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粉末冶金美国MPIF标准35_甜梦文库
粉末冶金美国MPIF标准35
目 录范围-----------------------------------------------------------------------------------1 注释与定义-----------------------------------------------------------------------------2 铁与碳钢--------------------------------------------------------------------------11 铁―铜合金和铜钢------------------------------------------------------------------13 铁一镍合金和镍钢------------------------------------------------------------------15 预合金化钢(即以前的低合金钢)------------------------------------------------------17 混合低合金钢----------------------------------------------------------------------19 烧结硬化钢------------------------------------------------------------------------21 扩散合金化钢----------------------------------------------------------------------23 渗铜铁和渗铜钢--------------------------------------------------------------------25 不锈钢-300 系列合金--------------------------------------------------------------- 27 不锈钢-400 系列合金--------------------------------------------------------------- 29 铜和铜合金------------------------------------------------------------------------31 软磁合金--------------------------------------------------------------------------33 工程技术资料--------------------------------------------------------------------------35 淬透性----------------------------------------------------------------------------36 轴向疲劳--------------------------------------------------------------------------37 滚动接触疲劳(RCF)-----------------------------------------------------------------38 切削性----------------------------------------------------------------------------39 热膨胀系数(CTE)-------------------------------------------------------------------40 断裂韧度--------------------------------------------------------------------------40 耐蚀性----------------------------------------------------------------------------41 铁基粉末冶金材料水蒸气氧化--------------------------------------------------------42 确定粉末冶金零件的准则------------------------------------------------------------44 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版粉末冶金结构零件材料标准发布：1965 发布：1965 修订：，，，1997， 及 修订： ，，，1997，
及 ，范围为给设计与材料工程师提供制定粉末冶金材料技术条件所需要的资料，特发布 MPIF 标准 35。标 准 35 包含了粉末冶金结构零件材料标准、 粉末冶金自润滑轴承材料标准、粉末锻造零件材料标准以及 金属注射成形产品材料标准。这些粉末冶金材料都是粉末冶金零件制造业开发出来的。本文所涉及的 标准 35 的这一部分是关于结构零件常用的粉末冶金材料标准。这个标准不适用于粉末冶金自润滑轴 承、粉末锻造(P/F)或金属注射成形产品。鉴于材料的通用性，同样材料可能出现在几个标准中，例如 一些结构材料也可能用于轴承应用中，反之亦然。根据在一般工业应用中粉末冶金材料的不同种类， 对这个标准的每一节又分为若干小节。注意，在每一小节开头都说明了该种材料的特性。 采用任何 MPIF 标准都是完全自愿的。MPIF 标准的发布与采用具有普遍意义。MPIF 标准是为消 除生产方与买方之间的争执和为了有助于买方选用适合其特定产品的材料而设计的。现有的 MPIF 标 准在任何方面都不妨碍 MPIF 的任一成员或非成员采用 MPIF 标准中未包括的材料或试验方法制造或 销售产品。这类材料在市场上是可以买到的。 这些标准的出版并不妨碍任何专利权的有效性，而且， MPIF 没有义务保证任何人可利用标准阻 止侵犯任何专利证或不承担任何责任。 MPIF 与其任何成员都不承担因是否采用任何 MPIF 标准而产生的任何责任。另外，MPIF 对于由 任―供应商提供的符合达到任何最小值或标准值的，任何标准的任何产品，或对于依据任何标准进行 的任何试验或其他方法得到的结果都不承担责任。 MPIF 标准都要定期审查，而且可能会修订。使用者要注意参考最新版本。新的、经审定的材料 与性能数据可能会定期地在 MPIF 网站上公布。在出版的版本之间，要得到这个标准下一版中将发表 的数据，请登录 www.mpif.org。 为避免产生概念不清或误解，买方与生产方都应在制造粉末冶金零件之前，就下列条件达成协议：最 小强度值，牌号选择，化学组成，验收试验，标准性能值及制造工艺，因为它们都可能影响零件的应 用。――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第1页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版注释与定义最小值概念对于粉末冶金结构零件材料， MPIF 采用了最小强度值概念。在粉末冶金零件设计中可能会使用 这些强度值。 应该注意的是， 粉末冶金工艺可在很宽的材料范围内获得等同的最小强度值。通过改变化学组成、 粉末颗粒形状、材料密度和(或)制造工艺都能获得等值强度，这是粉末冶金技术的一个重大优势。 为了帮助粉末冶金零件用户选择材料，除了最小强度值外，材料标准中还列出了其他性能的标准 值。从而，就使用户能够为某种具体零件选择和规定正确的粉末冶金材料与最合适的性能。标准中规 定了所列材料的限定值的数据和在工业生产工艺条件下可达到的力学性能的标准值。采用这个标准中 指定的以外的工艺措施时，可改变物理与力学性能及使用性能特征。为了选择一种使材料性能和成本 的可行性皆处于最佳状态的粉末冶金结构零件材料，重要的是零件用户应与粉末冶金零件生产厂讨论 零件的用途。最小值对于烧结状态的粉末冶金结构材料，是用屈服强度值(MPa)(0.2％残余变形法)来表示最小值。 对于热处理(淬火与回火 )状态的粉末冶金结构材料，采用的是以极限抗拉强度 (Ma)表示最小值。 当粉末冶金材料进行热处理时，抗拉强度与硬度皆增高；可是，材料的失效不一定总是能达到 0.2％残 余变形时的屈服点。但是，对于热处理状态的材料，其极限抗拉强度近似等于屈服强度。(见热处理与 烧结硬化)。 关于软磁材料是用矫顽磁场的最大值 Oe×10 来表示的。 为制定本标准， 采用的拉伸性能，都是用为鉴定粉末冶金材料的性能专用制备的拉伸试样测定的。 由大批量生产的零件用切削加工制备的试样和用为鉴定粉末冶金材料专门制备的个别试样测定的拉伸 性能值可能不同。(关于拉伸试验试样更详细的情况见 MPIF 标准 l0)。” ? 制订粉末冶金材料技术条件时“最小值”的意义何在? “推荐的表示最小强度值的方法，是粉末冶金零件的生产方和用户用生产的首批零件和相互商定的 对零件加载方法，用过静态或动态力学验收试验的一种方法。例如，根据某一零件的设计，破坏载荷 应大于某一力。倘若在验收试验中破坏载荷大于了规定的力，就证明超过了最小强度值。也可用首批 零件进行实际使用试验和证明合格。为确定未来各生产批量的最小破坏力，可分别测定静态或动态的 断裂载荷，并对这些数据进行统计分析。在以后的批量生产中，只要大于最小断裂力，就证明符合规 定的强度。 也可用拉伸或抗弯试样来测定材料的验收强度。试样和零件应是同一批材料，和零件自身的密度 相同，并和生产的零件是一同进行烧结与热处理的。当零件的尺寸比试样大得多时，这种方法不大可 靠。若选用抗弯试样作为鉴定对象时，生产方和用户必须对最小强度值取得一致意见，因为测定的横 向断裂强度值可能小于表中所列的标准值。 用由零件自身切削加工的试样来证明最小性能是最不理想的方法。对于小型零件或热处理的粉末 冶金零件，用由零件本身切削加工的试样来测定零件的材料性能特别困难。 若采用这种方法生产方和用户必须对从零件上切取试样的部位取得一致意见。在形状复杂的多台 面粉末冶金零件中各处的密度和强度可能不同， 这是需要的。在这个技术规范中报告的拉伸性能数据， 对于硬化态试样的尺寸为：标距截面直径为 4.83mm、长度为 25.4mm，而对于烧结态，是基于试样是 按照 MPIF 标准 10 图 1 所示：压制态试样厚度为 3.56mm。若采用其他尺寸的试样，必须分别证明达 到等效结果才行。 利用 MPIF 标准 35 规定粉末冶金材料的技术条件， 意味着除非粉末冶金零件的生产方法和用户另 有协议，材料必须达到标准中规定的最小强度值。显然，倘若最小强度值是用试样测定的，则试样必 须具有粉末冶金零件生产方说规定的尺寸和其它特性，同时它是为鉴定该材料在和零件相同的生产条 件下专门制备的(见材料性能)。标准值对于标准中列出的每一种粉末冶金材料，除强度值外，还列出了诸如密度、硬度、伸长率等性能――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第2页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版的标准值，这些性能值中的某些或全部对于具体应用可能是重要的。所列密度的标准值都是利用力学 性能的平均值和密度的关系曲线用内插法与外推法求出的。力学性能的数据是来源于实验室对在工业 生产条件下试验试样烧结与热处理的研究结果。 列出标准值仅仅是为了一般指导。不得将标准值看作是最小值。当用普通制造工艺可达到所列之 性能标准值时，依据为鉴定性能而选取的零件部位或所采用的具体制造工艺标准值可以稍有差异。在 制订技术条件之前，粉末冶金零件用户与制造方应该对所需要的每一种材料就“标准值”项中列出的各 种性能值进行充分地讨论。除以最小值表示之外，对于设计的每一种粉末冶金零件，都应根据预定的 用途，分别确定所需的标准性能值。化学成分每一种材料的化学组成表中，都列出了主要元素的最小与最大质量百分含量。“其它元素”包括在 其它元素总量之中， 并以最大百分含量来表示。其中也可能包括有为特殊目的而添加的其它微量元素。 每一种材料的化学组成表规定的都是未进行含浸油、含浸树脂、水蒸气处理或其它类似处理的基本材 料的化学组成。力学性能力学性能数据表明了由密度与化学组成都符合列出的标准的试样可预期的力学性能的最小值与标 准值。应该说明，这份标准中所列举的力学性能都是用鉴定材料专门制备的和在工业生产条件下烧结 的专用试样测定的。冲击能量(无凹口，夏氏)和横向断裂强度的数据都是用为此目的设计的标准试样 测定的。(关于更详细的情况，见 MPIF 标准 40 与 41)。 热处理试样的硬度值首先给出了表观硬度值。 其次， 适用的话， 给出了微小压痕硬度值。 将以 HRC 表示的微小压痕硬度值都转换成了载荷为 l00g(0.981N)的 Knoop 微小压痕硬度测量法。(见 MPIF 标准 51)热处理对于化合碳含量≥0.3％的铁基粉末冶金零件，为了增高强度、硬度及耐磨性，可进行淬火硬化与 回火。材料中碳与其它合金元素有效结合及材料密度决定了在任何给定的淬火条件下可淬硬的程度。 用淬火硬化可得到的微小压痕硬度值为 650HKl00g(56HRC)和更高的值(锉刀硬度)。 关于铁基粉末冶金零件的热处理和(或)渗碳工艺，推荐于保护气氛气体或真空中进行。不推荐采 用盐浴，因为这可能发生表面吸收盐和随后盐又渗出，以及材料产生内部腐蚀。低密度零件渗碳时， 可能会渗透，而密度较高(7.0g／cm3 或更高)的零件渗碳时可能形成一渗碳层。为了保证达到规定的含 碳量，必须对渗碳的工艺过程进行控制。(关于更详细的情况，见 MPIF 标准 52)。 为了获得更高的温度和耐久性，淬火后需进行回火或消除应力；通常是依据断面厚度按 1 inch (25.4mm)于温度下回火 l h。鉴于获得表面硬度的回火温度不一定能得到最佳强度性能，因此，必须在 硬度和像冲击能量之类的性能之间进行综合考虑。在决定最终硬度的因素中，回火温度是一个主要因 素。烧结硬化实际上，一些粉末冶金材料在烧结后冷却期间可以淬硬，称之为烧结硬化。在混入有铜的预合金 化镍、钼及锰钢的情况下特别是这样，对于马氏体不锈钢，情况也是这样。为获得最高强度与耐久性， 硬化后需要进行回火或消除应力。表面粗糙度粉末冶金材料的总体表面粗糙度与表面反射能力取决于密度、模具状态及后续作业。常规的轮廓 测定仪读数给出的表面粗糙度是错误印象，因为粉末冶金材料的表面和一般铸锻材料的切削或磨削表 面的状况不同。一般读数计得的是切削加工表面的峰与谷，而粉末冶金零件是一连串为大小不同孔隙 断开的平面构成的很平的表面。 粉末冶金零件的有效表面平整度比铸锻零件的磨削或磨削与抛光的表面要好。用后续作业，诸如 复压、珩磨、抛光或研磨可进一步改进表面粗糙度。产需双方必须在考虑到零件最终用途的条件下， 商定对表面粗糙度的要求和测量方法(关于详细的情况，见 MPIF 标准 58)。显微组织可将粉末冶金零件的显微组织分析作为一种诊断手段，它可揭示对粉末冶金生产过程极为重要的 烧结程度和其它冶金信息。兹将对大部分粉末冶金材料一般适用的一些检测简要介绍如下。关于具体 材料的评定见材料的有关小节。――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第3页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版在选取显微结构分析用的粉末冶金零件磨片时，对于镶样与研磨最好选取一平行于压制方向的内 部平面。粗研磨与细研磨应一直进行到估计所有孔隙都被打开为止。孔隙所占面积百分率代表了零件 的密度。例如，一相对密度为 80％的密实零件，磨片中孔隙所占的面积为 20％。 对于具有连通孔隙度的粉末冶金零件，在制备显微组织分析试样时，可含浸以液态环氧树脂。这 将有助于防止磨片研磨或抛光时孔隙变形。 粉末冶金零件往往首先在未腐蚀状态下进行检测。在一烧结正常的粉末冶金零件中，于200×下很 少或看不到原颗粒界。孔隙愈圆，材料的强度、延性及冲击强度就愈高。 对一含少量镍与铜和铁与碳的混合粉，依据珠光体所占面积百分率可大致判断化合碳含量。对于 含 Cu 量低于 5％的 Fe-Cu-C 合金，珠光体为 100％时，大体上相当化合碳含量为 0.8％。较少量的珠 光体意味着化合碳含量成比例地减少。在粉末冶金镍钢中，即使是仅含 2％~4%(质量分数)Ni，富 Ni 区都将占相当大的面积百分数。在估计珠光体所占面积百分数时，这些应予扣除。不要将富镍区和铁 素体相混淆。通常应避免表面脱碳，因为脱碳会减低材料的硬度与耐磨性。倘若粉末冶金零件的含碳 量为 0.6％~0.9％，只要表面层的含碳量低于 0.6％，就表明已发生脱碳。表面微量脱碳问题不大，但 若脱碳层大于 0.25mm，则必须证明它对材料功能无害才行。(见 ASTME1077 测量脱碳深度)。 热处理的铁基粉末冶金零件，其显微组织通常为马氏体与细珠光体的混合物。对于淬透性差的粉 末冶金镍钢与碳钢尤其如此。发现细珠光体含量为 10％~35％的零件抗拉强度最高。预合金化钢由于 淬透性好，通常全部为马氏体。形成碳化物网络会使淬硬零件中的马氏体脆化，这通常是要避免的。 在粉末冶金零件 0.127mm 厚的表层中含有微量碳化物通常没有问题。 微量的残余奥氏体可韧化马氏体 组织，一般没有问题。鉴于在使用过程中，残余奥氏体可能转变成脆性的马氏体，因此，通常要避免 较高百分含量的残余奥氏体。 在制备显微组织分析用磨片时，推荐采用下列腐蚀剂和工艺规程。含碳的铁基粉末冶金零件一般 于 2％的硝酸乙醇腐蚀液或浓苦味醇液 (含苦味酸 3％~5％的酒精 )中进行腐蚀。奥氏体不锈钢可用 glyceregia(10mlHNO3 ，20mlHCl，30ml 甘油)，涂抹 1~2min 进行腐蚀。30min 后溶液报废。也可使用 硫酸铜盐酸腐蚀剂(10gCuSO4，50mlHCl，50mlH2O)，涂抹 5~60s。为了显示青铜中细晶粒簇中的晶界 ， 可用在 2gK2Cr2 O7、4ml 浓 NaCl 溶液、8mlH2SO4 、100mlH2O 的混合液中涂抹 10~20s 进行腐蚀。为了 显示青铜中富铜区的红色，可用 4％FeCl3 与水的溶液涂抹 10~20s 进行腐蚀。对于腐蚀青铜，可用 5mlNH4 OH、3 滴 H2 O2 及 5mlH2 O 的溶液涂抹 20s 进行腐蚀。这种溶液不稳定，使用 20min 后必须更 换。对于腐蚀锌白铜，也可用 K2Cr2 O7 溶液进行腐蚀。粉末冶金材料代号表示方法在粉末冶金结构零件的场合，粉末冶金材料代号表示方法与标号是按照化学组成和以 103psi 表示 的最小强度来规定具体材料。例如，FC-0208-60 是一种粉末冶金铜钢材料，其名义组成为 2％Cu 和 0.8％化合碳，在烧结状态下最小屈服强度 60×103psi(410MPa)。 代号系统为标明任何一种标准粉末冶金材料的化学组成与最小强度值提供了一种简便方法。这个 代号系统是在工业上已建立的系统基础上，用外加 2 位或 3 位数字后缀来表示最小强度以替代表示密 度范围的后缀字母。对于每一种标准材料，密度都是作为标准值给出的。 这个标准与它的修订版中的代号表示方法仅只适用于 MPIF 标准中采用的粉末冶金材料。为了避 免混淆，指定的 MPIF 代号系统仅只用于 MPIF 标准中规定的材料不得用于表示非标准材料。这个标 准的注释、性能值及其它内容皆不适用于任何其它材料。 在代号系统中，前缀字母代表材料的一般类别。例如，前缀“CT”表示铜(c)与锡(T)，即青铜。 前 缀 字 母 代 号 FL 预合金铁基材料(不包括 不锈钢) FN 铁―镍或镍钢 FS 铁硅 FX 铜熔渗铁或钢 FY 铁磷 G 游离石墨 M锰 N镍A铝 C铜 CT 青铜 CNZ 锌白铜 CZ 黄铜 F铁 FC 铁―铜或铜钢 FD 扩散合金钢 FF 软磁铁P铅 S硅 SS 不锈钢(预合金化的) T锡 U硫 Y磷 Z锌――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第4页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版前缀与数字代号前缀字母后的数字表示材料组成。 在非铁金属材料中，数字代号中的前两位数字表示主要合金组元的百分含量。后二位数字表示次要 合金组元的百分含量。 为了改进材料的切削性，在非铁合金系统中有时添加有第三种合金元素铅。这时，铅将仅只在前缀 中以字母“P”来表示。铅或任何其它次要合金元素的百分含量都不包括在数字中，而是在每一种标准 材料的“化学成分”中予以说明。 粉末冶金非铁金属材料代号例解如下： %主要合金个元素 粉末冶金锌白铜 基本元素 CNZP ― 18 16 最小屈服强度 ―13%次要合金个元素关于铁基材料，主要合金元素(除化合碳外)都包括在前缀字母代号中。其它元素都不包括在代号中， 而是在每一种标准材料的“化学成分”中予以说明。主要合金元素的百分含量用数字代号的前二位数字 表示。 铁基材料的化合碳含量用数字代号的后二位数字表示。 在各个化学成分表中都表明了每一种合金的 含碳量的极限。 冶金化合碳的范围已用代号系统表明。对于很好确定铁素体珠光体显微组织的烧结粉末冶金钢，可 用金相来估计化合碳水平。对于容许含碳量很低的(&0.08％)组成，推荐用分析的方法(ASTME1019)测定 总碳含量。 注释：当在金相上不能清楚地测定珠光体对铁素体之比时，诸如对于由预合金化基粉或扩散―合金 化粉末制作的热处理的钢和材料，则实际上，不能用一般金相方法测定化合碳。推荐这些材料的含碳量 以用燃烧法(ASTME1019)测定的总碳含量进行报告。在报告中应说明使用的试验方法，而且要是冶金化 合碳或总碳含量。在许多材料的总碳含量接近化合碳含量时，游离石墨与其他含碳材料将会使总碳含量 高于化合碳含量，从而就有可能是总碳含量超过了规定的材料的化合碳含量。 铁基粉末冶金材料代号例解如下： %主要合金个元素 粉末冶金镍钢 基本元素 FN ― 02 05 %化合碳 最小屈服强度 ― 35对于粉末冶金不锈钢和粉末冶金预合金化低合金钢，他们的数字代号皆代之以来源于美国钢铁学会 合金代号系统的改进型式，例如：SS-310L-15，FL-HT 。 当为了创制混合低合金钢或烧结硬化钢，预合金化钢粉用添加元素粉改性时，采用“字母―数字” 标志符，例如，FLN-4205-40，FLN2-4405-12HT 或 FLN4C-4405-60。倘若预合金化组成基粉进行了改性 (由于一种或二种元素的增加或减少而略微发生变化)，则在表示材料的代号中，紧挨着预合金化牌号的 前 2 位数字之后添加一数字标志符，例如：FLC-48108-50HT 。 和其它粉末冶金材料一样，后缀的数字表示规定的以 103psi 表示的最小强度值。 在软磁合金的场合，因为磷含量通常小于 l％，所以对铁―磷合金的表示方法有所不同。为了较精确 地表示磷的名义含量，代号中的名义磷含量都乘了 100，和用这个数字作为代号的前 2 位数字。因为不 需要碳，后 2 位数字仍然为“00”。例如，铁-0.45％磷合金的表示方法为：FY-4500。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第5页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版粉末冶金材料代号表示法实例 材料 粉末冶金青铜 粉末冶金锌白铜 粉末冶金锌白铜 粉末冶金黄铜 粉末冶金黄铜 粉末冶金铁 粉末冶金钢 粉末冶金铜钢 粉末冶金镍钢 粉末冶金铜熔渗铁 粉末冶金铜熔渗钢 粉末冶金磷铁 粉末冶金不锈钢(奥氏体) 粉末冶金不锈钢(马氏体) 粉末冶金4600 钢(预合金化的) 粉末冶金4200 钢(混合低合金) 化学组成(％) Cu-90，Sn-10 Cu-64，Ni-18，Zn-18 Cu-64，Ni-18，Zn-16，Pb-2 Cu-90，Zn-10 Cu-78，Zn-20，Pb-2 Fe-99，C-0.2 Fe-98，C-0.8 Fe-96，Cu-2，C-0.8 Fe-96，Ni-2，C-0.5 Fe-78，Cu-20 Fe-77，Cu-20，C-0.8 Fe，P-0.45 AISI316(改性的) AISI4l0(改性的) AISI4600(改性的)，C-0.5 AISI4200(改性的)，Ni-1.5，C-0.5 材料的全部代号，组成及最小强度 (10 3psi) CT-1000-13 CNZ-1818-17 CNZP-1816-13 CZ-l000-11 CZP-2002-12 烧结态 热处理态 F-0000-20 F-0008-35 F-0008-85HT FC-0208-60 FC-0208-95HT FN-0205-35 FN-HT FX-2000-25 FX-2008-60 FX-2008-90HT FY-4500-20W SS-316Nl-25 SS-4l0-90HT FL-4605-45 FL-HT FLN-4205-40 FLN-HT后缀数字代号后缀二或三位数字表示的是以103psi表示的最小强度值。关于最小强度值，粉末冶金 零件用户可根 据粉末冶金材料的化学成分来预计。对于烧结态材料，强度为抗拉屈服强度值；而对于热处理态材料， 则强度指的是极限抗拉强度值。(见最小值，第2页)。后缀字母代号后缀数字后出现代号“HT”表示该材料是经过淬火硬化与回火的。而且，表示的强度是以 103psi表 示的极限抗拉强度。 在软磁合金的场合，后缀表示的不是屈服或抗拉强度，而是最大矫顽磁场(Oe值的10倍)和字母标志 符表示的是最小密度，如下： 标志符 U V W X Y Z 最小密度(g/cm3 ) 6.5 6.7 6.9 7.1 7.3 7.4例如，最小密度为 6.9g/cm3 和矫顽力为 2.3Oe 的纯铁材料的表示法为 F-0000-23W。最小密度为 7.1g/cm3 和矫顽力为 2.0 Oe 的铁-0.45％磷合金的表示方法为 FY-4500-20X。牌号选择在选择特定的材料牌号之前，必须慎重分析零件设计与其最终用途，其中包括尺寸公差、零件设计 与模具设计分析。另外，还应考虑到成品零件要求的最终性能，例如静态与动态荷载、耐蚀性、耐磨性、 切削性、钎接性、压力密封性及与应用有关的其它任何要求。建议在最终牌号选择之前，产需双方就上 述各方面进行讨论。