鐵基粉末燒結材料是發展迅速和具有巨大應用潛力的工程材料。機械制品中常用鐵基粉末燒結材料，它是在鐵粉中加入合金元素活化燒結，形成球化孔隙，固溶強化，提高淬透性。經過熱處理，充分發揮合金化的作用，因而節能、節材，具有生產效率高的優點，適宜大批量生產；具有材料多樣性的特點，可滿足不同用途結構零件的性能要求。近10年來，由于技術、經濟等因素，鐵基粉末燒結材料逐漸取代部分鑄鋼、鍛鋼材料，在機械、航空，特別是汽車、摩托車工業上廣泛應用。
過去l0多年，全球粉末燒結制品大部分用于汽車、摩托車運輸工業，一直占粉末冶金工件的70％左右。目前，每部歐洲汽車中有7～9kg的粉末燒結件，而每部美國汽車中粉末燒結件重達16kg，相對于1991年的lOkg增幅超過50％。各大汽車制造商預言，未來10年每部汽車中20o5年第5 M C 琢代零部件將有重達25～30kg的粉末燒結件，美國汽車中或許更高。
為何粉末燒結材料會在汽車制造業上廣泛被應用?除了眾所周知的節材、省能、低價地大批量生產、形狀復雜及具有最終精度零件的特點之外，粉末燒結零件還具有密度可調使重量減輕、孔隙的阻尼作用使振動和噪聲降低、材質等可變更、實現耐熱和耐磨性、模具化的批量生產、達到性能和尺寸的一致性、特殊工藝的原因，這些使得高難度零件的生產成為可能。
粉末燒結件在汽車中的應用，常見的有帶輪、鏈輪、齒轂、凸輪、連桿、閥座等。根據零件在主機中部件和作用的不同，對零件的性能要求也有不同，必須選擇合適的材料和制造工藝以滿足其要求，下面簡要介紹幾種類型零件及其技術要求。
1．中低強度結構件
典型零件有發動機上正時凸輪軸帶輪、曲軸帶輪、水泵帶輪、曲軸正時齒輪、凸輪軸正時齒輪等，這種類型零件通常為Fe—C—Cu材料，密度在6．4～6．8g／cm 之間。上述零件往往形狀較復雜，精度要求較高，所用原材料通常采用還原鐵粉，合金元素通過機械混合形式加入。
(1)曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪 過去汽車上的曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪大多采用中碳鋼(45鋼)或中碳合金鋼(40Cr鋼)調質后使用，也有些調質處理后再經軟氮化處理。為了減少切削加工和降低成本，許多新型發動機曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪均改用粉末燒結制品，如某轎車曲軸正時齒輪化學成分為：C: 0．4％～1．0％，Cu: 1．0％ ～5．0％，其他元素低于3％，其余為鐵。密度為6．4～6．8g／cm ，硬度>59HRB，a ≥400MPa，0 ≥280MPa。
正時齒輪生產難點在于齒輪的尺寸精度，即模具的設計與制造，一般要控制齒輪的一周擺差、單齒的齒向擺差和齒形誤差等。國外設計圖樣上常標有精密電火花加工時計算機的輸入數據，將這些數據輸入到精密電火花加工設備上，能夠較精確地將模具加工出來，最后再經研磨來降低表面粗糙度值，以提高齒輪的品質。
(2)減振品零件 筒式減振品中有活塞、壓縮閥座和連桿導向座等零件，形狀比較復雜，小孔加工較多，尺寸精度較高，對耐磨性要求也較高，這些要求比較適合采用粉末燒結方法制造。
東風汽車公司從20世紀70年代開始，連桿導向座和活塞正式采用Fe—C—Cu鐵基粉末燒結材料制造(壓縮閥座未采用)。但由于形狀復雜，尺寸精度要求高并有許多小孔，所以模具設計和制造有一定的難度。
2． 中高強度結構件
