粉末冶金蒸汽处理简介.ppt

1、粉末冶金 蒸汽处理简介,主讲人： 郭益山,技术部培训教材,大 纲,1. 蒸汽处理的应用范围,2. 蒸汽处理基本原理,3. 蒸汽处理设备简介,4.蒸汽处理对产品的影响,5.蒸汽处理常见不良分析及对策,蒸汽处理,1. 蒸汽处理的特性 应用范围 a 密封产品 具体应用于冰箱、空调压缩机内关键零件的封孔处理； b 外观美化 c 改善耐磨性与耐粘着磨损性能 d 增强耐腐蚀性和延长储存时间 蒸汽处理外观 外观呈十分美观的兰黑色金属光泽，表面光滑，磨擦系数降 低，表观硬度提高。,蒸汽处理,2.蒸汽处理的原理 蒸汽处理过程中，Fe在不同的温度和蒸汽压力下能生成三种氧化物：FeO、Fe304、Fe2O3。图1、

2、图2为蒸汽处理基本原理的两个基本图形，其中K为气流平衡常数，K=H2OH2。 具体来说我们可以将蒸汽处理看成在570度左右的三个可逆反应： 570度以下,蒸汽处理,2.蒸汽处理原理,齿轮基础知识介绍,2.蒸汽处理原理,蒸汽处理,2.蒸汽处理原理 蒸汽处理的成败取决于在蒸汽反应过程中，表面是否 生成了连续且致密的Fe304氧化膜。若蒸汽处理按反应(1)进行，则符合工业生产所需。 如果在处理过程中，还伴有其他四种氧化反应，则根据反应 的先后和程度，导致出现各种质量故障,蒸汽处理,3.蒸汽处理设备 3.1 通过式网带黑化炉 3.2 井式黑化炉,由炉体、升降机构、搅拌风机、蒸汽锅炉、温控系统等组成,炉

3、体、网带传动系统、蒸汽系统及温控系统四大部分组成,蒸汽处理,4. 蒸汽处理的概念及对产品的影响 4.1 概念 水蒸气氧化处理是将铁基材料在450590下暴露于过热水蒸气环境14h。在暴露期间，水蒸气与铁基材料发生反应生成一种粘附性的兰一灰色铁氧化物（四氧化三铁） 氢气是水蒸气氧化反应的副产品，为消除有害的氢气聚集与爆炸的可能性，必须采取适当的安全措施。 氧化物侵入零件内的深度、产品质量的增加、氧化物层厚度及最终产品的硬度都取决于水蒸气氧化处理的参数(时间与温度)、材料的密度、制造零件使用的基粉类型(雾化的或海绵的)，以及封闭表面孔隙以前的加工作业,齿轮基础知识介绍,4. 蒸汽处理的概念及对产品

4、的影响 4.2 对产品的影响 采用两种不同的蒸汽处理条件对不同条件的产品进行处理后，并将数据整理如下： 注：条件A 为在温度495-540范围内处理约1小时； 条件B 为在温度540565范围内处理约2小时； 4.2.1 对密度及黑化层的影响,蒸汽处理,4.蒸汽处理对产品的影响 4.2.2 强度/硬度方面,蒸汽处理,4. 蒸汽处理对产品的影响 4.2.3 防锈性 4.2.4 摩擦系数 FC 0208材料,蒸汽处理,蒸汽处理,5.1 具体现象一： 产品出炉(包括浸油处理)后。表面虽呈蓝黑色。但无美观的金属光泽。表面粗糙不光滑。防锈能力差 原因： 由于铁原子氧化反应是放热反应(用细铁粉氧化放热反应

5、原理做暖炉即是一例)。一炉装有百十公斤左右产品的炉子内，在最初的反应过程中，由于铁原子表面完全裸露和蒸汽接触，反应异常迅速，放出的热量很大，局部温度可能超过 570 。当蒸汽量不足时，则按反应式生成 FeO。虽然生成的FeO在蒸汽流进一步作用下可以继续按反应式最终生成 Fe304，但需要蒸汽流量具备按反应式要求的蒸汽与氢气的比值。在大料筐中央和气流死角部位，没有足够的蒸汽供给，加上生成的氢气排出不畅，将导致蒸汽和氢气比值降低，FeO不能全部按式继续反应而部分保留下来。在随后的冷却过程中，FeO发生歧化反应生成F0304和新生态的Fe。此新生态的Fe原子活性很强，极易氧化受到腐蚀。结果导致产品表

6、面灰暗且粗糙，严重时表面覆盖有一薄层粘附的固体附着物 改善措施：(1)严格控制蒸汽处理作业温度，凡出现上述现象的，应将炉温降低2040；（2）筐边和炉膛间隙要小，不使蒸汽从间隙通道直接排出，导致料筐中央蒸汽量不足，。每一层料筐高度 一般不要超过2025 cm，料筐之间应留有间隙(10 mm左右)，防止料筐内部产生气流死角,行星齿轮结构特点,5.2 具体现象二 产品出炉时。部分产品表面呈红色。严重时表面形成一簿层疏松多孔可被剥落的颗粒 原因：,在处理后期，无论化学反应速度扩散速度都决定了整个反应过程明显减缓下来。在这种情况下，如果仍 然通人大量蒸汽，必然由于反应产物 H2大幅度减少，而使气流中平

7、衡常数 K值迅速增大达到或超过图2上方的Fe304进一步氧化生成Fe203的平衡曲线，而且这个反应在400以上即能发生。其结果使生成的Fe，04表面膜进一步氧化成红色疏松多孔的 Fe203。 改善措施,1）减少后期通入的蒸汽量； 2）增加产品数量,蒸汽处理,5.3 不良现象三： 产品表面局面呈灰白色花斑状。花斑部分似未发生氧化反应的质量故障； 原因： 残留切削液痕迹部分的表面被配在切削液内的物质或它们的分解产物所覆盖，使蒸汽难于接触覆盖于痕迹下的金属铁原子发生氧化反应，即被痕迹覆盖部分的表面未氧化生成Fe304而呈银灰白(铁基体本是银灰白色)。 对策： 将经过切削加工过的零件进行冲洗，冲洗后立即风干(冲洗后容易出现锈斑，该锈斑为Fe203)，或进行抛光处理，去除表面痕迹；,蒸汽处理,5.4 具体现象四： 产品发脆。表面硬度很高。强度明显下降 原因： 低密度零件本身强度低，脆性大，而孔隙率高，氧化速度快，氧化增重高，导致硬度上升，产品发脆。这种零件在紧配安装或受到冲击载荷时