(见 MPIF 出版的粉末冶金设计手册)。验收试验极力推荐在需方和粉末冶金零件生产方之间建立检验和/或破坏性试验方法，以保证实际的粉末冶金 零件能满足设计意图。可能的话，应将这种试验和零件的实际功能联系起来，例如齿轮齿的破断载荷、―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第6页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版压溃试验、拉力试验等。粉末冶金零件生产方和买方都可能需要使用专用夹具或部件。检验值的确立应 通过生产批量的实际试验来确定。建议在工程图上标注的材料规范中将上述试验补充列入。化学分析粉末冶金材料的化学组成是用标准分析试验方法测定的，诸如光辐射光谱、原子吸收光谱、电感耦 合等离子体光谱、X-射线荧光或滴光/gravimeter(见 ASTM 相当试验方法)。关于元素碳、氮、氧或硫， ASTME1019 叙述了合适的燃烧―红外线吸收与惰性气体熔化法。ASTME1019 关于碳的方法，测定的是 总碳含量，其中可能包含冶金化合碳(钢中)，以及游离碳(诸如烟灰、油或石墨)。对于烧结的结构钢，可 用金相根据铁素体与珠光体的显微组织来估计冶金化合碳。对于容许含碳量很低(&0.08％)的组成，推荐 采用测定总碳含量的方法。倘若化学组成对产品应用具有关键作用，则在审查合同时，生产方与买方应 共同商定适当的分析试验方法。密度密度以 g/cm3 表 示 。 “干密度”是未经含浸处理的粉末冶金零件单位体积的质量。 “湿密度”是用油 或其它非金属材料含浸处理过的粉末冶金零件单位体积的质量。通常，结构零件的密度报告干密度，而 轴承的密度报告经充分含浸处理的湿密度。 一般采用的计算方法如下：D=AρW B-C+EAρW=B-（C-E）式中：D―密度，g/cm3； A―未经含浸处理的试样在空气中的质量，g； B―含有试样在空气中的质量，g； C―含油试样浸于水中称重的质量，g； E―悬挂丝或筐在水中的质量，g； ρw―在试验温度下水的密度，g/cm3 。注 1：质量 A、B 及 C 应称量到不大于 0.1%。 注 2：称量试样时，应在水中添加(容积)0.05％~0.1％的湿润剂，以将称量试样时水的表面张力影响减小到最低限度。 注 3：通常，水的密度接近于 1g/cm 3；在通常的 19-22 试验温度下，较精确的密度为 0.998g/cm 3。(较详细的情况， 见 MPIF 标准 42)。粉末冶金零件的密度可能不同，从而可能使力学性能有差异。在工程图上应标出关键部位。横向断裂强度横向断裂强度是根据抗弯强度公式算出的，使一给定尺寸试样断裂所需之力，以 MPa 表示。将试样 支承在二端附近，在支承的固定中心线之间的中间施加载荷。根据破断时载荷值可计算横向断裂强度如 下：3×P×LS=2×T2×W×1 1000式中：S―横向断裂强度，MPa； P―破断载荷，N； L―试验夹具支承构件间距离，mm；(通常为 25.4mm)； T―试样厚度，mm； W―试样宽度，mm。 严格的讲，这个强度公式仅只对非韧性材料有效；可是，它可广泛用于断裂前弯曲的材料，而且可 用于确定可比较的强度。材料的这种数据皆包括在这个标准的标准性能之中。(更详细的情况，见 MPIF 标准 41)。冲击能量冲击能量是用一次冲击使试样折断所吸收的能量大小来计算的，单位为 J。在粉末冶金最广泛应用 的是无缺口夏比试样。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。极限抗拉强度极限抗拉强度(MPa)是在平行于试样长轴的方向施加拉力时，试验试样抗断裂的能力。它等于最大―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第7页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版载荷除以原始的横截面面积。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。屈服强度屈服强度(MPa)是在拉伸的应力―应变曲线上按比例材料达到 0.2％永久变形时的载荷除以原始的横 截面面积。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。伸长率伸长率(塑性)用原始标距长度(通常为 25.4mm)的百分率表示，拉伸时，倘若试样断裂发生在标距长 度之内，其是根据断裂后标距长度的增长来测定的。伸长率也可用装在拉伸试样上的断裂伸长计来测量。 记录的应力―应变曲线显示的是总的伸长率(弹性与塑性)。为得出塑性伸长率，必须从总的伸长率中减 去 0.2％屈服强度时的弹性应变。压缩屈服强度压缩屈服强度(MPa)是于其下材料具有规定的永久变形的应力。 0.1％永久变形是利用夹子在伸长计 上用直径 9.53mm×长 26.7mm 试样测定的。 对于数据表中列举的某些热处理的钢， 合金的淬透性不足以使直径为 9.53mm 的试验试样全部淬硬。 鉴于数据表中列举的热处理钢淬硬性的差异，对于压缩屈服强度的数据只有直径 9.53mm 的截面是合适 的。通常，较小的横截面具有较高的压缩屈服强度，由于淬透性的影响，较大的横截面强度要低 一些 。 因拉伸屈服试样的横截面比压缩屈服试样小，所以，在拉伸与压缩屈服强度的数据之间不可能有直接对 应关系。抗剪强度用中空扭试样测定了少量粉末冶金钢合金(烧结的与热处理的)的抗剪屈服强度。结果发现，抗剪屈 服强度等于这些材料的抗拉屈服强度的 55％，这证实了为铸锻钢所规定的比率。) 宏观硬度(表观) (当采用一般压痕硬度试验机时，将粉末冶金零件的硬度值称为“表观硬度”，因为它表示的是基体硬 度加孔隙度的影响。表观硬度测定的是压痕抗力或表面变形抗力。对于测量粉末冶金材料表观硬度推荐 的程序如下： A、确定测定的部位。 B、除去压头与支承表面上可能影响压痕硬度读数的任何毛刺。 C、除掉所有反常的硬度读数，每个零件得出 5 个硬度读数的最小值。 D、求出 5 个硬度读数值的平均值。 E、将平均结果报告到最接近的整数。 鉴于制成的粉末冶金零件中密度可能存在差异，在订购零件的工程图上应规定出关键表观硬度测量 部位。产需双方应就测试的每个零件商定硬度、测量程序及硬度标尺，诸如 HRB 或 HRC 。鉴于抛光或 切削加工可能会使孔隙闭合，从而可能影响硬度读数，因此，产需双方应规定与商定表面状态。(更详细 的情况，见 MPIF 标准 43)。微小硬度压痕微小硬度压痕是用显微硬度以努氏(HK)或维氏(HV)压头测定的。这时，由于消除了孔隙度的影响， 测定的是组织的真实硬度，从而，是一种磨蚀与附着磨损抗力的量度。为了与其它材料相比较，可将微 小压痕硬度的测定值转换为等效洛氏硬度值。 将努氏硬度转换为 HRC 时一定要当心，因为 ASTME140 中列出的转换图表都是基于 500gf 载 荷 ， 而对粉末冶金材料推荐的载荷是 100gf。必须报告显微组织的状况。为了显露全部孔隙，要将试样抛光， 并且要轻微腐蚀，以观察显微组织中的相和确定硬度压痕的位置。 倘若压头压在未闭合的孔隙中，金刚石印痕边缘将呈曲线状，因此该读数必须废弃。鉴于和无孔隙 材料相比，数据趋于分散，建议最小要测定 5 个压痕，弃去异常读数，取其余读数的平均值。(更详细的 情况，见 MPIF 标准 51)。疲劳极限与疲劳强度疲劳强度(MPa)是在规定的循环次数下，可承受的未失效的最大交变应力，除非另有说明，每一循 环的应力都应是交变的。对于列举的每一强度值都应说明可存活的循环次数。疲劳极限是在循环次数无 限的条件下可承受的应力，因此，不给出循环次数。对于粉末冶金铁基材料，和锻轧钢材一样，可将平 滑的无凹口试样在 R．R．Moore 试验机上经受 107 次循环的疲劳强度认为可承受无限次循环，从而，可 用来表示疲劳极限(也叫做耐久极限)。 粉末冶金非铁金属材料都不能承受时间无限的 107 次循环的最大疲 劳强度，所以这些应力极限仍然仅仅是 107 次循环的疲劳强度。这个标准中的疲劳极限都是对旋转弯曲―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第8页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版疲劳强度数据进行统计分析求出的。鉴于可用来分析的数据点数有限，这些疲劳极限都是作为 90％存活 应力确定的，即 90％试验试样在 107 次循环下可以存活的疲劳强度。弹性常数这个标准中的弹性常数数据都是根据共振频率试验测定的。这些值也可用力学试验方法获得。和这 三个弹性常数相关的方程如下：υ= E -1 2G杨氏模量(E) (E)杨氏模量(GPa)是在材料的比例极限之下，拉伸或压缩应力的法向应力对相应应变之比。剪切模量(G) (G)剪切模量(GPa)是在材料的比例极限之下，剪切应力对相应剪切应变之比。泊松比(υ) ( )泊松比是在材料的比例极限之下，由均匀分布的轴向应力导致的横向应变对相应轴向应变之比的绝 对值。软磁合金这个标准中包括软磁材料在DC磁化状态下测定的4种特性。这些特性皆示于曲线图并说明如下： Bm是在特定的磁化场中测定的材料的最大感应强度。关于这个标准，Bm值是在15Oe磁化场中测定的。 Br是磁化场从施加的最大磁化场减小到0后，材料中残留的剩余磁化强度。 Hc是磁感应强度减小到0时，材料中残留的矫顽磁场或磁场。 μmax 是起始磁化曲线的最大斜率。 最大磁导率，μma x 磁感应，B 剩磁感应强度，Br 最大磁感应强度，Bm-H 矫顽磁场，HC施加的磁场，H-B 理想的磁滞曲线 参考书：SoftMagnetism,FundamentalsforPowderMetallurgyandMetalInjectionMold ing,ChamanLall ,MetalPowderIndustriesFederation,1992.p.11―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第9页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版SI 单位数据都是依据英制单位测定的，按照 IEEE/ASTMSI10 转换成了 SI 单位。技术资料(见 35 页)淬透性(见 36 页) 轴向疲劳(见 37 页) 滚动接触疲劳(RCF)(见 38 页) 切削性(见 39 页) 热膨胀系数(CTE)(见 40 页) 断裂韧性(见 40 页) 耐蚀性(见 41 页) 铁基粉末冶金材料的水蒸气处理(见 42 页) 确定粉末冶金零件准则(见 44 页)可比较的标准ASTM 与 ISO 都发布有关粉末冶金结构零件与软磁零件的标准。ASTM 的结构零件是根据 MPIF~35 改编的，而且采用的是 MPIF 的命名系统。 ISO 标准则提供了关于各种粉末冶金材料的信 息。 ASTMB783 铁基粉末冶金结构零件材料标准规范。 ASTMB823 非铁金属粉末冶金结构零件材料标准规范。 ASTMA811 用粉末冶金技术制造软磁铁零件材料标准规范。 ASTMA839．软磁用粉末冶金铁一磷零件材料标准规范。 ASTMA90450Ni 一 50Fe 粉末冶金软磁零件材料标准规范。 ISO5755 烧结金属材料规范。 IEC4．04_8―9 软磁材料标准规范。 更多的粉末冶金材料和性能都在开发中。适当时，数据将在这个标准以后的版本中公布。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第10页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁与碳钢这一小节讲的粉末冶金材料都是由除碳外不含其它合金元素的元素铁粉制造的。材料特性这些材料都是用压制-烧结，由添加或不添加石墨的铁粉混合粉制造的，添加石墨是为了引入碳。当 最终密度为7.0g/cm3 或更高时，可采用压制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用烧结铁(F-0000)通常用于轻载荷结构零件，也可用于强度不是关键但需要自润滑的结构零件。高密 度烧结铁可用于软磁应用。 在需要中等强度和硬度及兼具切削性(钻削、攻丝、车削、铣削等)的地方，主要采用粉末冶金碳钢 (F-0005)。 对于中等载荷， 可采用含碳量较高的烧结钢(F-0008）。F-0008的切削性比F-0005差 。 F-0008与F-0005 材料都可进行热处理，以提高强度与耐磨性。为了延长贮存时间，封闭孔隙及提高硬度，还可进行水蒸 气处理。所有密度等于或低于7.0g/cm3 的铁和钢材料，当要求自润滑性能时，都可进行浸油处理。显微组织烧结组织的化合碳含量可由金相根据珠光体所占面积百分数来进行估计。100％珠光体约等于0.8％化合 碳。碳在铁中溶解迅速，在1038℃保温约5min，通常就看不到未化合的碳了。 烧结铁和烧结碳钢的化学组成(％)材料牌号 F-0000 F-0005 F-0008 Fe 余量 余量 余量 C 0.0~0.3 0.3~0.6 0.6~0.9其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第11页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁与碳钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料代号 屈 服 极限 MPaF- -20 70 100 140标准值(B) 拉伸性能 极限 强度 MPa120 170 260弹性 常数 伸长率 (25.4m m) ％1.5 2.5 7.0屈服强 度(0.2 ％) MPa90 120 170杨氏 模量 GPa105 120 160泊松 比无缺 口夏 比冲 击能 量 J4 8 47横向 断裂 强度 MPa250 340 660压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa110 120 130硬度 宏观 (表观) 洛氏40HRF 60 80微小 压痕疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa46 65 99密 度g/cm3 6.1 6.7 7.30.25 0.25 0.28N/DF-
-25 F-0005-50HT -60HT -70HT100 140 170 340 410 480170 220 260 410 480 550120 160 190&1.0 1.0 1.5 &0.5 &0.5 &0.5105 115 135 115 130 1400.25 0.25 0.27 0.25 0.27 0.274 5 7 4 5 5330 440 520 720 830 970125 160 190 300 360 42025HRB 40 55 20HRC 22 25N/D60 80 100 160 190 2206.1 6.6 6.9 6.6 6.8 7.0(D)58HRC 58 58F-
-30 -35140 170 210 240200 240 290 390170 210 240 260&0.5 &0.5 &1.0 1.085 110 115 1400.25 0.25 0.25 0.273 4 5 7350 420 5l0 690190 210 210 25035HRB 50 60 70N/D80 100 120 1705.8 6.2 6.6 7.0F-0008-55HT -65HT -75HT -85HT380 450 520 590450 520 590 660(D)&0.5 &0.5 &0.5 &0.5115 ll 5 135 1500.25 0.25 0.27 0.274 5 6 7690 790 900 1000480 550 620 69022HRC 28 32 3560HRC 60 60 60180 210 240 2806.3 6.6 6.9 7.12007年版 审定：1994，修正： 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； （D)对于热处理的材料，屈服强度与极限抗拉强度大体上相等； （E)热处理(HT)材料的回火温度为177℃。 N/D：没有测定。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第12页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―铜合金和铜钢这里所讲的粉末冶金材料都是由添加或不添加石墨粉(碳)的元素铁粉与元素铜粉的混合粉制造的。 不管材料是以烧结态还是热处理态使用，每一种组成的比例取决于所要求的强度水平。材料特性鉴于烧结时石墨很容易扩散到铁粉颗粒基体中，所以 0.8％或更高化合碳含量是可以达到的。添加铜 粉是为了提高材料的强度、硬度及耐磨性。用热处理还可以进一步提高材料的耐磨性。当最终密度为 7.0g/cm3 。或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结来制造。应用粉末冶金铁―铜合金和铜钢材料广泛用于制造中等强度的结构应用。材料的含铜量通常为 2％。当 需要后续切削加工时，化合碳含量不得高于 0.5％。为提高材料的强度与耐磨性，这一类材料还可以进行 热处理。当需要耐磨性最高而不适于进行热处理时，推荐采用含铜量较高(5％)的材料。为了在使用者进 行自润滑，密度低的零件可进行浸油处理。显微组织混合于铁粉中的铜粉于 1082℃左右溶化，在铁粉颗粒之间流动并流入小孔隙中，从而有助于钢的烧 结。正常烧结的含铜量为 2％的合金材料中很少或没有未熔化的铜。铜的百分含量高时，铜将以单独相 存在。铜溶于铁中，但不会渗透到铁粉颗粒心部。当铜粉颗粒熔化时，其扩散或迁移后将遗留下相当大 的孔隙，这些孔隙将在材料中保留下来，在显微组织中很容易看出来。 铁―铜合金和铜钢的化学组成(％)材料牌号 FC-0200 FC-0205 FC-0208 FC-0505 FC-0508 FC-0808 FC-1000 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cu 1.5-3.9 1.5-3.9 1.5-3.9 4.0-6.0 4.0-6.0 7.0-9.0 9.0-11.0 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.3-0.6 0.6-0.9 0.6-0.9 0.0-0.3其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第13页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―铜合金和铜钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 极限 MPa FC- -21 -24 FC- -40 -45 FC-0205-60HT -70HT -80HT -90HT FC- -50 -60 FC-0208-50HT -65HT -80HT -95HT FC- -50 FC- -60 FC-0808-45 FC-7 年版 审定：1994 修订：，2007 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N/D：没有测定 210 280 340 280 340 410 310 140 210 280 340 410 340 450 550 660 100 120 140 170 210 240 280 310 410 480 550 620 极限 强度 MPa 170 190 210 230 240 280 340 410 480 550 620 690 240 340 410 520 450 520 620 720 300 400 490 400 470 570 380 210 标准值(B) 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 140 160 180 200 240 280 3l0 340 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.5 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &0.5 &0.5 &1.0 &0.5 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 95 115 115 135 95 115 120 150 110 105 130 140 85 115 120 155 105 120 130 150 85 115 120 90 115 130 95 95 025 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.27 0.25 0.25 0.25 0.28 0.25 0.27 0.27 0.27 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.27 0.27 0.27 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 6 7 7 8 &3 4 7 10 3 5 6 7 &3 3 7 9 3 5 6 7 4 6 7 4 5 6 4 5 横向 断裂 强度 MPa 310 350 390 430 410 520 660 790 660 760 830 930 410 620 860
850 690 830
压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 120 140 160 180 240 280 310 340 390 490 590 660 280 310 340 380 400 500 630 720 340 370 400 400 430 470 430 230 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换 算的) 洛氏 60HRF 65HRF 26HRB 36HRB 37HRB 48 60 72 99HRB 25HRC 31HRC 36HRC 50HRB 61 73 84 20HRC 27 35 43 5lHRB 62 72 60HRB 68 80 65HRB 60HRF 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 70 72 80 87 90 100 140 210 190 210 230 260 90 120 160 230 170 210 240 280 114 152 186 152 179 217 144 80 密度g/cm3 6.0 6.3 6.6 6.9 6.0 6.3 6.7 7.1 6.2 6.5 6.8 7.0 5.8 6.3 6.7 7.2 6.1 6.4 6.8 7.1 5.8 6.3 6.7 5.9 6.3 6.8 6.0 6.0N/DN/D(D)58HRC 58 58 58240 310 380 450N/D(D)60HRC 60 60 60250 320 390 340 410 480 340 180N/DN/DN/D N/D―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第14页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁一 镍 合 金 和 镍 钢这里所讲的粉末冶金材料是由元素铁粉、元素镍粉与石墨粉(碳)的混合粉制造的。镍的添加量一般 为l％~4％。不含碳者称之为铁―镍合金。 使用的每一种元素粉的比例取决于所要求的强度水平和材料是于烧结态还是热处理态使用。 适当时， 还可混入其他合金元素(如钼)，但必须在所示的其它元素范围之内。材料特性在常规工业烧结条件下，和碳不同，镍不可能完全扩散到铁基体中。形成的多相冶金组织含有富镍 相，其可以显著改进材料的韧度、拉伸性能及淬透性。当材料的最终密度为 7.Og/cm3 或更高时，可用压 制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用通常，粉末冶金镍钢用于需要兼顾硬度、耐磨性及冲击性能并可进行热处理的结构零件。显徽组织混合于铁粉与石墨粉混合粉中的细镍粉，在通常烧结时不可能充分扩散。烧结态镍钢的金相组织显 示出浅色富镍奥氏体区，针状马氏体或围绕在其边缘的贝氏体。在高于1149℃的高温下烧结时，富镍奥 氏体区的体积百分含量将减小。在热处理态，富镍区为浅色，其心部为奥氏体，周围为针状马氏体(在放 大1000×下观察)。这种多相组织是正常的。基体是马氏体，细珠光体含量为0％~35％(具体取决于淬火 速率)。 铁―镍合金和镍钢的化学组成(％)材料牌号 FN-0200 FN-0205 FN-0208 FN-0405 FN-0408 Fe 余量 余量 余量、 余量 余量 Ni 1.0-3.0 1.0-3.0 1.0-3.0 3.0-5.5 3.0-5.5 Cu 0.0-2.5 0.0-2.5 0.0-2.5 0.0-2.0 0.0-2.0 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.3-0.6 0.6-0.9其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第15页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―镍合金和镍钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 极限 MPa FN- -25 FN- -30 -35 FN-0205-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -40 -45 -50 FN-0208-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -45 FN-0405-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -55 2007 版 注： 240 310 380 170 240 310 550 720 900 0 240 280 310 340 550 720 900 0 140 170 140 170 210 240 550 720 900
