1 轎車(chē)后視鏡支座
轎車(chē)后視鏡支座是*個(gè)大批量生產(chǎn)的粉末冶金不銹鋼汽車(chē)零件。盡管是一個(gè)小零件，但是以近終形成型，無(wú)需后加工，展示了粉末冶金技術(shù)的優(yōu)越性，成功地競(jìng)爭(zhēng)過(guò)了其他技術(shù)。對(duì)轎車(chē)后視鏡支座材質(zhì)的要求，不是耐腐蝕性，也不是力學(xué)強(qiáng)度，而是它必須有與視窗玻璃相匹配的熱膨脹系數(shù)。在這方面，鐵素體不銹鋼如ss一410，ss一430和ss一434恰能滿(mǎn)足要求。采用標(biāo)準(zhǔn)的粉末冶金工藝，在常規(guī)壓制壓力下模壓，在工業(yè)網(wǎng)帶爐或推桿爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1 120～1 150℃ ，燒結(jié)氣氛也是常規(guī)燒結(jié)氣氛。一次壓制一次燒結(jié)，可生產(chǎn)出不需后續(xù)加工的不銹鋼轎車(chē)后視鏡支座，與熔鑄加工零件相比，生產(chǎn)成本降低。
2 abs傳感器齒圈
防抱制動(dòng)系統(tǒng)abs的英文全稱(chēng)為antilockbraking systems。abs系統(tǒng)的任務(wù)是，當(dāng)汽車(chē)在光滑的路面行駛，需緊急制動(dòng)時(shí)，防止車(chē)輪跑偏、側(cè)滑、甩尾及車(chē)身失控等情況的發(fā)生。abs系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件包括：電子控制單元ecu，電磁閥（每臺(tái)車(chē)3～ 6個(gè)），鐵磁材料齒圈（4～ 6個(gè)），傳感器（4～ 6個(gè)）。abs的工作原理為：在車(chē)輪接近抱死時(shí)，車(chē)輪的制動(dòng)壓力將被釋放，車(chē)輪減速。車(chē)輪的減速與重新加速被電子系統(tǒng)監(jiān)控，減速時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持恒定。當(dāng)重新加速后，逐漸增加制動(dòng)壓力，增加摩擦力，制動(dòng)車(chē)輪。如果給定的摩擦力仍然過(guò)大，制動(dòng)過(guò)猛，則將重新開(kāi)始上述過(guò)程，直到得到的所需制動(dòng)壓力；使車(chē)輪在規(guī)定的壓力下制動(dòng)而不被抱死。
abs系統(tǒng)的這個(gè)電子監(jiān)控的調(diào)整過(guò)程，是靠電子控制單元ecu接受到由傳感器與固定在車(chē)輪上的齒圈的相互作用產(chǎn)生的電信號(hào)后，通過(guò)比較和判斷發(fā)出指令給電磁閥，控制供給氣動(dòng)制動(dòng)壓力來(lái)完成的。其中齒圈與傳感器產(chǎn)生的信號(hào)質(zhì)量將直接影響abs系統(tǒng)性能的高低 。
abs中的齒圈被認(rèn)為是第二代粉末冶金不銹鋼汽車(chē)零件。圖1示日本jatco trans tech公司為nissan motor公司批量生產(chǎn)的abs齒圈，它取代的是原鍍鎳燒結(jié)鐵齒圈，其產(chǎn)量正不斷增加 。作為abs系統(tǒng)的關(guān)鍵零件，對(duì)粉末冶金不銹鋼齒圈的要求相當(dāng)高。為了保證感應(yīng)電信號(hào)的準(zhǔn)確獲取，齒圈的尺寸精度必須保證與傳感器的裝配間隙小于0．7 mm，零件的一致性必須達(dá)到不合格零件的比例小于1 ppm（百萬(wàn)分之一），軟磁性能必須保證傳感器zui大／zui小感應(yīng)電壓的比值小于2．0。當(dāng)輪速大于30 r／min時(shí)，感應(yīng)電壓必須大于0．2v_。
