炉温一致性对模压成型钴铬合金烧结收缩和变形的影响

尹长军

（东莞市翔通光电技术有限公司，广东东莞523808）

炉温一致性对模压成型钴铬合金烧结收缩和变形的影响

尹长军

（东莞市翔通光电技术有限公司，广东东莞523808）

利用粉末冶金法制备钴铬合金块，研究烧结炉炉膛温度一致性对烧结过程中的变形规律，找出烧结炉影响烧结变形的主要因素。结果表明，温度偏差达到或超过20℃时，收缩率会出现明显不一致现象，同时产品会出现明显变形现象。当炉温局部偏差低于或等于10℃时，对其收缩一致性和变形的影响便已不再明显。同时，分别在1 270℃和1 260℃烧结时，其收缩一致没有发生变化，对烧结变形也没有明显影响。最后，当炉温为1 250℃时，虽然炉温一致，但其收缩率明显偏小。

钴铬合金；炉温一致性；烧结变形；烧结收缩

粉末冶金（PM）法生产效率高、材料利用率高，在材料制备方法中占有重要地位，传统铸造工艺生产的钴铬合金，现已逐步采用粉末冶金法生产。成型后的压坯在烧结前，先用CAD/CAM技术对压坯进行切削加工，然后再烧结。产品多用于义齿行业，因此对烧结后产品的收缩一致性要求非常高，不允许有烧结变形现象。但工厂在大生产时，仍会出现烧结变形致废，这在一定程度上限制了粉末冶金法制备的钴铬合金在行业的推广速度。压坯密度、成型工艺、烧结工艺等任何一个因素都会导致烧结变形。本文试图通过研究炉膛内温度一致性对烧结过程中的变形规律，找出烧结炉影响烧结收缩和变形的主要因素，优化炉膛控温结构，以降低烧结时钴铬合金的变形程度和概率，提高产品烧结一次合格率。

1 试验

1.1 材料

试验所用的原材料为气雾化钴铬钼合金粉，成分组成为：铬28%，钼5%，锰、硅、铁累计小于1%，其余为钴成分。原始粉末粒度分布见表1.

1.2 方法

合金块的生产工艺流程为混粉→压制成型→切割→烧结→表面处理。首先，粉末在10 L捏合机中进混料，混料时间为2 h；混合后的粉末过60目筛网，然后再用T500粉末机压制成型，压力为200 bar，保压90 s，压坯密度控制在6.38～6.52 g/cm3，压坯尺寸¢90×16，再把压坯切成14 mm× 12 mm×16 mm（长×宽×高）小方块25块，随机按每5个为一组，共分成5组小方块；再用CY-B1400炉膛为圆形的升降式烧结炉，分别在不同的炉膛温度条件下进行氩气保护烧结。根据烧结前的尺寸和烧结后的尺寸计算其收缩一致性，并用标准塞尺和水平大理石检测其弯曲变形程度。方块在炉膛中的摆放方式为：N1为炉膛左上角，N2为炉膛右上角，N3为炉膛左下角，N4为炉膛右下角，N5为炉膛中心位置。小方块摆放方式见图1.炉膛N1、N2、N3、N4位置为对应发热体位置，N5位置为炉膛中心位。用高温测温块（日本JFCC）测试炉膛各点实际温度。测温块摆放方式见图2.

表1 原始合金粉粒度分布

2 结果与分析

钴铬合金小方块在炉温为1 270℃时，平均收缩率为5.616%，见表2；炉温为1 260℃，平均收缩率为5.603%，见表3；炉温为1 250℃时，平均收缩率为5.270%，见表4；同一炉小方块，在炉温越趋于一致时，产品收缩率也会明显趋于一致，见表5；炉温偏差达到20℃时，产品会出现明显变形；炉温局部偏差低于10℃时，对小方块的收缩一致性和变形的影响已不再明显，见表6.

图1 小方块摆放方式

图2 测温块摆放方式

表2 炉温为1 270℃时小方块收缩率和弯曲度

表3 炉温为1 260℃时小方块收缩率和弯曲度

表4 炉温为1 250℃时小方块收缩率和弯曲度

表5 炉温局部相差20℃时小方块收缩率和弯曲度

表6 炉温局部相差10℃时小方块收缩率和弯曲度

3 结论

炉膛内温度偏差达到或超过20℃时，收缩率会出现明显不一致现象，同时产品会出现明显变形现象。当炉温局部偏差低于或等于10℃时，对其收缩一致性和变形的影响便已不再明显。同时，钴铬合金烧结温度在1 270℃和1 260℃时，其收缩一致性没有发生变化，对烧结变形也没有明显影响。最后，当炉温为1 250℃时，虽然炉温一致，但其收缩率明显偏小，应该是高温不够，烧结不完全所致。

［1］王贤瑞，梁翠，徐金富，等.粉末冶金铁基阀板在烧结过程中的变形规律［J］.兵器材料科学与工程，2011，34（1）：65.

［2］陈仕奇，黄伯云.AS金属粉末气体雾化制备技术的研究现状与进展［J］.粉末冶金技术，2004，24（5）：297-301.

〔编辑：刘晓芳〕

TF124.5

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.074

2095－6835（2017）14－0074－02