极限 强度 MPa 170 240 280 280 340 410 480 620 830 80 310 380 480 550 620 620 830 40 280 410 620 590 760 930 0 450 550 标准值(B) 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 120 170 210 170 210 240 280 伸长率 (25.4m m) ％ 3.0 5.0 10.0 1.5 2.5 4.0 5.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 3.0 4.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.0 1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 115 140 160 115 135 155 170 115 135 150 155 170 120 135 150 160 170 120 135 140 155 170 105 140 170 105 130 140 160 170 105 135 155 0.25 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.28 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 14 27 68 8 16 28 46 5 6 8 9 13 7 11 15 22 28 5 6 7 9 11 6 20 45 5 7 9 13 18 5 10 15 横向 断裂 强度 MPa 340 550 720 450 690 860 0 20 590 720 900 0 20
0 30 520 790 1030 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 110 120 140 170 210 240 280 410 550 690 830 970 240 280 310 340 380 680 850 940 0 280 310 460 610 710 850 910 260 340 410 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换 算的) 洛氏 55HRF 75 80 44HRB 59 69 78 23HRC 29 33 36 40 63HRB 71 77 83 88 26HRC 31 35 39 42 49HRB 71 84 99HRB 25HRC 31HRC 37HRC 40HRC 67HRB 78 87 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 70 91 103 100 120 150 180 180 240 290 320 370 110 140 170 190 220 200 260 320 370 430 100 150 220 180 230 290 340 390 110 160 190密度g/cm3 6.6 7.0 7.3 6.6 6.9 7.2 7.4 6.6 6.9 7.1 7.2 7.4 6.7 6.9 7.1 7.3 7.4 6.7 6.9 7.0 7.2 7.4 6.5 7.0 7.4 6.5 6.8 7.0 7.3 7.4 6.5 6.9 7.2N/DN/D(D)55HRC 55 55 55 55240 280 310 340 380N/D(D)57HRC 57 57 57 57210 280 340N/D（D）55HRC 55 55 55 55280 340 410N/D审定：1994 修订：，2007(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 2600C。 N／D：没有测定。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第16页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版预合金化钢( 即以前的低合金钢) 预合金化钢( 即以前的低合金钢)这里所讲的粉末冶金材料是由以镍、钼、锰及铬为主要合金元素的预合金化低合金钢粉制造的。将 石墨粉混入预合金钢粉中，以提供最终材料所需的碳含量。材料特性预合金化钢粉一般用于中等―高密度粉末冶金应用。这些材料的淬透性比由元素粉末混合粉制造的 铜钢或镍钢高。当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用在需要能够进行热处理的高性能材料的场合，一般采用预合金化钢。这些合金热处理后具有高的强 度和耐磨性。显微组织烧结状态的共析产物和纯铁―碳系统的细珠光体不同。碳化物片比较粗大和先共析铁素体的配置不 能清晰确定，因此， 难以用金相来估计化合碳含量。预合金化钢中的游离铁含量可能高达5％。热处理后 ， 预合金化钢具有均匀的回火马氏体组织。预合金化钢的化学组成(％)(以前的低合金钢)材料牌号 FL-4005 FL-4205 FL-4400 FL-4405 FL-4605 FL-4805 FL-48105 FL-4905 FL-5208 FL-5305 Fe 余量 余量 余量 余置 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.4-0.7 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.6-0.8 0.4-0.6 Ni ― 0.35-0.55 ― ― 1.70-2.00 1.20-1.60 1.65-2.05 ― ― ― Mo 0.40-0.60 0.50-0.85 0.75-0.95 0.75-0.95 0.45-0.60 1.10-1.40 0.85-1.15 1.30-1.70 0.15-0.30 0.40-0.60 Mn 0.05-0.30 0.20-0.40 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.30-0.50 0.30-0.55 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0 ― ― ― ― ― ― ― ― 1.3-1.7 2.7-3.3其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大值不大于2.0%。材料代号表示法： 例：FL-4405-XX FL：预合金 44：预合金牌号 05：％碳 例：FL-48105-XX FL：预合金 48：预合金牌号 l：化学改性 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第17页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版预合金化钢(即以前的低合金钢)粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 极限 MPa FL- -45 -50 FL-4205-80HT -100HT -120HT -140HT FL- -45 -50 FL-HT -125HT -150HT -175HT FL- -45 -50 FL-4605-80HT -100HT -120HT -140HT FL- -80 -85 FL- -105 -120 450 520 550 590 520 620 720 830 240 280 310 340 550 690 830 970 240 280 310 340 690 860 0 280 310 340 550 690 830 970 极限 强度 MPa 360 400 460 500 620 760 900
460 500 760 930 0 400 460 500 590 760 900
830 930 760 860 970 1100 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 290 320 360 400 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 130 140 150 160 115 130 140 155 120 135 150 160 120 135 150 160 125 140 150 165 110 125 140 155 120 135 150 160 120 135 150 160 0.27 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 8 12 16 23 7 9 11 16 8 15 22 30 7 9 12 19 8 15 22 30 6 8 11 16 12 16 20 24 11 14 15 18 横向 断裂 强度 MPa 690 790 860 0 0 860 970 80 0 830 970 0 00 60 90 1720 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 290 320 360 390 550 760 970
360 390 930 40 290 310 360 390 630 790 960
590 660 520 600 690 790 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 140 190 220 280 210 260 300 340 140 190 220 280 230 290 330 400 140 190 220 280 200 260 320 370 190 220 250 280 190 220 260 290密度g/cm3 6.80 6.95 7.10 7.30 6.60 6.80 7.00 7.20 6.70 6.90 7.10 7.30 6.70 6.90 7.10 7.30 6.75 6.95 7.15 7.35 6.55 6.75 6.95 7.20 6.70 6.90 7.10 7.30 6.70 6.90 7.10 7.3060HRB 66 70 75 28HRC 32 36 39 60HRB 67 73 80 24HRC 29 34 38 60HRB 65 71 77 24HRC 29 34 39 83HRB 88 93 98 90HRB 20HRC 26HRC 33HRCN/D（D）60HRC 60 60 60290 320 360 400N/D(D)60HRC 60 60 60290 320 360 400N/D（D）60HRC 60 60 60480 550 600 660 590 690 790 900N/DN/D2007 版 注：审定：1994 修正：，(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (G)对于 FL-5305 材料回火温度为 204℃。 N/D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第18页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版混 合 低 合 金 钢在这里所讲的粉末冶金材料是由用镍、 钼及锰作为主要合金化元素的预合金化低合金钢 粉制造的，但在其中混入了不同数量的元素金属粉末。为提供最终材料所需要的含碳量，在 钢粉中混入了石墨粉(碳)。材料特性混合低合金钢粉一般用于中等―高密度粉末冶金应用。 这些材料比由预混合粉制造的铜 3 或更高时， 钢或镍钢具有较高的淬透性。 当最终密度为7.0g/cm 这些材料可用压制、预烧结 、 复压及烧结制造。应用混合低合金粉末冶金钢一般用于需要能够进行热处理的高性能材料。 这些合金热处理后 具有高的强度和耐磨性。显微组织在烧结状态下，共析产物和纯铁―碳系统的细珠光体不同。碳化物片比较粗大和先共析 铁素体的配置不能清晰确定，因此，难以用金相来估计化合碳含量。将元素金属粉末混合于 预合金化钢粉基粉中，形成的多相显微组织和预混合粉的与扩散合金化的钢相似。含添加铜 的合金，其烧结态组织中可能有贝氏体或马氏体。热处理后，添加镍的混合低合金钢的组织 为回火马氏体与有富镍区。 混合低合金钢的化学组成(％)材料牌号 FLN2C-4005 FLN4C-4005 FLN- 4205(以前的低合金钢) FLN2- 4400 FLN2-4405(以前的低合金钢) FLN4- 4400 FLN4-4405(以前的低合金钢) FLN6-4405(以前的低合金钢) FLNC-4405( 以前的低合金钢) Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 Ni 1.55-1.95 3.60-4.40 1.35-2.50* 1.00-3.00 1.00-3.00 3.00-5.00 3.00-5.00 5.00-7.00 1.00-3.00 Mo 0.40-0.60 0.40-0.60 0.49-0.85 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.20-0.40 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 Cu 1.3-1.7 1.3-1.7 ― ― ― ― ― ― 1.0-3.0?至少1％镍是以元素粉状混入的其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.0％ 材料代号表示法： 例：FLN2C-4005-XX FL：预合金 N：添加的主要合金元素 2：％添加元素 C：次要添加元素 40：预合金牌号 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第19页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版混合低合金钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 MPa FLN2C- -70 -75 FLN2C-HT -140HT -170HT -220HT FLN4C- -80 -85 FLN4C-HT -135HT -170HT -210HT FLN- (1) -50 -55 FLN- 4205-80HT -105HT (1) -140HT -175HT FLN2- (1) -55 -60 FLN2- 4405-90HT -120HT (1) -160HT -190HT FLN4- -85 -100 FLN4- 4405-90HT -120HT -165HT -195HT 380 480 590 690 620 830 0 340 380 410 620 830 0 310 340 380 550 720 970
550 590 790 930 0 450 480 520 720 970
极限 极限 强度 MPa 480 620 720 900 790 50 590 690 790 970 870 50 400 460 500 600 620 790 0 450 550 690 690 900 0 570 710 860 690 900
拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 450 480 520 570 （D） （D） （D）
590 620 700 900 0 360 400 430 伸长率 (25.4m m) ％ &1.0 1.0 2.0 4.0 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.5 1.0 &0.5 &0.5 &0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 0.5 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 120 135 150 170 120 135 150 170 120 135 150 170 120 135 150 170 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 9 15 22 39 7 12 18 26 14 20 33 62 11 15 22 39 8 11 18 30 7 9 12 19 7 9 16 30 5 8 14 18 7 11 16 35 8 11 16 24 横向 断裂 强度 MPa 80 20 70 30 00
0 00 860 20 00
0 80 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 380 410 450 520 690 900 0 470 500 550 670 820 940
390 410 860 80 340 380 430 480 690 860 0 380 410 480 550 720 930 1140 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 170* 210* 260* 320* 210* 310* 410* 540* 165* 230* 290* 370* 250* 330* 415* 530* 140 190 220 280 190 250 320 400 130 170 220 280 220 280 340 410 150 190 220 280 180 260 340 430密度g/cm3 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.3081HRB 84 88 93 25HRC 29 34 40 85HRB 88 94 100 22HRC 25 30 36 64HRB 70 77 83 24HRC 30 36 42 75HRB 80 85 90 28HRC 32 38 44 78HRB 83 90 98 20HRC 25 32 39N/D58HRC 58 58 58N/D55HRC 55 55 55N/D（D）60HRC 60 60 60360 400 440 480 （D） 860 0 530 650 780N/D60HRC 60 60 60N/D(D)60HRC 60 60 602007 版 审定：1994；修订：， “（1）”：以前的低合金钢； *：从轴向疲劳试验结果换算的 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (F)含添加铜的合金的冲击能量与疲劳极限可能比数据表中的值低。 (G)对于热处理的 FI,N2C 与 FLN4C 材料回火温度为 204℃。 N／D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第20页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版烧结 硬 化 钢这里所讲的粉末冶金材料是由镍、 钼及锰作为主要合金元素的预合金化低合金钢粉和元 素铜粉， 和在一些场合与元素镍粉的混合粉制造的。 为了使最终材料中具有所需要的含碳量 ， 混入了石墨粉(碳)。材料特性烧结硬化材料一般用于中等一高密度的粉末冶金应用。这些材料都具有足够高的淬透 性，使在烧结后冷却期间能够淬硬，当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制― 预烧结―复压―烧结制造。应用烧结硬化钢一般用于需要高的强度和耐磨性的场合。使用烧结硬化的好处有：可控制尺 寸、清洁及减少加工工序。烧结硬化材料难以切削加工。显微组织烧结硬化钢的显微组织主要是马氏体。 一般也发现有细珠光体、 贝氏体及残留奥氏体区 。 在含混入镍的合金中发现有富镍区。烧结硬化钢的化学组成(％) 材料牌号 FLN2-4408 FLN4-4408 FLN6-4408 FLNC-4408 FLC-4608 FLC-4805 FLC2-4808 FLC- 48108 FL N-48108(以前的FL N-4608) FLC-4908 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.5-0.7 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 Ni 1.0-3.0 3.0-5.0 5.0-7.0 1.0-3.0 1.6-2.0 1.2-1.6 1.2-1.6 1.6-2.0 3.6-5.0* ― Mo 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.43-0.60 1.1-1.4 1.1-1.4 0.80-1.10 0.80-1.10 1.30-1.70 Cu ― ― ― 1.0-3.0 1.0-3.0 0.75-1.35 1.0-3.0 1.0-3.0 ― 1.0-3.0 Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.05-0.30*：至少以元素粉末混入2％镍 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.O％材料代号表示法： 例：FLNC-4408-XX FL：预合金， NC：添加的主要合金元素 44：预合金牌号 08：％碳 FLN2-4408-XX FL：预合金 N：添加的主要合金元素 2：％添加的元素粉末 44：预合金牌号 08：％碳 FLC-48108-XX FL：预合金 C：添加的主要元素粉末 48：预合金牌号 1：化学组成改性 08：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第21页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版烧结硬化钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 MPa FLNC-4408-60HT -85HT -105HT -130HT FLC-4608-60HT -75HT -95HT -115HT FLC-4805-70HT -100HT -140HT -175HT FLC2-4808-70HT -85HT -110HT -145HT FLC-48108-50HT -70HT -90HT -110HT 410 590 720 900 410 520 660 790 480 690 970
620 760 极限 极限 强度 MPa 480 660 790 970 480 590 720 860 520 760 0 620 830
690 830 拉伸性能 屈服 强度 (0.2%) MPa 伸长率 (25.4m m) ％ &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 5 9 16 22 9 11 15 18 7 9 14 20 9 15 19 23 7 9 12 19 横向 断裂 强度 MPa 20 0 00 70 930 60 830 90 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 520 590 660 720 660 720 790 860 690 900 0 790 930 1100 (C) (C) (C) (C) 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的)(F) 洛氏 55HRC 55 55 55 55HRC 55 55 55 55HRC 55 55 55 57HRC 57 57 57 55HRC 55 55 55 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 120 180 230 290 120 180 230 290 150* 230* 300* 390* 180* 240* 295* 350* 110 160 230 290密度g/cm3 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20（D）98HRB 21HRC 25HRC 30HRC 28HRC 32 36 39 24HRC 29 34 39 25HRC 30 35 40 20HRC 26 31 37（D）（D）(D)（D）*从轴向疲劳试验结果换算的。 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (F)微小压痕硬度值和马氏体有关。倘若珠光体或贝氏体存在的话。这些相的量度一般为 25~45HRC。 (G)FLC-4805 与 FLC2-4808 材料的回火温度为 204℃。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第22页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版扩散合 金 化 钢这里所讲的粉末冶金材料是由以镍、铜及钼作为主要合金元素的扩散合金化钢粉制造的。为使最终 材料具有所需要的含碳量，在扩散合金化钢粉中混入了石墨粉(碳)。也可混入不同数量的元素粉末。材料特性扩散合金化粉末一般用于中等 ―高密度粉末冶金应用。为改造韧度与冲击性能，可添加元素镍粉。 当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结制造。应用扩散合金化钢一般用于中等―高强度结构零件。这些材料可以进行热处理，以提高强度和耐磨性。显微组织这些材料形成多相显微组织。烧结态扩散合金化钢的显微组织和镍钢相似，贝氏体及马氏体占较大 比例。热处理后，这些组织和热处理的镍钢相似。扩散合金化钢的化学组成(％) 材料代号 FD- 0200 FD-0205 FD- 0208 FD-0400 FD-0405 FD- 0408 FLDN2- 4908 FLDN4C2-4905 *：基粉是预合金化的 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.0％ Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.6-0.9 0.3-0.6 Ni 1.55-1.95 1.55-1.95 1.55-1.95 3.60-4.40 3.60-4.40 3.60-4.40 1.85-2.25 3.60-4.40 Mo 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 1.3-1.7* 1.3-1.7* Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 Cu 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 ― 1.6-2.4材料代号表示法： 例：FLDN2-4908-XX FL：预合金基体 D：扩散合金化的 N：扩散合金化的添加剂 2：％扩散合金化的添加量 49：预合金牌号 08：％碳 FLDN4C2-4905-XX FL：预合金基体 D：扩散合金化的 N、C：扩散合金化的添加剂 4、2：％扩散合金化的添加量 49：预合金牌号 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第23页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版扩散合金化钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈服 极限 MPa FD- -55 -60 FD-0205-95HT -120HT -140HT -160HT FD- -60 -65 FD- -65 FD-HT -130HT -155HT FD- -60 -65 FLDN2-