典型零件有發動機、變速箱傳動、齒輪、鏈輪等。這類零件一般要求能夠承受較高負荷，具有較好的耐磨性，成分通常為Fe—c—Cu—Ni，或Fe—C—Cu—Ni—Mo等，密度在6．8～7．4g／cm 之間，有些零件則需要進行熱處理，以達到其性能要求。
(1)同步器錐環 同步器錐環是變速箱齒輪中的一個重要零件，錐環尺寸精度和沖擊磨損性能均要求較高。過去同步器錐環大多用鋁錳黃銅精鍛而成。近10多年來，國內、外許多汽車廠為了進一步降低成本和提高使用壽命，許多新設計的變速箱同步器錐環由鋁錳黃銅精鍛改為用粉末燒結制造。
目前國內許多粉末燒結廠正在組織攻關，有些廠已經試制成功。例如，某廠轎車同步器錐環要用粉末燒結制造，其化學成分為：C: 0．6％～1．0％，Ni:3．0％ ～6．0％ ， Cu: 0．5％ ～2．0％ ，Mo:0.2％～0．6％，其他元素≤1．5％，其余為鐵，密度≥7．2g／cm ；燒結態的力學性能為：0 ≥560MPa，0 ≥385MPa，伸長率不低于2．5％，沖擊功高于19J，硬度大于90HRB。該零件需經過局部表面感應淬火，有效硬化層深度為1．8～2mm，齒根硬度≥74HRA，金相組織硬化區為馬氏體，非硬化區為貝氏體+珠光體，允許有少量的鐵素體。也有些廠家對同步器錐環燒結后經淬火、回火或碳氮共滲處理。
(2)機油泵主，從動齒輪 該對齒輪一個為內齒，一個為外齒， 目前我國已大量采用鐵基粉末燒結材料制造。如某轎車機油泵主動齒輪化學成分為：C: 0．39％，Mo: 54％， Ni:3．65％，Cu:1．6％，其余為鐵，密度>7．1g／cm ，硬度207～220HBS，金相組織為貝氏體+珠光體+孔隙。
3．高性能粉末燒結件
(1)粉末鍛造連桿汽車發動機連桿大多為鍛鋼連桿和鑄造連桿兩種。鍛鋼連桿有調質鋼和非調質鋼，如躍進汽車集團生產的IVECO柴油機采用42CrMo調質鋼；桑塔納和夏利轎車采用非調質鋼。鑄造連桿有球墨鑄鐵連桿和可鍛鑄鐵連桿，如一汽488發動機連桿采用球墨鑄鐵，北京切諾基轎車連桿采用可鍛鑄鐵。
連桿是發動機上的重要零件，連桿承受大壓小拉的壓一拉疲勞負荷，許多引進車型圖樣上都規定有連桿的疲勞試驗負荷，并要求在該負荷下的疲勞周次達到500萬次以上。鑄造連桿疲勞周次要達~15oo萬次以上是很困難的，細小的缺陷對連桿的疲勞壽命影響較大。
最近引進美國通用汽車公司的別克轎車，其連桿采用粉末鍛造法生產以達到全致密狀態，產品密度≥7．8g／cm 。粉末鍛造對粉末的清潔度有相當高的要求，非全屬夾雜物是致密鍛件的裂紋源，會導致零件在工作中失效。德國寶馬公司BMW發動機連桿也采用粉末鍛造，由GNK sintermetals公司制造，材料為werhodit 70或werhodit Fe—Cu—C，密度7．65g／cm ，抗拉強度1041MPa。粉末鍛造連桿發展前景今后十分看好。
(2)粉末燒結凸輪軸 近幾年來，美國和日本汽車公司開發了復合凸輪軸，如美國RoverMG～F汽車的可變閥控制(VVC)發動機，凸輪軸由冷拉鋼管制成，鋼管上的凸輪用Astaloy E鋼粉(C:2．5％，Cr: 5％， Mo:1％，Cu: 2％，P: 5％ 及Si:1％)燒結而成，驅動輪的燒結元件用Fe— Cu—C燒結而成。然后再釬焊在鋼管上。這樣的復合凸輪軸在重量上節材40％左右，不僅加工大大簡化，也降低成本并使發動機功率得到提高。
鐵基粉末燒結材料在汽車、摩托車機械結構件的生產中發展勢頭迅猛，它可以加工形狀復雜的高性能結構部件，但是鐵基粉末燒結材料孔隙的存在和組織不均勻性也制約了它的強度指標，將影響其應用勢頭減慢。把化學表面改性熱處理或激光淬火處理應用于高性能鐵基粉末燒結材料中，可以顯著提高其硬度，這是擴大其應用領域的最為經濟有效的途徑。
