粉末冶金汽車不銹鋼零件國產化研制報告

一、前言 中國粉末冶金商務網信息
    不銹鋼具有抗腐蝕等廣泛特點，隨著其礦冶技術與產能的提高，其應用領域日益擴大。而粉末冶金不銹鋼制品更具有少無切削加工，比精密鑄件精度高，也不存在電鍍等涂層制品的環保問題等優點，近十多來也取得快速發展。如汽車擋風玻璃后視鏡底座，國外早己采用不銹鋼件取代有色鑄件或其他防銹涂層件。 中國粉末冶金商務網信息
    福州福清福耀玻璃集團公司，是當今世界*大汽車擋風玻璃制造基地之一。為了出口市場的需要，每年需大量進口配套用的粉末冶金不銹鋼后視鏡底座。因受供貨量與周期以及價格的制約，深感其國產化的必要。2001年中在有關方面參與下，協議建立了專門生產基地。經過不斷的努力，于2002年底國產化研制成功，次年投入批量生產。2005年產量約百萬件，并有部份出口。擴建后的生產線現己達到年產300萬件的能力。 中國粉末冶金商務網信息
二、工藝裝備及原材料選擇 中國粉末冶金商務網信息
    據查國內為數不多的粉末冶金不銹鋼制品廠，基本上采用真空燒結工藝�？紤]到真空燒結一次性投資大且未必方便于穩定、連續、大批量生產等情況，根據技術合作者的建議，決定采用氨分解氣氛及連續爐燒結的設計方案。選用的主要設備有：(1)100噸全自動粉末冶金液壓機；(2)高溫貫通式鉬絲爐，爐管尺寸：長一寬一高為4000×150×130mm；(3)5M3／h低露點(≤一60℃)的氨分解裝置；(4)其他相關前后處理設備及檢測儀器等。 中國粉末冶金商務網信息
    按相關文件規定選用AISI 430L或434牌號的不銹鋼材料。試制曾分別使用河北與浙江產的430L水霧化粉末進行對以試驗。 中國粉末冶金商務網信息
三、研制概況及技術攻關要點 中國粉末冶金商務網信息
    *階段研制。依據國外工業化生產的零星報導，自力更生進行各種方案的探索性試驗。包括變更燒結溫度、保溫時間、裝料量及其方式、添加燒結活化劑以及其他多種的方案。歷經數月的反復摸索，任憑方案怎么組合與優化，燒結出爐后的樣品就是見不到一點點的不銹鋼光澤，且樣品的強度、韌性、硬度及斷口金相組織等方面與進口樣件比較都相差甚遠。 中國粉末冶金商務網信息
為探求失敗的原因，曾復查所購置設備的質量指標，結果均正常達標(如氨分解氣氛露點達到≤一60℃等)�？磥硭鼈兯坪醵寄軡M足國外報導的主要工藝參數的要求。但是為何燒結不出合格的樣品?可是定有它特殊的難點與“技術決竅”?經過努力尋找及再試驗，許久也未找到答案。在無從著手的情況下，研制組自動解散，國產化工作被迫暫停。 中國粉末冶金商務網信息
第二階段試制。新組成的研制小組，總結了前階段失敗的教訓并根據以往創新及產業化研制工作的經驗，進行了國內外科技文獻及相關“活信息”的收集，通過精心的消化吸收與歸納分析，在對不銹鋼燒結的難點有了較清晰認識的基礎上，終于從中分析出解決的方案。茲簡述如下： 中國粉末冶金商務網信息
(1)不銹鋼燒結的難點及成功燒結的必要與充分條件。不銹鋼是以Fe--Cr合金為基礎，根據塔曼(Tamman)定律，只有Cr的含量超過12．5％(原子含量；重量為11．7％)時，Fe--Cr合金的鐵陽極電位才能產生飛躍式的提高，使合金的抗蝕性取得突變的改善，從而確保了它在一定介質條件不產生銹蝕。對此抗蝕性機理的解釋是由于Cr元素非常容易被鈍化所致。所謂鈍化即Cr與周圍介質反應生成一層極薄(幾個nm)的氧化膜并產生包覆的現象。鈍化層因失去了化學活性，呈現出與惰性金屬相似的特性，且在一定條件下是致密的，不容易產生溶解等反應。即使損壞，又會再鈍化。 中國粉末冶金商務網信息
如上所述，不難發現正是不銹鋼粉末的表層存在這樣的鈍化層，極大地阻礙了其燒結還原的進行，從而使得粉末冶金不銹鋼燒結變得非常困難。 中國粉末冶金商務網信息
為了克服這一難點，人們研究了氧化鉻在氫氣中氧化一還原反應的規律。從查閱其相關反應圖可知，單純的Fe--Cr不銹鋼，在不同的燒結溫度下所要求的氣氛的露點(臨界值)，似乎并不特別的苛刻(如在1150℃下約為-23℃)。但是這僅僅是氧化鉻開始被還原所必須的氣氛露點。 中國粉末冶金商務網信息