-90 -100 FLDN4C2-49 05-5 0 -60 -70 -80 2007 版 审定：1997 修订： 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N／D：没有测定 340 380 410 450 480 550 620 690 340 410 480 550 340 380 410 450 380 410 450 690 900
380 410 660 830 970 1100 极限 强度 MPa 470 540 610 690 720 900 0 540 630 710 590 710 850 760 970
760 860 570 660 810 880 590 720 860 970 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 360 390 420 460 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.5 2.0 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 125 140 150 170 125 140 150 170 125 135 150 160 125 145 165 125 145 165 120 140 155 170 125 140 150 160 125 140 150 160 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 11 16 24 38 7 9 12 15 9 12 16 23 15 27 37 7 9 14 12 18 24 30 9 12 18 27 14 15 24 50 横向 断裂 强度 MPa 900 50 50 0 00 00 0 90 90 40
压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 320 360 390 430 900 80 400 430 460 500 390 430 500 860 0 470 500 550 410 460 530 570 340 410 450 520 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 170 200 220 260 290 360 450 520 170 230 260 320 170 200 280 180 340 400 150 190 260 330 190 220 250 280 130 190 250 310密度g/cm3 6.75 6.95 7.15 7.40 6.75 6.95 7.15 7.40 6.75 6.90 7.10 7.25 6.75 7.05 7.35 6.75 7.05 7.35 6.70 6.95 7.20 7.40 6.75 6.95 7.15 7.30 6.75 6.95 7.15 7.3572HRB 76 80 86 28HRC 33 38 45 80HRB 83 87 90 80HRB 85 91 30HRC 35 42 85HRB 89 93 95 91HRB 94 98 100 85HRB 90HRB 95HRB 25HRCN/D（D）55HRC 55 55 55400 430 470 500 430 460 480N/DN/D(D)55HRC 55 55390 430 460 490 540 610 690 740 400 460 530 590N/DN/DN/D―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第24页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版渗铜铁 和 渗 铜钢这里所讲的粉末冶金材料是由铁粉和(或)铁合金粉与石墨粉(碳)的预混合粉制造的，其中的大部分 孔隙用熔渗的铜基材料进行了充填。材料特性熔渗是由熔融的低熔点金属或合金借助毛细作用充填粉末冶金压坯中的连通孔隙的一种生产工艺。 渗铜钢是用将铁粉或铁基粉(添加有或不添加石墨粉)压制成最终形状，和在烧结时用铜基材料渗入连通 孔隙中制成的。可以采用一步或两步熔渗工艺。结果形成只有粉末冶金技术才能获得的独特的钢―铜结 构。与烧结态的铁或碳钢粉末冶金零件相比，熔渗铜可改进材料的抗拉强度、伸长率、硬度及冲击性能。应用渗铜钢粉末冶金零件可于熔渗状态或热处理状态下使用。鉴于钢的组织中的孔隙为铜封闭，可避免 电镀液截留于孔隙中和以后可能会发生表面锈蚀，从而可改进材料的电镀特性。由于同样原因，对于需 要考虑压力密封的中等压力的液压应用，也可用熔渗铜的粉末冶金零件；由于减少了断续切削，切削性 得到改善。 用分别压制的零件、组装，然后通过熔渗工艺连接为一体，可将几个粉末冶金零件组合为―个整体。 用铜焊可连接熔渗的零件和锻轧金属零件。这是由于铜钎焊合金存留在被钎焊表面的界面处，而不会渗 入到烧结态粉末冶金零件中。熔渗钢零件的密封表面使得可于空气中进行高频淬火或火焰淬火使表面硬 化，而钢基体不会发生内部过分氧化。材料密度高时，对低碳基体进行渗碳或碳氮共渗后，表面可形成 一层清晰可见的渗碳层，使材料表面硬且耐磨，而心部仍是韧性的。显微组织于放大100―1000倍的显微镜下，可清楚地看出用硝酸酒精液腐蚀的或未腐蚀的试样中的富铜相。 可 测定铜相在整个零件中的分布；可指明熔渗不充分处 (若存在的话)。虽然，铜一般不会填满所有孔隙， 但由于毛细作用，铜将首先充填较小的连通孔隙。化合碳含量仅取决于铁相。渗铜铁和渗铜钢的化学组成( ％) 材料牌号 FX-1000 FX-1005 FX-1008 FX-2000 FX-2005 FX-2008 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cu 8.0―14.9 8.0―14.9 8.0―14.9 15.0一25.0 15.0一25.0 15.0一25.0 C① 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9①可由金相只根据铁相来估计化合碳； 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第25页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版渗铜铁和渗铜钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈服 极限 MPa FX-1000-25 FX-1005-40 FX-HT FX-1008-50 FX-HT FX-2000-25 FX-2005-45 FX-2005-90HT FX-2008-60 FX-2008-90HT 2007 版 审定：1994 修订：1997 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N／D：没有测定 410 620 170 310 620 340 760 170 280 760 极限 强度 MPa 350 530 830 600 830 320 520 690 550 690 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 220 340 (D) 410 (D) 260 410 (D) 480 (D) 伸长率 (25.4m m) ％ 7.0 4.0 &0.5 3.0 &0.5 3.0 1.5 &0.5 1.0 &0.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 160 160 160 160 160 145 145 145 145 145 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 34 18 9 14 9 20 11 9 9 7 横向 断裂 强度 MPa 910 40 0 00 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 230 370 760 490 790 280 410 490 480 510 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 N/D N/D 55HRC N/D 58HRC N/D N/D 55HRC N/D 58HRC 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 133 200 230 230 280 122 140 160 160 190密度g/cm3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.365HRB 82HRB 38HRC 89HRB 43HRC 66HRB 85HRB 36HRC 90HRB 36HRC―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第26页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不 锈 钢 -3 0 0 系 列 合 金这里所讲的粉末冶金材料是由预合金奥氏体不锈钢粉制造的。材料特性不锈钢通常皆用作中―高密度材料。由于是用预合金化粉，故在通常的工业烧结条件下可获得完全 均一的显微组织。 实际制造工艺对粉末冶金不锈钢的力学性能有强烈影响。较高的烧结硬度 (1149℃以上)可能增高冲 击能量、延性及耐蚀性。在氮基气氛中烧结时，由于氮合金化的影响，比在真空或氢气中烧结的强度较 高而延性较小。烧结周期也影响材料的腐蚀性状。应用一般选用不锈钢材料，是考虑到它具有好的力学性能、耐蚀性及外观。 SS-303―可切削加工的奥氏体不锈钢牌号。对于需要大量后续切削加工者，最好选用 SS-303。这种 不锈钢强度与硬度高、耐蚀性好、无磁性。 SS-304―通用的奥氏体不锈钢牌号。这种不锈钢具有好的强度性能与耐蚀性，无磁性，是一种应用 较广的通用牌号。 SS-316―一种通用的奥氏体不锈钢牌号。在粉末冶金不锈钢中，SS-316 具有最好的综合性能，其耐 蚀性优于 SS-303，对于通常应用是首选材料，无磁性。显微组织303、304 及 316 牌号不锈钢的显微组织都是奥氏体，并有一些孪晶形成的迹象。在“L”级中不应有 或只有微量的初始颗粒界、铬的碳化物、氮化物或氧化物。不锈钢-300系列合金的化学组成(％) 材料代号 SS-303NL,N2 SS-303L SS-304NL,N2 SS-304H,L SS-316NL,N2 SS-316H,L Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cr 17.0-17.9 17.0-19.0 18.0-20.0 18.0-20.0 16.0-18.0 16.0-18.0 Ni 8.0-13.0 8.0-13.0 8.0-12.0 8.0-12.0 10.0-14.0 10.0-14.0 Mn 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 Si 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 S 0.15-0.30 0.15-0.30 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 C 0.00-0.15 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 P 0.00-0.20 0.00-0.20 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 Mo ― ― ― ― 2.0-3.0 2.0-3.0 N 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03其它元素：包括为了特殊目的而添加的微量元素总量最大为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第27页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不锈钢-300 系列合金粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强 度(A)(E) 材料牌号 标准值(B) 拉伸性能 极限 强度 MPa 270 380 470 270 330 300 390 480 280 300 390 280 410 480 240 280 390 屈服 强度 (O.2%) MPa 220 290 310 120 170 260 280 310 170 120 180 230 270 310 170 140 210 伸长率 (25.4m m) ％ 0.5 5.0 10.0 17.5 20.0 0.5 10.0 13.0 10.0 23.0 26.0 0.5 10.0 13.0 7.0 18.5 21.0 弹性常数 杨 氏 模 量 GPa 105 115 140 120 140 105 115 140 120 120 140 105 115 140 120 120 140 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 0.25 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 5 26 47 54 75 5 34 75 27 61 108 7 38 65 27 47 88 横向 断裂 强度 MPa 590 680 N/D 570 N/D 770 880 N/D 590 N/D N/D 740 860 N/D 590 550 N/D 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 260 320 320 140 200 260 320 320 170 150 190 250 300 320 170 150 200 硬度 宏观 (表观) 洛氏 62HRB 63HRB 70HRB 21HRB 35HRB 61HRB 62HRB 68HRB 35HRB 30HRB 45HRB 59HRB 62HRB 65HRB 33HRB 20HRB 45HRB N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D 徽观 （换 算的) 疲劳 强度 （107 次循 环） MPa 90 110 145 105 130 105 125 160 (C) 115 145 75 95 130 (C) 90 115 最小 伸长 率 屈 极 (在 服 限 25.4 mm内) MPa % 0.0 3.0 6.0 12.0 15.0 0.0 5.0 8.0 7.0 15.0 18.0 0.0 5.0 8.0 5.0 12.0 15.0密度g/cm3 6.4 6.5 6.9 6.6 6.9 6.4 6.5 6.9 6.6 6.6 6.9 6.4 6.5 6.9 6.6 6.6 6.9SS-303N1-25 SS-303N2-35 SS-303N2-38 SS-303L-12 SS-303L-15 SS-304N1-30 SS-304N2-33 SS-304N2-38 SS-304H-20 SS-304L-13 SS-304L-18 SS-316N1-25 SS-316N2-33 SS-316N2-38 SS-316H-20 SS-316L-15 SS-316L-22 2007 版170 240 260 80 100 210 230 260 140 90 120 170 230 260 140 100 150审定：1994 修订：，2003 N1―氮合金化的。强度好，伸长率小。*于 1149℃下，在分解氨中烧结的。 N2―氮合金化的。强度高，中等伸长率。*在分解氨中，于 1288℃下烧结的。 H―碳低。强度较低，伸长率高。*于 1149℃下，在 100％H2 中烧结的。 L―碳低。强度较低，伸长率最高。*在部分真空中，于 1288℃下烧结的。 *为得到这些数据使用的生产工艺参数，可使用其他条件。 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (C)将在本标准以后的版本中给出的，在准备的补充数据； N／D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第28页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不 锈 钢 -4 00 系 列 合 金这里所讲的粉末冶金材料是由预合金化的铁素体或马氏体不锈钢粉制造的。需要时可用混入石墨粉 来控制含碳量。材料特性不锈钢一般用作中―高密度粉末冶金材料。由于使用的是预合金化粉末，故在一般的工业烧结条件 下可获得均一的显微组织。 实际的制造工艺对400系列不锈钢的力学性能有一定程度的影响。 在无氮气氛(纯氢或真空)中高温烧 结(高于1149℃)可获得最高的软磁性能。于同样条件下处理时，其腐蚀性能不如300系列不锈钢。应用一般选用400系列不锈钢是鉴于他们的磁性或热处理特性： SS-409L为焊接应用选用； SS-410L为软磁性能和耐蚀性的环境选用； SS410-90HT为兼强度、硬度及耐磨性而选用。为提高热处理性能而添加了碳。作为一种烧结硬化合 金，这种合金的性能受炉子冷却速度的控制。后续淬火与回火工艺将增高硬度，耐蚀性和切削 性都欠佳； SS-430和SS-410相比磁性能较差，但耐蚀性稍好； SS-434磁性能和SS-430相似，耐蚀性略好。显微组织410L、430及434合金在烧结状态均为铁素体。不得有原颗粒界、氧化物或碳化物的痕迹，甚至微量 残余碳或氮在显微组织中都将以晶界沉淀状出现。 410-90HT合金由烧结周期增长冷却后全部为马氏体。 也可以另外淬硬，但在任何―种情况下，为了获得最佳韧度．一船均需回火。烧结不锈钢-400 系列合金的化学成分(％) 材料牌号 SS-409L SS-409LE ① SS-4lO SS-410L SS-430N2 SS-430L SS-434N2 SS-434L SS434LCb Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cr 10.50-11.75 11.50-13.50 11.50-13.50 11.50-13.50 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 Ni ― 0.0-0.5 ― ― ― ― ― ― ― Mn 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 Si 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 S 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 C 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.25 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.03 P 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 Mo ― ― ― ― ― ― 0.75-1.25 0.75-1.25 0.75-1.25 N 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.06 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.00-0.03 Cb(Nb) 8X%C-0.8 8X%C-0.8 ― ― ― ― ― ― 0.4-0.6其它元素：包括为了特殊目的而添加的微量元素总量最大为2.0％ ①：LE-L代号，化学组成扩大了。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第29页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不锈钢-400 系列合金粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 MPa SS-410-90HT SS-410L-20 SS-430N2-28 SS-430L-24 SS-434N2-28 SS-434L-24 140 190 170 190 170 620 极 限 最小 伸长 率 (在 25.4 mm内) % 0.0 10.0 3.0 14.0 4.0 10.0 拉伸性能 极限 强度 MPa 720 330 410 340 410 340 屈服 强度 (O.2%) MPa （D） 180 240 210 240 210 伸长 率 (25.4 mm) ％ &0.5 16.0 5.0 20.0 8.0 15.0 弹性常数 杨 氏 模 量 GPa 125 165 170 170 165 165 0.25 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 泊松 比 标准值(B) 横 无缺 向 口夏 断 比冲 裂 击功 强 度 J 3 68 34 108 20 88 MPa 780 N/D N/D N/D N/D N/D 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 640 190 230 230 230 230 硬度 宏观 (表观) 洛氏 23HRC 45HRB 70HRB 45HRB 68HRB 50HRB 55HRC N/D N/D N/D N/D N/D 徽观 （换算 的) 疲劳 强度 （107 次循 环） MPa 240 125 170 170 150 150密度g/cm3 6.5 6.9 7.1 7.1 7.0 7.02007 年版审定：1994； 修订：，2007 N2―氮合金化的。强度高，中等伸长率( 于 1288℃在分解氨中烧结)； L―低碳，强度较低，伸长率最高(于 1288℃，在部分真空中烧结。避免冷却时吸收氮)； HT―马氏体，热处理的。强度最高( 与 1149℃在分解氨中烧结硬化的)。 *用于产生这些数据的制造工艺参数，可改用其它工艺条件。 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)}
粉末冶金美国MPIF标准35