在汽車(chē)的正常使用壽命內(nèi)，齒圈還必須有足夠的耐腐蝕性。作為第二代粉末冶金不銹鋼零件，其技術(shù)要求比*代轎車(chē)后視鏡支座零件高得多。齒圈的材質(zhì)為粉末冶金鐵素體不銹鋼，制造工藝進(jìn)行了許多改進(jìn)。4xx系列不銹鋼粉末的壓縮性和成形性不好，供貨態(tài)的不銹鋼粉末的壓坯密度低、強(qiáng)度低。國(guó)外的制造商采取粉末退火和降低粉末氮含量的方法，改善粉末的壓縮性。國(guó)內(nèi)在95攻關(guān)“轎車(chē)用鐵粉和溫壓技術(shù)研究”項(xiàng)目中，武鋼粉末冶金公司和北京科技大學(xué)曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)這方面的實(shí)踐，特別是通過(guò)降低粉末氮含量的方法，提高鐵粉的壓縮性，取得了使用國(guó)產(chǎn)水霧化鐵粉溫壓出7．37 g／cm。的高密度、高強(qiáng)度、重1 kg的汽車(chē)發(fā)電機(jī)整體磁軛生坯的較好效果。對(duì)于市售供貨態(tài)4xx系列不銹鋼粉末，如果不采用類(lèi)似的粉末退火處理，想要在550~690 mpa壓制壓力下，獲得6．8～6．9 g／cm3。的生坯密度是不可能的。當(dāng)然，制品廠采取退火工序會(huì)增加生產(chǎn)成本。國(guó)外“開(kāi)包即用粉”采用了預(yù)混技術(shù)，無(wú)需制品廠自己退火，不銹鋼粉末壓坯具有較高的生坯密度和生坯強(qiáng)度。例如，在常規(guī)壓力下壓制，ancor gs一6000和ancor 434l粉的生坯密度及生坯強(qiáng)度都較高。
不銹鋼的高鉻含量導(dǎo)致了粉末不銹鋼的燒結(jié)難度。在1 120~1 150℃下和普通燒結(jié)鋼零件的燒結(jié)氣氛中，不可能還原不銹鋼顆粒表面的氧化鉻，而且鉻會(huì)吸收燒結(jié)氣氛中的潮氣和殘存氧，使不銹鋼表面進(jìn)一步氧化。鉻的存在還會(huì)增加氮在鐵中的溶解度，降低不銹鋼零件的磁性和耐腐蝕性。為了克服以上困難，需要在低露點(diǎn)純氫中或真空中高溫?zé)Y(jié)不銹鋼汽車(chē)零件。國(guó)內(nèi)高溫?zé)Y(jié)在鐵基零件的燒結(jié)中使用的并不廣泛。但是，高溫?zé)Y(jié)中的一系列的燒結(jié)反應(yīng)，會(huì)減少連通孔隙的數(shù)量，增加零件密度和改善其他許多性能。
不銹鋼abs齒圈是粉末軟磁材料的一個(gè)應(yīng)用。總體上要求具有小的矯頑力、高的導(dǎo)磁率和高的磁感應(yīng)強(qiáng)度。齒圈的化學(xué)成分（特別是殘留雜質(zhì)）與顯微組織從根本上決定了齒圈的軟磁特性。材質(zhì)中殘存的碳、氮和氧會(huì)使碳化狀態(tài)下的磁疇的疇壁運(yùn)動(dòng)而惡化軟磁特性。在氫氣中高溫?zé)Y(jié)，可獲得優(yōu)良的軟磁性能 。在國(guó)內(nèi)的條件下，1 300℃ 下的氫氣中高溫?zé)Y(jié)不存在技術(shù)難度。
abs齒圈需要經(jīng)受鹽霧試驗(yàn)，不銹鋼表面的連續(xù)光滑的鉻氧化物膜可以通過(guò)考核。如果不銹鋼表面有碳化鉻形成，就會(huì)貧化表面形成氧化物所需的鉻元素并使表面粗化，降低鹽霧試驗(yàn)指標(biāo)。高溫?zé)Y(jié)（1 290℃）的粉末冶金434l鋼試樣的陽(yáng)極極化曲線顯示出明顯的鈍化區(qū)，在該條件下，粉末434l不易被腐蝕。并且，這個(gè)鈍化區(qū)比低溫?zé)Y(jié)（1 200℃）的434l和低溫?zé)Y(jié)（1 200℃）的409cb更加明顯，表明高溫?zé)Y(jié)對(duì)提高零件耐鹽霧試驗(yàn)性能的有利影響。無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，還是裝車(chē)服役試驗(yàn)都表明，高溫?zé)Y(jié)的粉末冶金434l的耐腐蝕性達(dá)到熔鑄409鋼的水平。用ss一410l粉末和改進(jìn)的ss一434l粉末高溫?zé)Y(jié)的abs齒圈的耐腐蝕性和相應(yīng)牌號(hào)熔鑄合金的耐腐蝕性相當(dāng)。
粉末冶金不銹鋼abs齒圈的成功，大大提高了材料利用率，節(jié)約了機(jī)械加工成本。齒圈不再像粉末冶金純鐵或鐵磷零件那樣，需要表面涂層以防銹。由于密度的提高，也不再需要進(jìn)行零件的封孔處理。同時(shí)，齒圈所用粉末冶金ss一410l鐵素體不銹鋼材料，也為其他應(yīng)用提供了新的示例。
3 排氣管法蘭
粉末冶金不銹鋼排氣法蘭的成功應(yīng)用，標(biāo)志著粉末冶金不銹鋼零件的性能與制造工藝達(dá)到了新水平。這是因?yàn)?，排氣管的高溫工況及工作狀態(tài)要求粉末不銹鋼同時(shí)具有足夠高的高溫力學(xué)性能、好的高溫抗氧化性、耐腐蝕性、高的熱疲勞和高的抗蠕變性。
