(三)与机加工比较

　　传统机械加工法，近来靠自动化而提升其加工能力，在效率和精度上有极大的进步，但是基本的程序上仍脱不开逐步加工(车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等)完成零件形状的方式。

　　机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法，但是因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有些零件无法用机械加工完成。相反的，粉末***成型可以有效利用材料，形状自由度不受限制。对于小型、高难度形状的精密零件的制造，粉末***成型工艺比较机械加工而言，其成本较低且效率高，具有很强的竞争力。MIM技术弥补了传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺憾，并非与传统加工方法竞争。粘结剂是MIM技术的核心，MIM与常规粉末冶金方法相比的一个重要差异即粘结剂含量高。粉末***成型技术可以在传统加工方法无法制作的零件领域发挥其特长。

荷兰公司用金属3D打印制造超级摩托车电机冷却

荷兰超级摩托车制造商Electric Superbike Twente与金属3D打印公司K3D合作，为其电动自行车的电机生产新的冷却外壳。这是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金属组件，在此前的产品开发中，他们意识到使用传统技术生产的电机冷却外壳并不适合高性能摩托车，因此双方在设计第二辆电动摩托车后不久就开始合作。对于混炼时粉末和粘结剂的加入顺序也有比较严格的规定，加料的顺序一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末。

传统制造的局限性

超级摩托车团队的技术经理Feitse Krekt 评论说：“首辆超级摩托车的冷却外壳由多个部件组成，这些部件使用传统的生产方法，如车削和铣削，很难生产。对于这些生产方法，需要大量的材料，因此***终产品变得非常沉重。而且另外一个问题是，由于车削过程，壁厚需要高于常规，我们无法尽可能***地冷却电动机。金属粉末冶金是一种利用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结制成金属或合金零部件的技术。所以，电机的功率低于预期，有时需要放慢速度以使电动机不会过热。”

因此，超级摩托车决定联系K3D，K3D是荷兰一家从Additive Industries购买了MetalFab1 金属3D打印机的公司，自2016年以来已生产超过35,000种产品。

△用于生产冷却外壳的MetalFab1 3D金属打印机

K3D的首席技术官Jaap Bulsink解释说，使用K3D生产的部件使他们能够享受传统制造技术无法提供的设计自由，“由于采用薄壁设计，内部通***有***佳的冷却性能，只有金属3D打印才能实现***设计自由度。重要的是，该部件的设计重量***轻。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今***热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。该部件打印非常准确，无需任何后处理即可直接使用。”

这不是3D打印初次用于制造电动摩托车。总部位于德国的BigRep已经制造出功能齐全的3D打印电动摩托车，但该自行车仅用于设计目的，目前还不是一种可行的商业产品。金属粉末***成型技术工艺与传统工艺相比，具有精度高、***均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物***器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵工及航空航天等工业领域。另外，宝马今年早些时候推出了3D打印概念车架，用于BMW S1000RR运动自行车。

电动超级摩托车目前正在组装，之后将于2019年5月24日在荷兰恩斯赫德进行测试并***终***。