目 录范围-----------------------------------------------------------------------------------1 注释与定义-----------------------------------------------------------------------------2 铁与碳钢--------------------------------------------------------------------------11 铁―铜合金和铜钢------------------------------------------------------------------13 铁一镍合金和镍钢------------------------------------------------------------------15 预合金化钢(即以前的低合金钢)------------------------------------------------------17 混合低合金钢----------------------------------------------------------------------19 烧结硬化钢------------------------------------------------------------------------21 扩散合金化钢----------------------------------------------------------------------23 渗铜铁和渗铜钢--------------------------------------------------------------------25 不锈钢-300 系列合金--------------------------------------------------------------- 27 不锈钢-400 系列合金--------------------------------------------------------------- 29 铜和铜合金------------------------------------------------------------------------31 软磁合金--------------------------------------------------------------------------33 工程技术资料--------------------------------------------------------------------------35 淬透性----------------------------------------------------------------------------36 轴向疲劳--------------------------------------------------------------------------37 滚动接触疲劳(RCF)-----------------------------------------------------------------38 切削性----------------------------------------------------------------------------39 热膨胀系数(CTE)-------------------------------------------------------------------40 断裂韧度--------------------------------------------------------------------------40 耐蚀性----------------------------------------------------------------------------41 铁基粉末冶金材料水蒸气氧化--------------------------------------------------------42 确定粉末冶金零件的准则------------------------------------------------------------44 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版粉末冶金结构零件材料标准发布：1965 发布：1965 修订：，，，1997， 及 修订： ，，，1997，
及 ，范围为给设计与材料工程师提供制定粉末冶金材料技术条件所需要的资料，特发布 MPIF 标准 35。标 准 35 包含了粉末冶金结构零件材料标准、 粉末冶金自润滑轴承材料标准、粉末锻造零件材料标准以及 金属注射成形产品材料标准。这些粉末冶金材料都是粉末冶金零件制造业开发出来的。本文所涉及的 标准 35 的这一部分是关于结构零件常用的粉末冶金材料标准。这个标准不适用于粉末冶金自润滑轴 承、粉末锻造(P/F)或金属注射成形产品。鉴于材料的通用性，同样材料可能出现在几个标准中，例如 一些结构材料也可能用于轴承应用中，反之亦然。根据在一般工业应用中粉末冶金材料的不同种类， 对这个标准的每一节又分为若干小节。注意，在每一小节开头都说明了该种材料的特性。 采用任何 MPIF 标准都是完全自愿的。MPIF 标准的发布与采用具有普遍意义。MPIF 标准是为消 除生产方与买方之间的争执和为了有助于买方选用适合其特定产品的材料而设计的。现有的 MPIF 标 准在任何方面都不妨碍 MPIF 的任一成员或非成员采用 MPIF 标准中未包括的材料或试验方法制造或 销售产品。这类材料在市场上是可以买到的。 这些标准的出版并不妨碍任何专利权的有效性，而且， MPIF 没有义务保证任何人可利用标准阻 止侵犯任何专利证或不承担任何责任。 MPIF 与其任何成员都不承担因是否采用任何 MPIF 标准而产生的任何责任。另外，MPIF 对于由 任―供应商提供的符合达到任何最小值或标准值的，任何标准的任何产品，或对于依据任何标准进行 的任何试验或其他方法得到的结果都不承担责任。 MPIF 标准都要定期审查，而且可能会修订。使用者要注意参考最新版本。新的、经审定的材料 与性能数据可能会定期地在 MPIF 网站上公布。在出版的版本之间，要得到这个标准下一版中将发表 的数据，请登录 www.mpif.org。 为避免产生概念不清或误解，买方与生产方都应在制造粉末冶金零件之前，就下列条件达成协议：最 小强度值，牌号选择，化学组成，验收试验，标准性能值及制造工艺，因为它们都可能影响零件的应 用。――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第1页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版注释与定义最小值概念对于粉末冶金结构零件材料， MPIF 采用了最小强度值概念。在粉末冶金零件设计中可能会使用 这些强度值。 应该注意的是， 粉末冶金工艺可在很宽的材料范围内获得等同的最小强度值。通过改变化学组成、 粉末颗粒形状、材料密度和(或)制造工艺都能获得等值强度，这是粉末冶金技术的一个重大优势。 为了帮助粉末冶金零件用户选择材料，除了最小强度值外，材料标准中还列出了其他性能的标准 值。从而，就使用户能够为某种具体零件选择和规定正确的粉末冶金材料与最合适的性能。标准中规 定了所列材料的限定值的数据和在工业生产工艺条件下可达到的力学性能的标准值。采用这个标准中 指定的以外的工艺措施时，可改变物理与力学性能及使用性能特征。为了选择一种使材料性能和成本 的可行性皆处于最佳状态的粉末冶金结构零件材料，重要的是零件用户应与粉末冶金零件生产厂讨论 零件的用途。最小值对于烧结状态的粉末冶金结构材料，是用屈服强度值(MPa)(0.2％残余变形法)来表示最小值。 对于热处理(淬火与回火 )状态的粉末冶金结构材料，采用的是以极限抗拉强度 (Ma)表示最小值。 当粉末冶金材料进行热处理时，抗拉强度与硬度皆增高；可是，材料的失效不一定总是能达到 0.2％残 余变形时的屈服点。但是，对于热处理状态的材料，其极限抗拉强度近似等于屈服强度。(见热处理与 烧结硬化)。 关于软磁材料是用矫顽磁场的最大值 Oe×10 来表示的。 为制定本标准， 采用的拉伸性能，都是用为鉴定粉末冶金材料的性能专用制备的拉伸试样测定的。 由大批量生产的零件用切削加工制备的试样和用为鉴定粉末冶金材料专门制备的个别试样测定的拉伸 性能值可能不同。(关于拉伸试验试样更详细的情况见 MPIF 标准 l0)。” ? 制订粉末冶金材料技术条件时“最小值”的意义何在? “推荐的表示最小强度值的方法，是粉末冶金零件的生产方和用户用生产的首批零件和相互商定的 对零件加载方法，用过静态或动态力学验收试验的一种方法。例如，根据某一零件的设计，破坏载荷 应大于某一力。倘若在验收试验中破坏载荷大于了规定的力，就证明超过了最小强度值。也可用首批 零件进行实际使用试验和证明合格。为确定未来各生产批量的最小破坏力，可分别测定静态或动态的 断裂载荷，并对这些数据进行统计分析。在以后的批量生产中，只要大于最小断裂力，就证明符合规 定的强度。 也可用拉伸或抗弯试样来测定材料的验收强度。试样和零件应是同一批材料，和零件自身的密度 相同，并和生产的零件是一同进行烧结与热处理的。当零件的尺寸比试样大得多时，这种方法不大可 靠。若选用抗弯试样作为鉴定对象时，生产方和用户必须对最小强度值取得一致意见，因为测定的横 向断裂强度值可能小于表中所列的标准值。 用由零件自身切削加工的试样来证明最小性能是最不理想的方法。对于小型零件或热处理的粉末 冶金零件，用由零件本身切削加工的试样来测定零件的材料性能特别困难。 若采用这种方法生产方和用户必须对从零件上切取试样的部位取得一致意见。在形状复杂的多台 面粉末冶金零件中各处的密度和强度可能不同， 这是需要的。在这个技术规范中报告的拉伸性能数据， 对于硬化态试样的尺寸为：标距截面直径为 4.83mm、长度为 25.4mm，而对于烧结态，是基于试样是 按照 MPIF 标准 10 图 1 所示：压制态试样厚度为 3.56mm。若采用其他尺寸的试样，必须分别证明达 到等效结果才行。 利用 MPIF 标准 35 规定粉末冶金材料的技术条件， 意味着除非粉末冶金零件的生产方法和用户另 有协议，材料必须达到标准中规定的最小强度值。显然，倘若最小强度值是用试样测定的，则试样必 须具有粉末冶金零件生产方说规定的尺寸和其它特性，同时它是为鉴定该材料在和零件相同的生产条 件下专门制备的(见材料性能)。标准值对于标准中列出的每一种粉末冶金材料，除强度值外，还列出了诸如密度、硬度、伸长率等性能――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第2页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版的标准值，这些性能值中的某些或全部对于具体应用可能是重要的。所列密度的标准值都是利用力学 性能的平均值和密度的关系曲线用内插法与外推法求出的。力学性能的数据是来源于实验室对在工业 生产条件下试验试样烧结与热处理的研究结果。 列出标准值仅仅是为了一般指导。不得将标准值看作是最小值。当用普通制造工艺可达到所列之 性能标准值时，依据为鉴定性能而选取的零件部位或所采用的具体制造工艺标准值可以稍有差异。在 制订技术条件之前，粉末冶金零件用户与制造方应该对所需要的每一种材料就“标准值”项中列出的各 种性能值进行充分地讨论。除以最小值表示之外，对于设计的每一种粉末冶金零件，都应根据预定的 用途，分别确定所需的标准性能值。化学成分每一种材料的化学组成表中，都列出了主要元素的最小与最大质量百分含量。“其它元素”包括在 其它元素总量之中， 并以最大百分含量来表示。其中也可能包括有为特殊目的而添加的其它微量元素。 每一种材料的化学组成表规定的都是未进行含浸油、含浸树脂、水蒸气处理或其它类似处理的基本材 料的化学组成。力学性能力学性能数据表明了由密度与化学组成都符合列出的标准的试样可预期的力学性能的最小值与标 准值。应该说明，这份标准中所列举的力学性能都是用鉴定材料专门制备的和在工业生产条件下烧结 的专用试样测定的。冲击能量(无凹口，夏氏)和横向断裂强度的数据都是用为此目的设计的标准试样 测定的。(关于更详细的情况，见 MPIF 标准 40 与 41)。 热处理试样的硬度值首先给出了表观硬度值。 其次， 适用的话， 给出了微小压痕硬度值。 将以 HRC 表示的微小压痕硬度值都转换成了载荷为 l00g(0.981N)的 Knoop 微小压痕硬度测量法。(见 MPIF 标准 51)热处理对于化合碳含量≥0.3％的铁基粉末冶金零件，为了增高强度、硬度及耐磨性，可进行淬火硬化与 回火。材料中碳与其它合金元素有效结合及材料密度决定了在任何给定的淬火条件下可淬硬的程度。 用淬火硬化可得到的微小压痕硬度值为 650HKl00g(56HRC)和更高的值(锉刀硬度)。 关于铁基粉末冶金零件的热处理和(或)渗碳工艺，推荐于保护气氛气体或真空中进行。不推荐采 用盐浴，因为这可能发生表面吸收盐和随后盐又渗出，以及材料产生内部腐蚀。低密度零件渗碳时， 可能会渗透，而密度较高(7.0g／cm3 或更高)的零件渗碳时可能形成一渗碳层。为了保证达到规定的含 碳量，必须对渗碳的工艺过程进行控制。(关于更详细的情况，见 MPIF 标准 52)。 为了获得更高的温度和耐久性，淬火后需进行回火或消除应力；通常是依据断面厚度按 1 inch (25.4mm)于温度下回火 l h。鉴于获得表面硬度的回火温度不一定能得到最佳强度性能，因此，必须在 硬度和像冲击能量之类的性能之间进行综合考虑。在决定最终硬度的因素中，回火温度是一个主要因 素。烧结硬化实际上，一些粉末冶金材料在烧结后冷却期间可以淬硬，称之为烧结硬化。在混入有铜的预合金 化镍、钼及锰钢的情况下特别是这样，对于马氏体不锈钢，情况也是这样。为获得最高强度与耐久性， 硬化后需要进行回火或消除应力。表面粗糙度粉末冶金材料的总体表面粗糙度与表面反射能力取决于密度、模具状态及后续作业。常规的轮廓 测定仪读数给出的表面粗糙度是错误印象，因为粉末冶金材料的表面和一般铸锻材料的切削或磨削表 面的状况不同。一般读数计得的是切削加工表面的峰与谷，而粉末冶金零件是一连串为大小不同孔隙 断开的平面构成的很平的表面。 粉末冶金零件的有效表面平整度比铸锻零件的磨削或磨削与抛光的表面要好。用后续作业，诸如 复压、珩磨、抛光或研磨可进一步改进表面粗糙度。产需双方必须在考虑到零件最终用途的条件下， 商定对表面粗糙度的要求和测量方法(关于详细的情况，见 MPIF 标准 58)。显微组织可将粉末冶金零件的显微组织分析作为一种诊断手段，它可揭示对粉末冶金生产过程极为重要的 烧结程度和其它冶金信息。兹将对大部分粉末冶金材料一般适用的一些检测简要介绍如下。关于具体 材料的评定见材料的有关小节。――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第3页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版在选取显微结构分析用的粉末冶金零件磨片时，对于镶样与研磨最好选取一平行于压制方向的内 部平面。粗研磨与细研磨应一直进行到估计所有孔隙都被打开为止。孔隙所占面积百分率代表了零件 的密度。例如，一相对密度为 80％的密实零件，磨片中孔隙所占的面积为 20％。 对于具有连通孔隙度的粉末冶金零件，在制备显微组织分析试样时，可含浸以液态环氧树脂。这 将有助于防止磨片研磨或抛光时孔隙变形。 粉末冶金零件往往首先在未腐蚀状态下进行检测。在一烧结正常的粉末冶金零件中，于200×下很 少或看不到原颗粒界。孔隙愈圆，材料的强度、延性及冲击强度就愈高。 对一含少量镍与铜和铁与碳的混合粉，依据珠光体所占面积百分率可大致判断化合碳含量。对于 含 Cu 量低于 5％的 Fe-Cu-C 合金，珠光体为 100％时，大体上相当化合碳含量为 0.8％。较少量的珠 光体意味着化合碳含量成比例地减少。在粉末冶金镍钢中，即使是仅含 2％~4%(质量分数)Ni，富 Ni 区都将占相当大的面积百分数。在估计珠光体所占面积百分数时，这些应予扣除。不要将富镍区和铁 素体相混淆。通常应避免表面脱碳，因为脱碳会减低材料的硬度与耐磨性。倘若粉末冶金零件的含碳 量为 0.6％~0.9％，只要表面层的含碳量低于 0.6％，就表明已发生脱碳。表面微量脱碳问题不大，但 若脱碳层大于 0.25mm，则必须证明它对材料功能无害才行。(见 ASTME1077 测量脱碳深度)。 热处理的铁基粉末冶金零件，其显微组织通常为马氏体与细珠光体的混合物。对于淬透性差的粉 末冶金镍钢与碳钢尤其如此。发现细珠光体含量为 10％~35％的零件抗拉强度最高。预合金化钢由于 淬透性好，通常全部为马氏体。形成碳化物网络会使淬硬零件中的马氏体脆化，这通常是要避免的。 在粉末冶金零件 0.127mm 厚的表层中含有微量碳化物通常没有问题。 微量的残余奥氏体可韧化马氏体 组织，一般没有问题。鉴于在使用过程中，残余奥氏体可能转变成脆性的马氏体，因此，通常要避免 较高百分含量的残余奥氏体。 在制备显微组织分析用磨片时，推荐采用下列腐蚀剂和工艺规程。含碳的铁基粉末冶金零件一般 于 2％的硝酸乙醇腐蚀液或浓苦味醇液 (含苦味酸 3％~5％的酒精 )中进行腐蚀。奥氏体不锈钢可用 glyceregia(10mlHNO3 ，20mlHCl，30ml 甘油)，涂抹 1~2min 进行腐蚀。30min 后溶液报废。也可使用 硫酸铜盐酸腐蚀剂(10gCuSO4，50mlHCl，50mlH2O)，涂抹 5~60s。为了显示青铜中细晶粒簇中的晶界 ， 可用在 2gK2Cr2 O7、4ml 浓 NaCl 溶液、8mlH2SO4 、100mlH2O 的混合液中涂抹 10~20s 进行腐蚀。为了 显示青铜中富铜区的红色，可用 4％FeCl3 与水的溶液涂抹 10~20s 进行腐蚀。对于腐蚀青铜，可用 5mlNH4 OH、3 滴 H2 O2 及 5mlH2 O 的溶液涂抹 20s 进行腐蚀。这种溶液不稳定，使用 20min 后必须更 换。对于腐蚀锌白铜，也可用 K2Cr2 O7 溶液进行腐蚀。粉末冶金材料代号表示方法在粉末冶金结构零件的场合，粉末冶金材料代号表示方法与标号是按照化学组成和以 103psi 表示 的最小强度来规定具体材料。例如，FC-0208-60 是一种粉末冶金铜钢材料，其名义组成为 2％Cu 和 0.8％化合碳，在烧结状态下最小屈服强度 60×103psi(410MPa)。 代号系统为标明任何一种标准粉末冶金材料的化学组成与最小强度值提供了一种简便方法。这个 代号系统是在工业上已建立的系统基础上，用外加 2 位或 3 位数字后缀来表示最小强度以替代表示密 度范围的后缀字母。对于每一种标准材料，密度都是作为标准值给出的。 这个标准与它的修订版中的代号表示方法仅只适用于 MPIF 标准中采用的粉末冶金材料。为了避 免混淆，指定的 MPIF 代号系统仅只用于 MPIF 标准中规定的材料不得用于表示非标准材料。这个标 准的注释、性能值及其它内容皆不适用于任何其它材料。 在代号系统中，前缀字母代表材料的一般类别。例如，前缀“CT”表示铜(c)与锡(T)，即青铜。 前 缀 字 母 代 号 FL 预合金铁基材料(不包括 不锈钢) FN 铁―镍或镍钢 FS 铁硅 FX 铜熔渗铁或钢 FY 铁磷 G 游离石墨 M锰 N镍A铝 C铜 CT 青铜 CNZ 锌白铜 CZ 黄铜 F铁 FC 铁―铜或铜钢 FD 扩散合金钢 FF 软磁铁P铅 S硅 SS 不锈钢(预合金化的) T锡 U硫 Y磷 Z锌――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ―共46页―第4页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版前缀与数字代号前缀字母后的数字表示材料组成。 在非铁金属材料中，数字代号中的前两位数字表示主要合金组元的百分含量。后二位数字表示次要 合金组元的百分含量。 为了改进材料的切削性，在非铁合金系统中有时添加有第三种合金元素铅。这时，铅将仅只在前缀 中以字母“P”来表示。铅或任何其它次要合金元素的百分含量都不包括在数字中，而是在每一种标准 材料的“化学成分”中予以说明。 粉末冶金非铁金属材料代号例解如下： %主要合金个元素 粉末冶金锌白铜 基本元素 CNZP ― 18 16 最小屈服强度 ―13%次要合金个元素关于铁基材料，主要合金元素(除化合碳外)都包括在前缀字母代号中。其它元素都不包括在代号中， 而是在每一种标准材料的“化学成分”中予以说明。主要合金元素的百分含量用数字代号的前二位数字 表示。 铁基材料的化合碳含量用数字代号的后二位数字表示。 在各个化学成分表中都表明了每一种合金的 含碳量的极限。 冶金化合碳的范围已用代号系统表明。对于很好确定铁素体珠光体显微组织的烧结粉末冶金钢，可 用金相来估计化合碳水平。对于容许含碳量很低的(&0.08％)组成，推荐用分析的方法(ASTME1019)测定 总碳含量。 注释：当在金相上不能清楚地测定珠光体对铁素体之比时，诸如对于由预合金化基粉或扩散―合金 化粉末制作的热处理的钢和材料，则实际上，不能用一般金相方法测定化合碳。推荐这些材料的含碳量 以用燃烧法(ASTME1019)测定的总碳含量进行报告。在报告中应说明使用的试验方法，而且要是冶金化 合碳或总碳含量。在许多材料的总碳含量接近化合碳含量时，游离石墨与其他含碳材料将会使总碳含量 高于化合碳含量，从而就有可能是总碳含量超过了规定的材料的化合碳含量。 铁基粉末冶金材料代号例解如下： %主要合金个元素 粉末冶金镍钢 基本元素 FN ― 02 05 %化合碳 最小屈服强度 ― 35对于粉末冶金不锈钢和粉末冶金预合金化低合金钢，他们的数字代号皆代之以来源于美国钢铁学会 合金代号系统的改进型式，例如：SS-310L-15，FL-HT 。 当为了创制混合低合金钢或烧结硬化钢，预合金化钢粉用添加元素粉改性时，采用“字母―数字” 标志符，例如，FLN-4205-40，FLN2-4405-12HT 或 FLN4C-4405-60。倘若预合金化组成基粉进行了改性 (由于一种或二种元素的增加或减少而略微发生变化)，则在表示材料的代号中，紧挨着预合金化牌号的 前 2 位数字之后添加一数字标志符，例如：FLC-48108-50HT 。 和其它粉末冶金材料一样，后缀的数字表示规定的以 103psi 表示的最小强度值。 在软磁合金的场合，因为磷含量通常小于 l％，所以对铁―磷合金的表示方法有所不同。为了较精确 地表示磷的名义含量，代号中的名义磷含量都乘了 100，和用这个数字作为代号的前 2 位数字。因为不 需要碳，后 2 位数字仍然为“00”。例如，铁-0.45％磷合金的表示方法为：FY-4500。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第5页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版粉末冶金材料代号表示法实例 材料 粉末冶金青铜 粉末冶金锌白铜 粉末冶金锌白铜 粉末冶金黄铜 粉末冶金黄铜 粉末冶金铁 粉末冶金钢 粉末冶金铜钢 粉末冶金镍钢 粉末冶金铜熔渗铁 粉末冶金铜熔渗钢 粉末冶金磷铁 粉末冶金不锈钢(奥氏体) 粉末冶金不锈钢(马氏体) 粉末冶金4600 钢(预合金化的) 粉末冶金4200 钢(混合低合金) 化学组成(％) Cu-90，Sn-10 Cu-64，Ni-18，Zn-18 Cu-64，Ni-18，Zn-16，Pb-2 Cu-90，Zn-10 Cu-78，Zn-20，Pb-2 Fe-99，C-0.2 Fe-98，C-0.8 Fe-96，Cu-2，C-0.8 Fe-96，Ni-2，C-0.5 Fe-78，Cu-20 Fe-77，Cu-20，C-0.8 Fe，P-0.45 AISI316(改性的) AISI4l0(改性的) AISI4600(改性的)，C-0.5 AISI4200(改性的)，Ni-1.5，C-0.5 材料的全部代号，组成及最小强度 (10 3psi) CT-1000-13 CNZ-1818-17 CNZP-1816-13 CZ-l000-11 CZP-2002-12 烧结态 热处理态 F-0000-20 F-0008-35 F-0008-85HT FC-0208-60 FC-0208-95HT FN-0205-35 FN-HT FX-2000-25 FX-2008-60 FX-2008-90HT FY-4500-20W SS-316Nl-25 SS-4l0-90HT FL-4605-45 FL-HT FLN-4205-40 FLN-HT后缀数字代号后缀二或三位数字表示的是以103psi表示的最小强度值。关于最小强度值，粉末冶金 零件用户可根 据粉末冶金材料的化学成分来预计。对于烧结态材料，强度为抗拉屈服强度值；而对于热处理态材料， 则强度指的是极限抗拉强度值。(见最小值，第2页)。后缀字母代号后缀数字后出现代号“HT”表示该材料是经过淬火硬化与回火的。而且，表示的强度是以 103psi表 示的极限抗拉强度。 在软磁合金的场合，后缀表示的不是屈服或抗拉强度，而是最大矫顽磁场(Oe值的10倍)和字母标志 符表示的是最小密度，如下： 标志符 U V W X Y Z 最小密度(g/cm3 ) 6.5 6.7 6.9 7.1 7.3 7.4例如，最小密度为 6.9g/cm3 和矫顽力为 2.3Oe 的纯铁材料的表示法为 F-0000-23W。最小密度为 7.1g/cm3 和矫顽力为 2.0 Oe 的铁-0.45％磷合金的表示方法为 FY-4500-20X。牌号选择在选择特定的材料牌号之前，必须慎重分析零件设计与其最终用途，其中包括尺寸公差、零件设计 与模具设计分析。另外，还应考虑到成品零件要求的最终性能，例如静态与动态荷载、耐蚀性、耐磨性、 切削性、钎接性、压力密封性及与应用有关的其它任何要求。建议在最终牌号选择之前，产需双方就上 述各方面进行讨论。(见 MPIF 出版的粉末冶金设计手册)。验收试验极力推荐在需方和粉末冶金零件生产方之间建立检验和/或破坏性试验方法，以保证实际的粉末冶金 零件能满足设计意图。可能的话，应将这种试验和零件的实际功能联系起来，例如齿轮齿的破断载荷、―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第6页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版压溃试验、拉力试验等。粉末冶金零件生产方和买方都可能需要使用专用夹具或部件。检验值的确立应 通过生产批量的实际试验来确定。建议在工程图上标注的材料规范中将上述试验补充列入。化学分析粉末冶金材料的化学组成是用标准分析试验方法测定的，诸如光辐射光谱、原子吸收光谱、电感耦 合等离子体光谱、X-射线荧光或滴光/gravimeter(见 ASTM 相当试验方法)。关于元素碳、氮、氧或硫， ASTME1019 叙述了合适的燃烧―红外线吸收与惰性气体熔化法。