工業實踐表明，為充分保證不銹鋼粉末壓坯連續成功燒結，還要考慮更多的影響因素，如在燒結與冷卻過程中不發生污染以及合金含有其他成份時，一般要求更低的氣氛露點，此外還應有一定的安全系數等等。因此為了確保不銹鋼燒結的正常進行，不僅要求引入的分解氨氣露點要干燥到如-60℃，更重要的是如何將氧化還原產生的水氣及時排出．以便始終保持爐內氣氛露點處于相應要求的指標內。 中國粉末冶金商務網信息
(2)主要技術措施。根據以上所述，通過邊試驗邊摸索，采取了多項的技術措施，使得原有裝備在燒結全過程，確保了“爐內氣氛露”達到不銹鋼燒結的要求，從而實現成功地燒結。其技術措施的要點為： 中國粉末冶金商務網信息
●粉末原材料要求低的含碳及含氧量；與燒結所有相關的物件都要求保持高的干燥度； 中國粉末冶金商務網信息
●改造現有燒結爐的結構。如增設預燒結段，變更爐管尺寸并調整還原氣流量及其流向等； 中國粉末冶金商務網信息
●變更氨分解裝置并嚴格選用無水液氨以及改變干燥循環工藝規程等； 中國粉末冶金商務網信息
●選用較高的燒結溫度(如1250—1300℃)并恰當控制生產率以降低對氣氛露點的要求。     中國粉末冶金商務網信息
    研制的第三階段是進一步解決另件尺寸精度、機械物理性能指標及外觀達標等問題(均以進口件為標準)。由于該另件呈薄片形，且臺階，倒錐與斜度等均有一定的精度要求，而高溫燒結收縮變形很大，因而得對成型坯的尺寸與重量的設計等方面進行多次的調整。此外經過不斷試驗，還探索出*佳后處理設備與工藝，使得另件表面光飾度也達到進口件的標準。 中國粉末冶金商務網信息
四、零件耐腐蝕性能考核試驗 中國粉末冶金商務網信息
(1)試驗方法的選擇： 中國粉末冶金商務網信息
    事實上所有金屬或合金材料均難以保證其永不銹蝕。它們是否產生腐蝕取決其工作環境的條件�？墒怯捎诹慵�的工作環境條件與另件材料自身因素可有多種組合和變化，面對這種極其錯綜復雜的情況，要制定出通用的試驗方法以判定材料耐蝕性顯然是不現實的。只能根據實際需要與可能制定或選用某種試驗方法。通常可供選擇的試驗方法有： 中國粉末冶金商務網信息
    一是實際使用試驗。需要較長的時間(有的達數年)、費用大、且不易獲得定量的結果。 中國粉末冶金商務網信息
    二是試驗室試驗。它分為摸擬試驗與加速試驗。前者是在小型模擬裝量中盡可能*地人工模擬自然界形成的各種介質及條件進行試驗。而加速試驗是將實際條件中，一個或少數幾個控制性因素進行強化，使之較短時間內便于做出判定。由于它方便自由選擇和嚴格控制各個影響因素，可*測量，試驗時問短，其結果重現性較好等優點，且己制訂出相應的國家或行業標準的方法很多。如“人造氣氛—鹽霧腐蝕試驗”及“濕熱腐蝕試驗”等即屬于此類。本另件系選用“濕熱腐蝕試驗”方法進行考核。 中國粉末冶金商務網信息
  (2)試驗結果與分析： 中國粉末冶金商務網信息
    試驗選擇環境氣氛系統在60±2℃，相對濕度95±4％的密閉容器中進行，記錄存放48小時后的銹蝕狀況。由于相關文件(包括粉末冶金不銹鋼材料標準MPIF 35)沒有規定具體的判斷指標，雙方協議決定取試制件與進口件樣本進行對比試驗。即各取若干進口件與試制件，在同一狀態條件下同時進行試驗。結果發現兩者出現銹蝕斑點的情況各有長短(即均有一些件局部發生“點蝕”現象)，但相差無幾。此后重復試驗呈現較好的重顯性。 中國粉末冶金商務網信息
    通過以上各項考核驗收，表明研制的產品己全面達到進口件的要求。于是雙方一致認定研制全面成功，并于次年便投入了大批量生產。 中國粉末冶金商務網信息
五、結論： 中國粉末冶金商務網信息
    通過汽車不銹鋼后視鏡底座國產化的研制工作，表明要使氨分解氣氛與鉬絲電爐等裝備達到符合生產粉末冶金不銹鋼另件的要術，其關鍵在于須采取必要的硬軟技術措施，使得爐內氣氛的露點始終低于連續燒結還原所需的“安全值”。

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