目前，排氣管法蘭主要使用的粉末牌號(hào)為ss一409l、ss一434l。在高性能要求的推動(dòng)下，還發(fā)展了添加少量鎳的粉末 。表4列出標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)ss一409l、ss-434l粉末的化學(xué)成分與松裝比重。ss一409l粉末含有0．4 ～0．8 的nb，正如第1節(jié)介紹的，nb在該鋼焊接時(shí)起到穩(wěn)定化作用，防止由于cr的損失造成的敏化現(xiàn)象。兩種粉末的松裝比重在正常的水霧化鋼鐵粉末的松裝比重范圍內(nèi)，分別為2．90g／cm3和2．85 g／cm3，<45／zm（一325目）細(xì)粉的比例比國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的稍多，為42 左右。
粉末冶金ss一409l不銹鋼能夠滿(mǎn)足排氣管法蘭性能的基本要求。添加鎳的ss一409l、ss一434l粉末比不加鎳的粉末零件具有更高的力學(xué)強(qiáng)度，有可能生產(chǎn)更薄更輕的排氣法蘭，而且添加鎳的粉末零件的高溫屈服強(qiáng)度高，抗應(yīng)力馳豫，特別能滿(mǎn)足法蘭的使用要求。表5列出添加與不添加鎳409l及熔鑄鐵素體不銹鋼在不同溫度下的力學(xué)性能數(shù)據(jù)?？梢杂?jì)算出，粉末409l合金由于添加0．8 9，6、1．2 9，6和1．6 的鎳，室溫屈服強(qiáng)度分別增加23 9，6，120 9，6和150 9，6。如果要求性能與退火態(tài)鑄鍛409l鋼相當(dāng)，或接近鑄鍛430鋼的屈服強(qiáng)度水平，至少要添加0．8 9，6的ni。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，添加鎳的鋼的高溫屈服強(qiáng)度令人滿(mǎn)意。排氣管工作溫度大約為670~c。由表5可以看出，于650℃ ，添加鎳的粉末冶金409l鋼的屈服強(qiáng)度明顯高于鑄鍛退火態(tài)409l和430鋼的屈服強(qiáng)度，這對(duì)于排氣管法蘭的工作是十分有利的。
得到表5性能的工藝條件為，壓制壓力為550mpa，潤(rùn)滑劑為0．75％acrawax c。在純氫氣氛中燒結(jié)，氣氛露點(diǎn)為一40℃ 。于高溫1 330~c燒結(jié)45min，燒結(jié)密度為7．30～7．35 g／cm。。這樣的工藝條件，除了高溫?zé)Y(jié)稍加注意外，其他常規(guī)粉末冶金工藝都是可以容易做到的。
高溫?zé)Y(jié)試樣的顯微組織有所不同，不含鎳的409l鋼全部為鐵素體組織，含鎳的409l中形成低碳fe—ni—cr軟馬氏體組織。隨添加鎳量的增加，這種軟馬氏體組織的體積分?jǐn)?shù)由15 9，5（0．8％ni）、5o （1．2 ni）增加到75 （1．6％ni）。軟馬氏體的存在是加鎳鋼屈服強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度提高的主要原因，固溶強(qiáng)化及晶粒細(xì)化強(qiáng)化為次要原因。間隙原子（c、n）的含量與添加鎳量無(wú)關(guān)，都保持在相當(dāng)?shù)退?，n含量不超過(guò)150×10～ ，c含量不超過(guò)0．o1,6％。可以說(shuō)，添加鎳的409l鋼強(qiáng)度較高，是高溫?zé)Y(jié)、高燒結(jié)密度、軟馬氏體的形成和低的間隙原子含量協(xié)同貢獻(xiàn)的結(jié)果。
汽車(chē)排氣系統(tǒng)的零件往往需要焊接。就粉末合金的特殊性而言，一般低密度的零件焊接，容易產(chǎn)生較多的焊接孔隙，而密度超過(guò)7．0g／cm。零件的焊接能夠得到高質(zhì)量的焊縫。重要的是，焊縫合金中間隙原子的含量要低，不管是合金內(nèi)部還是從環(huán)境中吸收的，過(guò)多的間隙原子會(huì)造成焊縫開(kāi)裂。正確地選擇焊接工藝參數(shù)及選擇合適的填料金屬是必要的。 （摘自：果世駒.楊霞“粉末冶金不銹鋼汽車(chē)零件的機(jī)遇與挑戰(zhàn)“，《粉末冶金工業(yè)》2007.04）
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