ASTME1019 关于碳的方法，测定的是 总碳含量，其中可能包含冶金化合碳(钢中)，以及游离碳(诸如烟灰、油或石墨)。对于烧结的结构钢，可 用金相根据铁素体与珠光体的显微组织来估计冶金化合碳。对于容许含碳量很低(&0.08％)的组成，推荐 采用测定总碳含量的方法。倘若化学组成对产品应用具有关键作用，则在审查合同时，生产方与买方应 共同商定适当的分析试验方法。密度密度以 g/cm3 表 示 。 “干密度”是未经含浸处理的粉末冶金零件单位体积的质量。 “湿密度”是用油 或其它非金属材料含浸处理过的粉末冶金零件单位体积的质量。通常，结构零件的密度报告干密度，而 轴承的密度报告经充分含浸处理的湿密度。 一般采用的计算方法如下：D=AρW B-C+EAρW=B-（C-E）式中：D―密度，g/cm3； A―未经含浸处理的试样在空气中的质量，g； B―含有试样在空气中的质量，g； C―含油试样浸于水中称重的质量，g； E―悬挂丝或筐在水中的质量，g； ρw―在试验温度下水的密度，g/cm3 。注 1：质量 A、B 及 C 应称量到不大于 0.1%。 注 2：称量试样时，应在水中添加(容积)0.05％~0.1％的湿润剂，以将称量试样时水的表面张力影响减小到最低限度。 注 3：通常，水的密度接近于 1g/cm 3；在通常的 19-22 试验温度下，较精确的密度为 0.998g/cm 3。(较详细的情况， 见 MPIF 标准 42)。粉末冶金零件的密度可能不同，从而可能使力学性能有差异。在工程图上应标出关键部位。横向断裂强度横向断裂强度是根据抗弯强度公式算出的，使一给定尺寸试样断裂所需之力，以 MPa 表示。将试样 支承在二端附近，在支承的固定中心线之间的中间施加载荷。根据破断时载荷值可计算横向断裂强度如 下：3×P×LS=2×T2×W×1 1000式中：S―横向断裂强度，MPa； P―破断载荷，N； L―试验夹具支承构件间距离，mm；(通常为 25.4mm)； T―试样厚度，mm； W―试样宽度，mm。 严格的讲，这个强度公式仅只对非韧性材料有效；可是，它可广泛用于断裂前弯曲的材料，而且可 用于确定可比较的强度。材料的这种数据皆包括在这个标准的标准性能之中。(更详细的情况，见 MPIF 标准 41)。冲击能量冲击能量是用一次冲击使试样折断所吸收的能量大小来计算的，单位为 J。在粉末冶金最广泛应用 的是无缺口夏比试样。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。极限抗拉强度极限抗拉强度(MPa)是在平行于试样长轴的方向施加拉力时，试验试样抗断裂的能力。它等于最大―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第7页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版载荷除以原始的横截面面积。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。屈服强度屈服强度(MPa)是在拉伸的应力―应变曲线上按比例材料达到 0.2％永久变形时的载荷除以原始的横 截面面积。(更详细的情况，见 MPIF 标准 10)。伸长率伸长率(塑性)用原始标距长度(通常为 25.4mm)的百分率表示，拉伸时，倘若试样断裂发生在标距长 度之内，其是根据断裂后标距长度的增长来测定的。伸长率也可用装在拉伸试样上的断裂伸长计来测量。 记录的应力―应变曲线显示的是总的伸长率(弹性与塑性)。为得出塑性伸长率，必须从总的伸长率中减 去 0.2％屈服强度时的弹性应变。压缩屈服强度压缩屈服强度(MPa)是于其下材料具有规定的永久变形的应力。 0.1％永久变形是利用夹子在伸长计 上用直径 9.53mm×长 26.7mm 试样测定的。 对于数据表中列举的某些热处理的钢， 合金的淬透性不足以使直径为 9.53mm 的试验试样全部淬硬。 鉴于数据表中列举的热处理钢淬硬性的差异，对于压缩屈服强度的数据只有直径 9.53mm 的截面是合适 的。通常，较小的横截面具有较高的压缩屈服强度，由于淬透性的影响，较大的横截面强度要低 一些 。 因拉伸屈服试样的横截面比压缩屈服试样小，所以，在拉伸与压缩屈服强度的数据之间不可能有直接对 应关系。抗剪强度用中空扭试样测定了少量粉末冶金钢合金(烧结的与热处理的)的抗剪屈服强度。结果发现，抗剪屈 服强度等于这些材料的抗拉屈服强度的 55％，这证实了为铸锻钢所规定的比率。) 宏观硬度(表观) (当采用一般压痕硬度试验机时，将粉末冶金零件的硬度值称为“表观硬度”，因为它表示的是基体硬 度加孔隙度的影响。表观硬度测定的是压痕抗力或表面变形抗力。对于测量粉末冶金材料表观硬度推荐 的程序如下： A、确定测定的部位。 B、除去压头与支承表面上可能影响压痕硬度读数的任何毛刺。 C、除掉所有反常的硬度读数，每个零件得出 5 个硬度读数的最小值。 D、求出 5 个硬度读数值的平均值。 E、将平均结果报告到最接近的整数。 鉴于制成的粉末冶金零件中密度可能存在差异，在订购零件的工程图上应规定出关键表观硬度测量 部位。产需双方应就测试的每个零件商定硬度、测量程序及硬度标尺，诸如 HRB 或 HRC 。鉴于抛光或 切削加工可能会使孔隙闭合，从而可能影响硬度读数，因此，产需双方应规定与商定表面状态。(更详细 的情况，见 MPIF 标准 43)。微小硬度压痕微小硬度压痕是用显微硬度以努氏(HK)或维氏(HV)压头测定的。这时，由于消除了孔隙度的影响， 测定的是组织的真实硬度，从而，是一种磨蚀与附着磨损抗力的量度。为了与其它材料相比较，可将微 小压痕硬度的测定值转换为等效洛氏硬度值。 将努氏硬度转换为 HRC 时一定要当心，因为 ASTME140 中列出的转换图表都是基于 500gf 载 荷 ， 而对粉末冶金材料推荐的载荷是 100gf。必须报告显微组织的状况。为了显露全部孔隙，要将试样抛光， 并且要轻微腐蚀，以观察显微组织中的相和确定硬度压痕的位置。 倘若压头压在未闭合的孔隙中，金刚石印痕边缘将呈曲线状，因此该读数必须废弃。鉴于和无孔隙 材料相比，数据趋于分散，建议最小要测定 5 个压痕，弃去异常读数，取其余读数的平均值。(更详细的 情况，见 MPIF 标准 51)。疲劳极限与疲劳强度疲劳强度(MPa)是在规定的循环次数下，可承受的未失效的最大交变应力，除非另有说明，每一循 环的应力都应是交变的。对于列举的每一强度值都应说明可存活的循环次数。疲劳极限是在循环次数无 限的条件下可承受的应力，因此，不给出循环次数。对于粉末冶金铁基材料，和锻轧钢材一样，可将平 滑的无凹口试样在 R．R．Moore 试验机上经受 107 次循环的疲劳强度认为可承受无限次循环，从而，可 用来表示疲劳极限(也叫做耐久极限)。 粉末冶金非铁金属材料都不能承受时间无限的 107 次循环的最大疲 劳强度，所以这些应力极限仍然仅仅是 107 次循环的疲劳强度。这个标准中的疲劳极限都是对旋转弯曲―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第8页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版疲劳强度数据进行统计分析求出的。鉴于可用来分析的数据点数有限，这些疲劳极限都是作为 90％存活 应力确定的，即 90％试验试样在 107 次循环下可以存活的疲劳强度。弹性常数这个标准中的弹性常数数据都是根据共振频率试验测定的。这些值也可用力学试验方法获得。和这 三个弹性常数相关的方程如下：υ= E -1 2G杨氏模量(E) (E)杨氏模量(GPa)是在材料的比例极限之下，拉伸或压缩应力的法向应力对相应应变之比。剪切模量(G) (G)剪切模量(GPa)是在材料的比例极限之下，剪切应力对相应剪切应变之比。泊松比(υ) ( )泊松比是在材料的比例极限之下，由均匀分布的轴向应力导致的横向应变对相应轴向应变之比的绝 对值。软磁合金这个标准中包括软磁材料在DC磁化状态下测定的4种特性。这些特性皆示于曲线图并说明如下： Bm是在特定的磁化场中测定的材料的最大感应强度。关于这个标准，Bm值是在15Oe磁化场中测定的。 Br是磁化场从施加的最大磁化场减小到0后，材料中残留的剩余磁化强度。 Hc是磁感应强度减小到0时，材料中残留的矫顽磁场或磁场。 μmax 是起始磁化曲线的最大斜率。 最大磁导率，μma x 磁感应，B 剩磁感应强度，Br 最大磁感应强度，Bm-H 矫顽磁场，HC施加的磁场，H-B 理想的磁滞曲线 参考书：SoftMagnetism,FundamentalsforPowderMetallurgyandMetalInjectionMold ing,ChamanLall ,MetalPowderIndustriesFederation,1992.p.11―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第9页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版SI 单位数据都是依据英制单位测定的，按照 IEEE/ASTMSI10 转换成了 SI 单位。技术资料(见 35 页)淬透性(见 36 页) 轴向疲劳(见 37 页) 滚动接触疲劳(RCF)(见 38 页) 切削性(见 39 页) 热膨胀系数(CTE)(见 40 页) 断裂韧性(见 40 页) 耐蚀性(见 41 页) 铁基粉末冶金材料的水蒸气处理(见 42 页) 确定粉末冶金零件准则(见 44 页)可比较的标准ASTM 与 ISO 都发布有关粉末冶金结构零件与软磁零件的标准。ASTM 的结构零件是根据 MPIF~35 改编的，而且采用的是 MPIF 的命名系统。 ISO 标准则提供了关于各种粉末冶金材料的信 息。 ASTMB783 铁基粉末冶金结构零件材料标准规范。 ASTMB823 非铁金属粉末冶金结构零件材料标准规范。 ASTMA811 用粉末冶金技术制造软磁铁零件材料标准规范。 ASTMA839．软磁用粉末冶金铁一磷零件材料标准规范。 ASTMA90450Ni 一 50Fe 粉末冶金软磁零件材料标准规范。 ISO5755 烧结金属材料规范。 IEC4．04_8―9 软磁材料标准规范。 更多的粉末冶金材料和性能都在开发中。适当时，数据将在这个标准以后的版本中公布。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第10页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁与碳钢这一小节讲的粉末冶金材料都是由除碳外不含其它合金元素的元素铁粉制造的。材料特性这些材料都是用压制-烧结，由添加或不添加石墨的铁粉混合粉制造的，添加石墨是为了引入碳。当 最终密度为7.0g/cm3 或更高时，可采用压制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用烧结铁(F-0000)通常用于轻载荷结构零件，也可用于强度不是关键但需要自润滑的结构零件。高密 度烧结铁可用于软磁应用。 在需要中等强度和硬度及兼具切削性(钻削、攻丝、车削、铣削等)的地方，主要采用粉末冶金碳钢 (F-0005)。 对于中等载荷， 可采用含碳量较高的烧结钢(F-0008）。F-0008的切削性比F-0005差 。 F-0008与F-0005 材料都可进行热处理，以提高强度与耐磨性。为了延长贮存时间，封闭孔隙及提高硬度，还可进行水蒸 气处理。所有密度等于或低于7.0g/cm3 的铁和钢材料，当要求自润滑性能时，都可进行浸油处理。显微组织烧结组织的化合碳含量可由金相根据珠光体所占面积百分数来进行估计。100％珠光体约等于0.8％化合 碳。碳在铁中溶解迅速，在1038℃保温约5min，通常就看不到未化合的碳了。 烧结铁和烧结碳钢的化学组成(％)材料牌号 F-0000 F-0005 F-0008 Fe 余量 余量 余量 C 0.0~0.3 0.3~0.6 0.6~0.9其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第11页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁与碳钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料代号 屈 服 极限 MPaF- -20 70 100 140标准值(B) 拉伸性能 极限 强度 MPa120 170 260弹性 常数 伸长率 (25.4m m) ％1.5 2.5 7.0屈服强 度(0.2 ％) MPa90 120 170杨氏 模量 GPa105 120 160泊松 比无缺 口夏 比冲 击能 量 J4 8 47横向 断裂 强度 MPa250 340 660压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa110 120 130硬度 宏观 (表观) 洛氏40HRF 60 80微小 压痕疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa46 65 99密 度g/cm3 6.1 6.7 7.30.25 0.25 0.28N/DF-
-25 F-0005-50HT -60HT -70HT100 140 170 340 410 480170 220 260 410 480 550120 160 190&1.0 1.0 1.5 &0.5 &0.5 &0.5105 115 135 115 130 1400.25 0.25 0.27 0.25 0.27 0.274 5 7 4 5 5330 440 520 720 830 970125 160 190 300 360 42025HRB 40 55 20HRC 22 25N/D60 80 100 160 190 2206.1 6.6 6.9 6.6 6.8 7.0(D)58HRC 58 58F-
-30 -35140 170 210 240200 240 290 390170 210 240 260&0.5 &0.5 &1.0 1.085 110 115 1400.25 0.25 0.25 0.273 4 5 7350 420 5l0 690190 210 210 25035HRB 50 60 70N/D80 100 120 1705.8 6.2 6.6 7.0F-0008-55HT -65HT -75HT -85HT380 450 520 590450 520 590 660(D)&0.5 &0.5 &0.5 &0.5115 ll 5 135 1500.25 0.25 0.27 0.274 5 6 7690 790 900 1000480 550 620 69022HRC 28 32 3560HRC 60 60 60180 210 240 2806.3 6.6 6.9 7.12007年版 审定：1994，修正： 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； （D)对于热处理的材料，屈服强度与极限抗拉强度大体上相等； （E)热处理(HT)材料的回火温度为177℃。 N/D：没有测定。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第12页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―铜合金和铜钢这里所讲的粉末冶金材料都是由添加或不添加石墨粉(碳)的元素铁粉与元素铜粉的混合粉制造的。 不管材料是以烧结态还是热处理态使用，每一种组成的比例取决于所要求的强度水平。材料特性鉴于烧结时石墨很容易扩散到铁粉颗粒基体中，所以 0.8％或更高化合碳含量是可以达到的。添加铜 粉是为了提高材料的强度、硬度及耐磨性。用热处理还可以进一步提高材料的耐磨性。当最终密度为 7.0g/cm3 。或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结来制造。应用粉末冶金铁―铜合金和铜钢材料广泛用于制造中等强度的结构应用。材料的含铜量通常为 2％。当 需要后续切削加工时，化合碳含量不得高于 0.5％。为提高材料的强度与耐磨性，这一类材料还可以进行 热处理。当需要耐磨性最高而不适于进行热处理时，推荐采用含铜量较高(5％)的材料。为了在使用者进 行自润滑，密度低的零件可进行浸油处理。显微组织混合于铁粉中的铜粉于 1082℃左右溶化，在铁粉颗粒之间流动并流入小孔隙中，从而有助于钢的烧 结。正常烧结的含铜量为 2％的合金材料中很少或没有未熔化的铜。铜的百分含量高时，铜将以单独相 存在。铜溶于铁中，但不会渗透到铁粉颗粒心部。当铜粉颗粒熔化时，其扩散或迁移后将遗留下相当大 的孔隙，这些孔隙将在材料中保留下来，在显微组织中很容易看出来。 铁―铜合金和铜钢的化学组成(％)材料牌号 FC-0200 FC-0205 FC-0208 FC-0505 FC-0508 FC-0808 FC-1000 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cu 1.5-3.9 1.5-3.9 1.5-3.9 4.0-6.0 4.0-6.0 7.0-9.0 9.0-11.0 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.3-0.6 0.6-0.9 0.6-0.9 0.0-0.3其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第13页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―铜合金和铜钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 极限 MPa FC- -21 -24 FC- -40 -45 FC-0205-60HT -70HT -80HT -90HT FC- -50 -60 FC-0208-50HT -65HT -80HT -95HT FC- -50 FC- -60 FC-0808-45 FC-7 年版 审定：1994 修订：，2007 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N/D：没有测定 210 280 340 280 340 410 310 140 210 280 340 410 340 450 550 660 100 120 140 170 210 240 280 310 410 480 550 620 极限 强度 MPa 170 190 210 230 240 280 340 410 480 550 620 690 240 340 410 520 450 520 620 720 300 400 490 400 470 570 380 210 标准值(B) 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 140 160 180 200 240 280 3l0 340 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.5 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &0.5 &0.5 &1.0 &0.5 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 95 115 115 135 95 115 120 150 110 105 130 140 85 115 120 155 105 120 130 150 85 115 120 90 115 130 95 95 025 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.27 0.25 0.25 0.25 0.28 0.25 0.27 0.27 0.27 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.27 0.27 0.27 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 6 7 7 8 &3 4 7 10 3 5 6 7 &3 3 7 9 3 5 6 7 4 6 7 4 5 6 4 5 横向 断裂 强度 MPa 310 350 390 430 410 520 660 790 660 760 830 930 410 620 860
850 690 830
压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 120 140 160 180 240 280 310 340 390 490 590 660 280 310 340 380 400 500 630 720 340 370 400 400 430 470 430 230 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换 算的) 洛氏 60HRF 65HRF 26HRB 36HRB 37HRB 48 60 72 99HRB 25HRC 31HRC 36HRC 50HRB 61 73 84 20HRC 27 35 43 5lHRB 62 72 60HRB 68 80 65HRB 60HRF 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 70 72 80 87 90 100 140 210 190 210 230 260 90 120 160 230 170 210 240 280 114 152 186 152 179 217 144 80 密度g/cm3 6.0 6.3 6.6 6.9 6.0 6.3 6.7 7.1 6.2 6.5 6.8 7.0 5.8 6.3 6.7 7.2 6.1 6.4 6.8 7.1 5.8 6.3 6.7 5.9 6.3 6.8 6.0 6.0N/DN/D(D)58HRC 58 58 58240 310 380 450N/D(D)60HRC 60 60 60250 320 390 340 410 480 340 180N/DN/DN/D N/D―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第14页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁一 镍 合 金 和 镍 钢这里所讲的粉末冶金材料是由元素铁粉、元素镍粉与石墨粉(碳)的混合粉制造的。镍的添加量一般 为l％~4％。不含碳者称之为铁―镍合金。 使用的每一种元素粉的比例取决于所要求的强度水平和材料是于烧结态还是热处理态使用。 适当时， 还可混入其他合金元素(如钼)，但必须在所示的其它元素范围之内。材料特性在常规工业烧结条件下，和碳不同，镍不可能完全扩散到铁基体中。形成的多相冶金组织含有富镍 相，其可以显著改进材料的韧度、拉伸性能及淬透性。当材料的最终密度为 7.Og/cm3 或更高时，可用压 制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用通常，粉末冶金镍钢用于需要兼顾硬度、耐磨性及冲击性能并可进行热处理的结构零件。显徽组织混合于铁粉与石墨粉混合粉中的细镍粉，在通常烧结时不可能充分扩散。烧结态镍钢的金相组织显 示出浅色富镍奥氏体区，针状马氏体或围绕在其边缘的贝氏体。在高于1149℃的高温下烧结时，富镍奥 氏体区的体积百分含量将减小。在热处理态，富镍区为浅色，其心部为奥氏体，周围为针状马氏体(在放 大1000×下观察)。这种多相组织是正常的。基体是马氏体，细珠光体含量为0％~35％(具体取决于淬火 速率)。 铁―镍合金和镍钢的化学组成(％)材料牌号 FN-0200 FN-0205 FN-0208 FN-0405 FN-0408 Fe 余量 余量 余量、 余量 余量 Ni 1.0-3.0 1.0-3.0 1.0-3.0 3.0-5.5 3.0-5.5 Cu 0.0-2.5 0.0-2.5 0.0-2.5 0.0-2.0 0.0-2.0 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.3-0.6 0.6-0.9其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第15页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版铁―镍合金和镍钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 极限 MPa FN- -25 FN- -30 -35 FN-0205-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -40 -45 -50 FN-0208-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -45 FN-0405-80HT -105HT -130HT -155HT -180HT FN- -55 2007 版 注： 240 310 380 170 240 310 550 720 900 0 240 280 310 340 550 720 900 0 140 170 140 170 210 240 550 720 900
