冶金用語が重要な理由
焼結および幅広い粉末冶金プロセスは特殊な用語で説明されており、その用語の混乱は商業上のリスクに直結します。相対密度を意味するのか絶対密度を意味するのかを明示せずに密度を引用する注文書や、見かけの硬度と固体硬度を区別せずに硬度を要求する図面は、誰かが本当の原因を特定する前に、作成、拒否され、再作成される可能性があります。 ISO 3252 は粉末冶金に関する標準化された語彙を提供しており、以下の用語は、技術的な議論、テスト、検査文書で使用される方法でグループ化されています。
冶金材料の供給者または購入者にとって、このリストの実際的な価値は、各用語を測定可能な変数と指定された試験条件に関連付けることができることです。測定条件のない条件は、注文を受け入れるか拒否する必要がある場合にはほとんど役に立ちません。
焼結の基礎
焼結は、主成分の融点より低い温度での粉末または圧縮体の熱処理であり、粒子間の冶金学的結合により部品の強度を高めるために実行されます。その中心となる定義の周りには、サイクルがどのように実行され、その中で何が起こるかを説明するいくつかの用語があります。
焼結:主成分の融点よりも低い温度での、粉末または成形体の粒子の熱結合。
予備焼結（プレバーン）:通常、潤滑剤を除去するため、または部品の取り扱い強度を与えるために、最終焼結温度よりも低い温度で成形体を加熱する。
梱包材:予備焼結または焼結中に成形体を埋め込み、分離して保護する粉末床。
加圧焼結：部品が一定温度にある間に一軸圧力が加えられる焼結プロセス。
ルースパウダー焼結（重力焼結）：粉末はプレス工程なしで直接焼結されます。
液相焼結-:少なくとも２つの成分の粉末または圧縮体が、液相を形成する条件下で焼結される。
浸潤：未焼結部品または焼結部品の細孔は、部品の融点よりも融点が低い金属または合金で溶融状態で充填されます。
脱蝋（焼き切り）:熱を使用して結合剤や潤滑剤などの有機添加剤を成形体から追い出します。
仮焼結と最終焼結の区別は強調する価値があります。「焼結」とのみ記載されているサイクルは、実際には結合剤除去ステップとそれに続く別の高温処理である可能性があり、この 2 つのステップには異なる品質リスクが伴うからです。{0}}
焼結プロセスと炉の種類
連続炉は安定した熱プロファイルを保持し、予測可能なスループットを提供するため、生産焼結で主流となっています。一般的な構成は次の 3 つです。
| 炉の種類 | 輸送原理 | 一般的な使用方法 |
|---|---|---|
| メッシュベルト炉 | 部品はマッフルで保護されたメッシュベルト上で連続的に搬送されます | 大量の小型部品や中型部品 |
| ウォーキング-ビーム炉 | 焼結トレイに置かれた部品はウォーキング ビーム システムによって前進します。{0} | より重い荷物と制御された雰囲気 |
| プッシャー炉 | ボートに積み込まれた部品はプッシャー機構によって前進します | 大型部品と高い焼結温度 |
選択は部品の質量、処理量、必要な雰囲気によって異なります。このような用語がデータシートやテストレポートに登場する場合、測定可能な要件は部品が実際に経験する熱プロファイルであるため、以下の特性を同様の基準で比較できます。-対-。
欠陥とプロセスの逸脱
意図したサイクルからの逸脱は独自の語彙を生み出し、これらの用語のそれぞれが特定の是正措置を指します。
過焼結：焼結温度が高すぎたり、焼結時間が長すぎたりすると、製品の最終性能が低下します。
アンダーシンタリング:焼結温度が低すぎたり、焼結時間が短すぎたりすると、製品が必要な性能を達成できなくなります。
水ぶくれ：激しいガスの発生により、焼結部品の表面に気泡が形成されます。
発汗：熱処理中に成形体からにじみ出る液相。
シンタースキン:焼結中に形成される表面層で、その特性は部品の内部の特性とは異なります。
ネックの形成:ネック-結合が進むにつれて粒子間に成長する橋のようなもの。これは欠陥ではなく、意図されたメカニズムを説明しています。
実際には、焼結不足と焼結過剰が密度に関する苦情として報告されることが多いため、証拠として使用する前に密度を認定する必要があります。
測定された特性とその表現方法
プロパティ項には、プロセス項と同じ精度が必要です。これは、それらのいくつかは、測定条件が値と一緒に記載されている場合にのみ意味をもつためです。
| 学期 | 意味 |
|---|---|
| 相対密度 | 細孔のない状態での同じ組成物の密度に対する多孔質体の密度の比。パーセンテージで表されます。{0}} |
| 気孔率 | 体内の全毛穴の体積の総体積に対する割合 |
| 拡散気孔率 | カーケンドール効果で説明されるように、ある成分が別の成分に拡散するときに形成される孔 |
| 細孔径分布 | 各サイズレベルでの孔の割合（数または体積で計算） |
| ラジアル圧潰強度 | 半径方向の圧力を加えて測定した焼結円筒試験片の破裂強度 |
| 見かけの硬さ | 気孔の影響を含めた指定条件下で測定した焼結体の硬さ |
| しっかりとした硬さ | 指定された条件下で測定され、細孔の影響を除いた、指定された相、粒子、または領域の硬度 |
実際の結果として、同じ試験片で測定された見かけの硬度と固体硬度は大幅に異なる可能性があり、どちらの数値も間違っているわけではありません。彼らはさまざまな質問に答えます。相対密度は、計算に使用される基準密度が指定されている場合にのみ比較できるため、同様に動作します。したがって、購入した部品について、有用な仕様では、特性、テスト条件、および許容限界がまとめて命名されます。
検証では通常、密度または気孔率の測定と硬度試験、および焼結部品の寸法チェックによって裏付けられた気孔構造の金属組織学的評価が組み合わせられます。これは、間違った寸法の正しい微細構造は依然として不合格ロットであるためです。
よくある質問
Q: 見かけの硬度と固体硬度の違いは何ですか?
見かけの硬度は特定の条件下で焼結材料で測定され、細孔の影響が含まれます。一方、固体硬度は特定の相、粒子、または領域で測定され、その影響は除外されます。
Q: 過剰焼結により性能が低下するのはなぜですか?
過度の温度や時間が経過すると微細構造が粗くなり、望ましくない粒子の成長や液相の移動が引き起こされる可能性があるため、機械的特性は正しく焼結された部品の機械的特性を下回ります。{0}}
Q: ネックの形成は欠陥ですか?
いいえ、ネックの形成は、焼結によって生成される粒子間の冶金学的結合です。問題となるのは、測定が間違った場所または間違った段階で行われた場合のみです。
Q: 相対密度は仕様書でどのように引用されるべきですか?
計算には常に参照密度が使用され、テスト方法が適用されます。これは、同じ部品が異なるベースラインから異なる相対密度で報告される可能性があるためです。
Q: カーケンドール効果は気孔率とどのような関係がありますか?
ある成分が異なる速度で別の成分に拡散すると、空孔が蓄積して細孔内に凝縮します。これらは拡散多孔性と呼ばれ、プレス欠陥とは異なります。
Q: 溶浸と液相焼結の違いは何ですか?{0}}
液相焼結では、粉末自体の成分から液体が形成されますが、浸透により、既存の細孔に流入する別の低融点フィラーが導入されます。-