极限 强度 MPa 170 240 280 280 340 410 480 620 830 80 310 380 480 550 620 620 830 40 280 410 620 590 760 930 0 450 550 标准值(B) 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 120 170 210 170 210 240 280 伸长率 (25.4m m) ％ 3.0 5.0 10.0 1.5 2.5 4.0 5.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 3.0 4.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.0 1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 115 140 160 115 135 155 170 115 135 150 155 170 120 135 150 160 170 120 135 140 155 170 105 140 170 105 130 140 160 170 105 135 155 0.25 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.28 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 14 27 68 8 16 28 46 5 6 8 9 13 7 11 15 22 28 5 6 7 9 11 6 20 45 5 7 9 13 18 5 10 15 横向 断裂 强度 MPa 340 550 720 450 690 860 0 20 590 720 900 0 20
0 30 520 790 1030 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 110 120 140 170 210 240 280 410 550 690 830 970 240 280 310 340 380 680 850 940 0 280 310 460 610 710 850 910 260 340 410 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换 算的) 洛氏 55HRF 75 80 44HRB 59 69 78 23HRC 29 33 36 40 63HRB 71 77 83 88 26HRC 31 35 39 42 49HRB 71 84 99HRB 25HRC 31HRC 37HRC 40HRC 67HRB 78 87 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 70 91 103 100 120 150 180 180 240 290 320 370 110 140 170 190 220 200 260 320 370 430 100 150 220 180 230 290 340 390 110 160 190密度g/cm3 6.6 7.0 7.3 6.6 6.9 7.2 7.4 6.6 6.9 7.1 7.2 7.4 6.7 6.9 7.1 7.3 7.4 6.7 6.9 7.0 7.2 7.4 6.5 7.0 7.4 6.5 6.8 7.0 7.3 7.4 6.5 6.9 7.2N/DN/D(D)55HRC 55 55 55 55240 280 310 340 380N/D(D)57HRC 57 57 57 57210 280 340N/D（D）55HRC 55 55 55 55280 340 410N/D审定：1994 修订：，2007(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 2600C。 N／D：没有测定。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第16页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版预合金化钢( 即以前的低合金钢) 预合金化钢( 即以前的低合金钢)这里所讲的粉末冶金材料是由以镍、钼、锰及铬为主要合金元素的预合金化低合金钢粉制造的。将 石墨粉混入预合金钢粉中，以提供最终材料所需的碳含量。材料特性预合金化钢粉一般用于中等―高密度粉末冶金应用。这些材料的淬透性比由元素粉末混合粉制造的 铜钢或镍钢高。当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结工艺制造。应用在需要能够进行热处理的高性能材料的场合，一般采用预合金化钢。这些合金热处理后具有高的强 度和耐磨性。显微组织烧结状态的共析产物和纯铁―碳系统的细珠光体不同。碳化物片比较粗大和先共析铁素体的配置不 能清晰确定，因此， 难以用金相来估计化合碳含量。预合金化钢中的游离铁含量可能高达5％。热处理后 ， 预合金化钢具有均匀的回火马氏体组织。预合金化钢的化学组成(％)(以前的低合金钢)材料牌号 FL-4005 FL-4205 FL-4400 FL-4405 FL-4605 FL-4805 FL-48105 FL-4905 FL-5208 FL-5305 Fe 余量 余量 余量 余置 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.4-0.7 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.6-0.8 0.4-0.6 Ni ― 0.35-0.55 ― ― 1.70-2.00 1.20-1.60 1.65-2.05 ― ― ― Mo 0.40-0.60 0.50-0.85 0.75-0.95 0.75-0.95 0.45-0.60 1.10-1.40 0.85-1.15 1.30-1.70 0.15-0.30 0.40-0.60 Mn 0.05-0.30 0.20-0.40 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.30-0.50 0.30-0.55 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0 ― ― ― ― ― ― ― ― 1.3-1.7 2.7-3.3其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大值不大于2.0%。材料代号表示法： 例：FL-4405-XX FL：预合金 44：预合金牌号 05：％碳 例：FL-48105-XX FL：预合金 48：预合金牌号 l：化学改性 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第17页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版预合金化钢(即以前的低合金钢)粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 极限 MPa FL- -45 -50 FL-4205-80HT -100HT -120HT -140HT FL- -45 -50 FL-HT -125HT -150HT -175HT FL- -45 -50 FL-4605-80HT -100HT -120HT -140HT FL- -80 -85 FL- -105 -120 450 520 550 590 520 620 720 830 240 280 310 340 550 690 830 970 240 280 310 340 690 860 0 280 310 340 550 690 830 970 极限 强度 MPa 360 400 460 500 620 760 900
460 500 760 930 0 400 460 500 590 760 900
830 930 760 860 970 1100 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 290 320 360 400 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 130 140 150 160 115 130 140 155 120 135 150 160 120 135 150 160 125 140 150 165 110 125 140 155 120 135 150 160 120 135 150 160 0.27 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 8 12 16 23 7 9 11 16 8 15 22 30 7 9 12 19 8 15 22 30 6 8 11 16 12 16 20 24 11 14 15 18 横向 断裂 强度 MPa 690 790 860 0 0 860 970 80 0 830 970 0 00 60 90 1720 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 290 320 360 390 550 760 970
360 390 930 40 290 310 360 390 630 790 960
590 660 520 600 690 790 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 140 190 220 280 210 260 300 340 140 190 220 280 230 290 330 400 140 190 220 280 200 260 320 370 190 220 250 280 190 220 260 290密度g/cm3 6.80 6.95 7.10 7.30 6.60 6.80 7.00 7.20 6.70 6.90 7.10 7.30 6.70 6.90 7.10 7.30 6.75 6.95 7.15 7.35 6.55 6.75 6.95 7.20 6.70 6.90 7.10 7.30 6.70 6.90 7.10 7.3060HRB 66 70 75 28HRC 32 36 39 60HRB 67 73 80 24HRC 29 34 38 60HRB 65 71 77 24HRC 29 34 39 83HRB 88 93 98 90HRB 20HRC 26HRC 33HRCN/D（D）60HRC 60 60 60290 320 360 400N/D(D)60HRC 60 60 60290 320 360 400N/D（D）60HRC 60 60 60480 550 600 660 590 690 790 900N/DN/D2007 版 注：审定：1994 修正：，(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (G)对于 FL-5305 材料回火温度为 204℃。 N/D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第18页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版混 合 低 合 金 钢在这里所讲的粉末冶金材料是由用镍、 钼及锰作为主要合金化元素的预合金化低合金钢 粉制造的，但在其中混入了不同数量的元素金属粉末。为提供最终材料所需要的含碳量，在 钢粉中混入了石墨粉(碳)。材料特性混合低合金钢粉一般用于中等―高密度粉末冶金应用。 这些材料比由预混合粉制造的铜 3 或更高时， 钢或镍钢具有较高的淬透性。 当最终密度为7.0g/cm 这些材料可用压制、预烧结 、 复压及烧结制造。应用混合低合金粉末冶金钢一般用于需要能够进行热处理的高性能材料。 这些合金热处理后 具有高的强度和耐磨性。显微组织在烧结状态下，共析产物和纯铁―碳系统的细珠光体不同。碳化物片比较粗大和先共析 铁素体的配置不能清晰确定，因此，难以用金相来估计化合碳含量。将元素金属粉末混合于 预合金化钢粉基粉中，形成的多相显微组织和预混合粉的与扩散合金化的钢相似。含添加铜 的合金，其烧结态组织中可能有贝氏体或马氏体。热处理后，添加镍的混合低合金钢的组织 为回火马氏体与有富镍区。 混合低合金钢的化学组成(％)材料牌号 FLN2C-4005 FLN4C-4005 FLN- 4205(以前的低合金钢) FLN2- 4400 FLN2-4405(以前的低合金钢) FLN4- 4400 FLN4-4405(以前的低合金钢) FLN6-4405(以前的低合金钢) FLNC-4405( 以前的低合金钢) Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.0-0.3 0.4-0.7 0.4-0.7 0.4-0.7 Ni 1.55-1.95 3.60-4.40 1.35-2.50* 1.00-3.00 1.00-3.00 3.00-5.00 3.00-5.00 5.00-7.00 1.00-3.00 Mo 0.40-0.60 0.40-0.60 0.49-0.85 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.20-0.40 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 Cu 1.3-1.7 1.3-1.7 ― ― ― ― ― ― 1.0-3.0?至少1％镍是以元素粉状混入的其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.0％ 材料代号表示法： 例：FLN2C-4005-XX FL：预合金 N：添加的主要合金元素 2：％添加元素 C：次要添加元素 40：预合金牌号 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第19页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版混合低合金钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 MPa FLN2C- -70 -75 FLN2C-HT -140HT -170HT -220HT FLN4C- -80 -85 FLN4C-HT -135HT -170HT -210HT FLN- (1) -50 -55 FLN- 4205-80HT -105HT (1) -140HT -175HT FLN2- (1) -55 -60 FLN2- 4405-90HT -120HT (1) -160HT -190HT FLN4- -85 -100 FLN4- 4405-90HT -120HT -165HT -195HT 380 480 590 690 620 830 0 340 380 410 620 830 0 310 340 380 550 720 970
550 590 790 930 0 450 480 520 720 970
极限 极限 强度 MPa 480 620 720 900 790 50 590 690 790 970 870 50 400 460 500 600 620 790 0 450 550 690 690 900 0 570 710 860 690 900
拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 450 480 520 570 （D） （D） （D）
590 620 700 900 0 360 400 430 伸长率 (25.4m m) ％ &1.0 1.0 2.0 4.0 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.5 1.0 &0.5 &0.5 &0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 0.5 1.0 1.5 2.0 &0.5 &0.5 &0.5 0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 120 135 150 170 120 135 150 170 120 135 150 170 120 135 150 170 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 115 130 145 160 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 9 15 22 39 7 12 18 26 14 20 33 62 11 15 22 39 8 11 18 30 7 9 12 19 7 9 16 30 5 8 14 18 7 11 16 35 8 11 16 24 横向 断裂 强度 MPa 80 20 70 30 00
0 00 860 20 00
0 80 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 380 410 450 520 690 900 0 470 500 550 670 820 940
390 410 860 80 340 380 430 480 690 860 0 380 410 480 550 720 930 1140 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 170* 210* 260* 320* 210* 310* 410* 540* 165* 230* 290* 370* 250* 330* 415* 530* 140 190 220 280 190 250 320 400 130 170 220 280 220 280 340 410 150 190 220 280 180 260 340 430密度g/cm3 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.70 6.90 7.10 7.40 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.30 6.60 6.80 7.05 7.3081HRB 84 88 93 25HRC 29 34 40 85HRB 88 94 100 22HRC 25 30 36 64HRB 70 77 83 24HRC 30 36 42 75HRB 80 85 90 28HRC 32 38 44 78HRB 83 90 98 20HRC 25 32 39N/D58HRC 58 58 58N/D55HRC 55 55 55N/D（D）60HRC 60 60 60360 400 440 480 （D） 860 0 530 650 780N/D60HRC 60 60 60N/D(D)60HRC 60 60 602007 版 审定：1994；修订：， “（1）”：以前的低合金钢； *：从轴向疲劳试验结果换算的 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (F)含添加铜的合金的冲击能量与疲劳极限可能比数据表中的值低。 (G)对于热处理的 FI,N2C 与 FLN4C 材料回火温度为 204℃。 N／D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第20页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版烧结 硬 化 钢这里所讲的粉末冶金材料是由镍、 钼及锰作为主要合金元素的预合金化低合金钢粉和元 素铜粉， 和在一些场合与元素镍粉的混合粉制造的。 为了使最终材料中具有所需要的含碳量 ， 混入了石墨粉(碳)。材料特性烧结硬化材料一般用于中等一高密度的粉末冶金应用。这些材料都具有足够高的淬透 性，使在烧结后冷却期间能够淬硬，当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制― 预烧结―复压―烧结制造。应用烧结硬化钢一般用于需要高的强度和耐磨性的场合。使用烧结硬化的好处有：可控制尺 寸、清洁及减少加工工序。烧结硬化材料难以切削加工。显微组织烧结硬化钢的显微组织主要是马氏体。 一般也发现有细珠光体、 贝氏体及残留奥氏体区 。 在含混入镍的合金中发现有富镍区。烧结硬化钢的化学组成(％) 材料牌号 FLN2-4408 FLN4-4408 FLN6-4408 FLNC-4408 FLC-4608 FLC-4805 FLC2-4808 FLC- 48108 FL N-48108(以前的FL N-4608) FLC-4908 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.5-0.7 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 Ni 1.0-3.0 3.0-5.0 5.0-7.0 1.0-3.0 1.6-2.0 1.2-1.6 1.2-1.6 1.6-2.0 3.6-5.0* ― Mo 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.65-0.95 0.43-0.60 1.1-1.4 1.1-1.4 0.80-1.10 0.80-1.10 1.30-1.70 Cu ― ― ― 1.0-3.0 1.0-3.0 0.75-1.35 1.0-3.0 1.0-3.0 ― 1.0-3.0 Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.05-0.30*：至少以元素粉末混入2％镍 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.O％材料代号表示法： 例：FLNC-4408-XX FL：预合金， NC：添加的主要合金元素 44：预合金牌号 08：％碳 FLN2-4408-XX FL：预合金 N：添加的主要合金元素 2：％添加的元素粉末 44：预合金牌号 08：％碳 FLC-48108-XX FL：预合金 C：添加的主要元素粉末 48：预合金牌号 1：化学组成改性 08：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ――――――共46页―第21页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版烧结硬化钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E)(G) 材料牌号 屈服 MPa FLNC-4408-60HT -85HT -105HT -130HT FLC-4608-60HT -75HT -95HT -115HT FLC-4805-70HT -100HT -140HT -175HT FLC2-4808-70HT -85HT -110HT -145HT FLC-48108-50HT -70HT -90HT -110HT 410 590 720 900 410 520 660 790 480 690 970
620 760 极限 极限 强度 MPa 480 660 790 970 480 590 720 860 520 760 0 620 830
690 830 拉伸性能 屈服 强度 (0.2%) MPa 伸长率 (25.4m m) ％ &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &0.5 &0.5 &0.5 &0.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 弹性常数 杨氏 模量 GPa 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 115 130 140 155 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.27 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 5 9 16 22 9 11 15 18 7 9 14 20 9 15 19 23 7 9 12 19 横向 断裂 强度 MPa 20 0 00 70 930 60 830 90 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 520 590 660 720 660 720 790 860 690 900 0 790 930 1100 (C) (C) (C) (C) 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的)(F) 洛氏 55HRC 55 55 55 55HRC 55 55 55 55HRC 55 55 55 57HRC 57 57 57 55HRC 55 55 55 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 120 180 230 290 120 180 230 290 150* 230* 300* 390* 180* 240* 295* 350* 110 160 230 290密度g/cm3 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20 6.60 6.80 7.00 7.20（D）98HRB 21HRC 25HRC 30HRC 28HRC 32 36 39 24HRC 29 34 39 25HRC 30 35 40 20HRC 26 31 37（D）（D）(D)（D）*从轴向疲劳试验结果换算的。 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃； (F)微小压痕硬度值和马氏体有关。倘若珠光体或贝氏体存在的话。这些相的量度一般为 25~45HRC。 (G)FLC-4805 与 FLC2-4808 材料的回火温度为 204℃。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第22页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版扩散合 金 化 钢这里所讲的粉末冶金材料是由以镍、铜及钼作为主要合金元素的扩散合金化钢粉制造的。为使最终 材料具有所需要的含碳量，在扩散合金化钢粉中混入了石墨粉(碳)。也可混入不同数量的元素粉末。材料特性扩散合金化粉末一般用于中等 ―高密度粉末冶金应用。为改造韧度与冲击性能，可添加元素镍粉。 当最终密度为7.0g/cm3 或更高时，这些材料可用压制―预烧结―复压―烧结制造。应用扩散合金化钢一般用于中等―高强度结构零件。这些材料可以进行热处理，以提高强度和耐磨性。显微组织这些材料形成多相显微组织。烧结态扩散合金化钢的显微组织和镍钢相似，贝氏体及马氏体占较大 比例。热处理后，这些组织和热处理的镍钢相似。扩散合金化钢的化学组成(％) 材料代号 FD- 0200 FD-0205 FD- 0208 FD-0400 FD-0405 FD- 0408 FLDN2- 4908 FLDN4C2-4905 *：基粉是预合金化的 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，最大含量为2.0％ Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 C 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.6-0.9 0.3-0.6 Ni 1.55-1.95 1.55-1.95 1.55-1.95 3.60-4.40 3.60-4.40 3.60-4.40 1.85-2.25 3.60-4.40 Mo 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-0.6 1.3-1.7* 1.3-1.7* Mn 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 0.05-0.30 Cu 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 1.3-1.7 ― 1.6-2.4材料代号表示法： 例：FLDN2-4908-XX FL：预合金基体 D：扩散合金化的 N：扩散合金化的添加剂 2：％扩散合金化的添加量 49：预合金牌号 08：％碳 FLDN4C2-4905-XX FL：预合金基体 D：扩散合金化的 N、C：扩散合金化的添加剂 4、2：％扩散合金化的添加量 49：预合金牌号 05：％碳―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第23页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版扩散合金化钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈服 极限 MPa FD- -55 -60 FD-0205-95HT -120HT -140HT -160HT FD- -60 -65 FD- -65 FD-HT -130HT -155HT FD- -60 -65 FLDN2-
-90 -100 FLDN4C2-49 05-5 0 -60 -70 -80 2007 版 审定：1997 修订： 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N／D：没有测定 340 380 410 450 480 550 620 690 340 410 480 550 340 380 410 450 380 410 450 690 900
380 410 660 830 970 1100 极限 强度 MPa 470 540 610 690 720 900 0 540 630 710 590 710 850 760 970
760 860 570 660 810 880 590 720 860 970 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 360 390 420 460 伸长率 (25.4m m) ％ 1.0 1.5 2.0 2.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.5 &1.0 &1.0 &1.0 &1.0 1.0 1.5 2.0 &1.0 &1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 125 140 150 170 125 140 150 170 125 135 150 160 125 145 165 125 145 165 120 140 155 170 125 140 150 160 125 140 150 160 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.27 0.27 0.28 0.25 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 0.27 0.27 0.28 0.28 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 11 16 24 38 7 9 12 15 9 12 16 23 15 27 37 7 9 14 12 18 24 30 9 12 18 27 14 15 24 50 横向 断裂 强度 MPa 900 50 50 0 00 00 0 90 90 40
压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 320 360 390 430 900 80 400 430 460 500 390 430 500 860 0 470 500 550 410 460 530 570 340 410 450 520 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 170 200 220 260 290 360 450 520 170 230 260 320 170 200 280 180 340 400 150 190 260 330 190 220 250 280 130 190 250 310密度g/cm3 6.75 6.95 7.15 7.40 6.75 6.95 7.15 7.40 6.75 6.90 7.10 7.25 6.75 7.05 7.35 6.75 7.05 7.35 6.70 6.95 7.20 7.40 6.75 6.95 7.15 7.30 6.75 6.95 7.15 7.3572HRB 76 80 86 28HRC 33 38 45 80HRB 83 87 90 80HRB 85 91 30HRC 35 42 85HRB 89 93 95 91HRB 94 98 100 85HRB 90HRB 95HRB 25HRCN/D（D）55HRC 55 55 55400 430 470 500 430 460 480N/DN/D(D)55HRC 55 55390 430 460 490 540 610 690 740 400 460 530 590N/DN/DN/D―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第24页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版渗铜铁 和 渗 铜钢这里所讲的粉末冶金材料是由铁粉和(或)铁合金粉与石墨粉(碳)的预混合粉制造的，其中的大部分 孔隙用熔渗的铜基材料进行了充填。材料特性熔渗是由熔融的低熔点金属或合金借助毛细作用充填粉末冶金压坯中的连通孔隙的一种生产工艺。 渗铜钢是用将铁粉或铁基粉(添加有或不添加石墨粉)压制成最终形状，和在烧结时用铜基材料渗入连通 孔隙中制成的。可以采用一步或两步熔渗工艺。结果形成只有粉末冶金技术才能获得的独特的钢―铜结 构。与烧结态的铁或碳钢粉末冶金零件相比，熔渗铜可改进材料的抗拉强度、伸长率、硬度及冲击性能。应用渗铜钢粉末冶金零件可于熔渗状态或热处理状态下使用。鉴于钢的组织中的孔隙为铜封闭，可避免 电镀液截留于孔隙中和以后可能会发生表面锈蚀，从而可改进材料的电镀特性。由于同样原因，对于需 要考虑压力密封的中等压力的液压应用，也可用熔渗铜的粉末冶金零件；由于减少了断续切削，切削性 得到改善。 用分别压制的零件、组装，然后通过熔渗工艺连接为一体，可将几个粉末冶金零件组合为―个整体。 用铜焊可连接熔渗的零件和锻轧金属零件。这是由于铜钎焊合金存留在被钎焊表面的界面处，而不会渗 入到烧结态粉末冶金零件中。熔渗钢零件的密封表面使得可于空气中进行高频淬火或火焰淬火使表面硬 化，而钢基体不会发生内部过分氧化。材料密度高时，对低碳基体进行渗碳或碳氮共渗后，表面可形成 一层清晰可见的渗碳层，使材料表面硬且耐磨，而心部仍是韧性的。显微组织于放大100―1000倍的显微镜下，可清楚地看出用硝酸酒精液腐蚀的或未腐蚀的试样中的富铜相。 可 测定铜相在整个零件中的分布；可指明熔渗不充分处 (若存在的话)。虽然，铜一般不会填满所有孔隙， 但由于毛细作用，铜将首先充填较小的连通孔隙。化合碳含量仅取决于铁相。渗铜铁和渗铜钢的化学组成( ％) 材料牌号 FX-1000 FX-1005 FX-1008 FX-2000 FX-2005 FX-2008 Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cu 8.0―14.9 8.0―14.9 8.0―14.9 15.0一25.0 15.0一25.0 15.0一25.0 C① 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9①可由金相只根据铁相来估计化合碳； 其它元素：包括为了特殊目的而添加的其它微量元素，总量的最大值为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第25页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版渗铜铁和渗铜钢粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈服 极限 MPa FX-1000-25 FX-1005-40 FX-HT FX-1008-50 FX-HT FX-2000-25 FX-2005-45 FX-2005-90HT FX-2008-60 FX-2008-90HT 2007 版 审定：1994 修订：1997 注： (A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (D)对于热处理的材料，屈服强度和极限抗拉强度大体上相等； (E)热处理(HT)材料的回火温度为 177℃。 N／D：没有测定 410 620 170 310 620 340 760 170 280 760 极限 强度 MPa 350 530 830 600 830 320 520 690 550 690 拉伸性能 屈服 强度 (O.2%) MPa 220 340 (D) 410 (D) 260 410 (D) 480 (D) 伸长率 (25.4m m) ％ 7.0 4.0 &0.5 3.0 &0.5 3.0 1.5 &0.5 1.0 &0.5 弹性常数 杨氏 模量 GPa 160 160 160 160 160 145 145 145 145 145 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 泊松 比 标准值(B) 无缺 口夏 比冲 击功 J 34 18 9 14 9 20 11 9 9 7 横向 断裂 强度 MPa 910 40 0 00 压缩 屈服 强度 (O.1 ％) MPa 230 370 760 490 790 280 410 490 480 510 硬度 宏观 (表观) 徽观 （换算 的) 洛氏 N/D N/D 55HRC N/D 58HRC N/D N/D 55HRC N/D 58HRC 疲劳 极限 (90 ％存 活率) MPa 133 200 230 230 280 122 140 160 160 190密度g/cm3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.365HRB 82HRB 38HRC 89HRB 43HRC 66HRB 85HRB 36HRC 90HRB 36HRC―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第26页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不 锈 钢 -3 0 0 系 列 合 金这里所讲的粉末冶金材料是由预合金奥氏体不锈钢粉制造的。材料特性不锈钢通常皆用作中―高密度材料。由于是用预合金化粉，故在通常的工业烧结条件下可获得完全 均一的显微组织。 实际制造工艺对粉末冶金不锈钢的力学性能有强烈影响。较高的烧结硬度 (1149℃以上)可能增高冲 击能量、延性及耐蚀性。在氮基气氛中烧结时，由于氮合金化的影响，比在真空或氢气中烧结的强度较 高而延性较小。烧结周期也影响材料的腐蚀性状。应用一般选用不锈钢材料，是考虑到它具有好的力学性能、耐蚀性及外观。 SS-303―可切削加工的奥氏体不锈钢牌号。对于需要大量后续切削加工者，最好选用 SS-303。这种 不锈钢强度与硬度高、耐蚀性好、无磁性。 SS-304―通用的奥氏体不锈钢牌号。这种不锈钢具有好的强度性能与耐蚀性，无磁性，是一种应用 较广的通用牌号。 SS-316―一种通用的奥氏体不锈钢牌号。在粉末冶金不锈钢中，SS-316 具有最好的综合性能，其耐 蚀性优于 SS-303，对于通常应用是首选材料，无磁性。显微组织303、304 及 316 牌号不锈钢的显微组织都是奥氏体，并有一些孪晶形成的迹象。在“L”级中不应有 或只有微量的初始颗粒界、铬的碳化物、氮化物或氧化物。不锈钢-300系列合金的化学组成(％) 材料代号 SS-303NL,N2 SS-303L SS-304NL,N2 SS-304H,L SS-316NL,N2 SS-316H,L Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cr 17.0-17.9 17.0-19.0 18.0-20.0 18.0-20.0 16.0-18.0 16.0-18.0 Ni 8.0-13.0 8.0-13.0 8.0-12.0 8.0-12.0 10.0-14.0 10.0-14.0 Mn 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 0.0-2.0 Si 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 S 0.15-0.30 0.15-0.30 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 C 0.00-0.15 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 P 0.00-0.20 0.00-0.20 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 Mo ― ― ― ― 2.0-3.0 2.0-3.0 N 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03其它元素：包括为了特殊目的而添加的微量元素总量最大为2.0％―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第27页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不锈钢-300 系列合金粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强 度(A)(E) 材料牌号 标准值(B) 拉伸性能 极限 强度 MPa 270 380 470 270 330 300 390 480 280 300 390 280 410 480 240 280 390 屈服 强度 (O.2%) MPa 220 290 310 120 170 260 280 310 170 120 180 230 270 310 170 140 210 伸长率 (25.4m m) ％ 0.5 5.0 10.0 17.5 20.0 0.5 10.0 13.0 10.0 23.0 26.0 0.5 10.0 13.0 7.0 18.5 21.0 弹性常数 杨 氏 模 量 GPa 105 115 140 120 140 105 115 140 120 120 140 105 115 140 120 120 140 泊松 比 无缺 口夏 比冲 击功 J 0.25 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 0.25 0.25 0.27 5 26 47 54 75 5 34 75 27 61 108 7 38 65 27 47 88 横向 断裂 强度 MPa 590 680 N/D 570 N/D 770 880 N/D 590 N/D N/D 740 860 N/D 590 550 N/D 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 260 320 320 140 200 260 320 320 170 150 190 250 300 320 170 150 200 硬度 宏观 (表观) 洛氏 62HRB 63HRB 70HRB 21HRB 35HRB 61HRB 62HRB 68HRB 35HRB 30HRB 45HRB 59HRB 62HRB 65HRB 33HRB 20HRB 45HRB N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D N/D 徽观 （换 算的) 疲劳 强度 （107 次循 环） MPa 90 110 145 105 130 105 125 160 (C) 115 145 75 95 130 (C) 90 115 最小 伸长 率 屈 极 (在 服 限 25.4 mm内) MPa % 0.0 3.0 6.0 12.0 15.0 0.0 5.0 8.0 7.0 15.0 18.0 0.0 5.0 8.0 5.0 12.0 15.0密度g/cm3 6.4 6.5 6.9 6.6 6.9 6.4 6.5 6.9 6.6 6.6 6.9 6.4 6.5 6.9 6.6 6.6 6.9SS-303N1-25 SS-303N2-35 SS-303N2-38 SS-303L-12 SS-303L-15 SS-304N1-30 SS-304N2-33 SS-304N2-38 SS-304H-20 SS-304L-13 SS-304L-18 SS-316N1-25 SS-316N2-33 SS-316N2-38 SS-316H-20 SS-316L-15 SS-316L-22 2007 版170 240 260 80 100 210 230 260 140 90 120 170 230 260 140 100 150审定：1994 修订：，2003 N1―氮合金化的。强度好，伸长率小。*于 1149℃下，在分解氨中烧结的。 N2―氮合金化的。强度高，中等伸长率。*在分解氨中，于 1288℃下烧结的。 H―碳低。强度较低，伸长率高。*于 1149℃下，在 100％H2 中烧结的。 L―碳低。强度较低，伸长率最高。*在部分真空中，于 1288℃下烧结的。 *为得到这些数据使用的生产工艺参数，可使用其他条件。 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)；烧结态为屈服强度，热处理态为极限抗拉强度； (B)力学性能数据来源于实验室制备的在工业生产条件下烧结的试样； (C)将在本标准以后的版本中给出的，在准备的补充数据； N／D：没有测定―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第28页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不 锈 钢 -4 00 系 列 合 金这里所讲的粉末冶金材料是由预合金化的铁素体或马氏体不锈钢粉制造的。需要时可用混入石墨粉 来控制含碳量。材料特性不锈钢一般用作中―高密度粉末冶金材料。由于使用的是预合金化粉末，故在一般的工业烧结条件 下可获得均一的显微组织。 实际的制造工艺对400系列不锈钢的力学性能有一定程度的影响。 在无氮气氛(纯氢或真空)中高温烧 结(高于1149℃)可获得最高的软磁性能。于同样条件下处理时，其腐蚀性能不如300系列不锈钢。应用一般选用400系列不锈钢是鉴于他们的磁性或热处理特性： SS-409L为焊接应用选用； SS-410L为软磁性能和耐蚀性的环境选用； SS410-90HT为兼强度、硬度及耐磨性而选用。为提高热处理性能而添加了碳。作为一种烧结硬化合 金，这种合金的性能受炉子冷却速度的控制。后续淬火与回火工艺将增高硬度，耐蚀性和切削 性都欠佳； SS-430和SS-410相比磁性能较差，但耐蚀性稍好； SS-434磁性能和SS-430相似，耐蚀性略好。显微组织410L、430及434合金在烧结状态均为铁素体。不得有原颗粒界、氧化物或碳化物的痕迹，甚至微量 残余碳或氮在显微组织中都将以晶界沉淀状出现。 410-90HT合金由烧结周期增长冷却后全部为马氏体。 也可以另外淬硬，但在任何―种情况下，为了获得最佳韧度．一船均需回火。烧结不锈钢-400 系列合金的化学成分(％) 材料牌号 SS-409L SS-409LE ① SS-4lO SS-410L SS-430N2 SS-430L SS-434N2 SS-434L SS434LCb Fe 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 Cr 10.50-11.75 11.50-13.50 11.50-13.50 11.50-13.50 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 16.00-18.00 Ni ― 0.0-0.5 ― ― ― ― ― ― ― Mn 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 Si 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 0.0-1.0 S 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.03 C 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.25 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.08 0.00-0.03 0.00-0.03 P 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 0.00-0.04 Mo ― ― ― ― ― ― 0.75-1.25 0.75-1.25 0.75-1.25 N 0.00-0.03 0.00-0.03 0.00-0.06 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.20-0.60 0.00-0.03 0.00-0.03 Cb(Nb) 8X%C-0.8 8X%C-0.8 ― ― ― ― ― ― 0.4-0.6其它元素：包括为了特殊目的而添加的微量元素总量最大为2.0％ ①：LE-L代号，化学组成扩大了。―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 共46页―第29页― 美国 M PI F “ 粉 末冶 金 结 构 零 件 材 料 标 准 ”― 2007 版不锈钢-400 系列合金粉末冶金材料性能最小值(A) 最小强度 (A)(E) 材料牌号 屈 服 MPa SS-410-90HT SS-410L-20 SS-430N2-28 SS-430L-24 SS-434N2-28 SS-434L-24 140 190 170 190 170 620 极 限 最小 伸长 率 (在 25.4 mm内) % 0.0 10.0 3.0 14.0 4.0 10.0 拉伸性能 极限 强度 MPa 720 330 410 340 410 340 屈服 强度 (O.2%) MPa （D） 180 240 210 240 210 伸长 率 (25.4 mm) ％ &0.5 16.0 5.0 20.0 8.0 15.0 弹性常数 杨 氏 模 量 GPa 125 165 170 170 165 165 0.25 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 泊松 比 标准值(B) 横 无缺 向 口夏 断 比冲 裂 击功 强 度 J 3 68 34 108 20 88 MPa 780 N/D N/D N/D N/D N/D 压缩 屈服 强度 (0.1 ％) MPa 640 190 230 230 230 230 硬度 宏观 (表观) 洛氏 23HRC 45HRB 70HRB 45HRB 68HRB 50HRB 55HRC N/D N/D N/D N/D N/D 徽观 （换算 的) 疲劳 强度 （107 次循 环） MPa 240 125 170 170 150 150密度g/cm3 6.5 6.9 7.1 7.1 7.0 7.02007 年版审定：1994； 修订：，2007 N2―氮合金化的。强度高，中等伸长率( 于 1288℃在分解氨中烧结)； L―低碳，强度较低，伸长率最高(于 1288℃，在部分真空中烧结。避免冷却时吸收氮)； HT―马氏体，热处理的。强度最高( 与 1149℃在分解氨中烧结硬化的)。 *用于产生这些数据的制造工艺参数，可改用其它工艺条件。 注：(A)后缀数字代表最小强度值(psi)}
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