隨著汽車、摩托車整車的生產發展，零部件工業的發展也必然加快，因此，“十五”規劃期間是鐵基粉末燒結材料發展的關鍵時間。我國粉末燒結零件的主要優勢在于其生產成本低廉，但在生產規模、產品質量及研究與開發方面仍需大力加強與提高。
一種好材料并不都能在短時間內被大家接受， 它需要有一個了解、認識和接受的過程。如何使機械行業的經理、廠長、設計工程師、生產技術等方面的人員了解、熟悉并敢于采用粉末燒結材料還是一個問題。筆者在調研中經常發現，一些機械工程公司設計人員對粉末燒結材料毫無了解。通過講解粉末燒結材料的性能、特點，有針對性地介紹粉末燒結材料的成功應用實例，多次交流，相互討論研究，提供有關粉末燒結材料的信息，最終打開局面，成功的開發粉末燒結材料。其他大量生產粉末燒結材料的工廠也有同樣的體會，當用戶得到效益時，粉末燒結材料的產量和品種就會相應增加。
另外國外一些發達國家已經大量應用鐵基粉末燒結材料證明這些國家的汽車、摩托車機械設備、軍工等產品性能更優越，或者說明其產品成本降低、利潤增加，因而其產品在國際上更具競爭力。中國應注意加快鐵基粉末燒結材料的發展以促進制造業的進一步發展，爭取通過5～l0年時間研制、開發并投入大批量生產，使高技術含量的粉末燒結材料能在我國機械行業發展中占有一席之地（本信息僅供參考，請謹慎采用，風險自負
過去l0多年，全球粉末燒結制品大部分用于汽車、摩托車運輸工業，一直占粉末冶金工件的70％左右。目前，每部歐洲汽車中有7～9kg的粉末燒結件，而每部美國汽車中粉末燒結件重達16kg，相對于1991年的lOkg增幅超過50％。各大汽車制造商預言，未來10年每部汽車中20o5年第5 M C 琢代零部件將有重達25～30kg的粉末燒結件，美國汽車中或許更高。
為何粉末燒結材料會在汽車制造業上廣泛被應用?除了眾所周知的節材、省能、低價地大批量生產、形狀復雜及具有最終精度零件的特點之外，粉末燒結零件還具有密度可調使重量減輕、孔隙的阻尼作用使振動和噪聲降低、材質等可變更、實現耐熱和耐磨性、模具化的批量生產、達到性能和尺寸的一致性、特殊工藝的原因，這些使得高難度零件的生產成為可能。
粉末燒結件在汽車中的應用，常見的有帶輪、鏈輪、齒轂、凸輪、連桿、閥座等。根據零件在主機中部件和作用的不同，對零件的性能要求也有不同，必須選擇合適的材料和制造工藝以滿足其要求，下面簡要介紹幾種類型零件及其技術要求。
1．中低強度結構件
典型零件有發動機上正時凸輪軸帶輪、曲軸帶輪、水泵帶輪、曲軸正時齒輪、凸輪軸正時齒輪等，這種類型零件通常為Fe—C—Cu材料，密度在6．4～6．8g／cm 之間。上述零件往往形狀較復雜，精度要求較高，所用原材料通常采用還原鐵粉，合金元素通過機械混合形式加入。
(1)曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪 過去汽車上的曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪大多采用中碳鋼(45鋼)或中碳合金鋼(40Cr鋼)調質后使用，也有些調質處理后再經軟氮化處理。為了減少切削加工和降低成本，許多新型發動機曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪均改用粉末燒結制品，如某轎車曲軸正時齒輪化學成分為：C: 0．4％～1．0％，Cu: 1．0％ ～5．0％，其他元素低于3％，其余為鐵。密度為6．4～6．8g／cm ，硬度>59HRB，a ≥400MPa，0 ≥280MPa。
正時齒輪生產難點在于齒輪的尺寸精度，即模具的設計與制造，一般要控制齒輪的一周擺差、單齒的齒向擺差和齒形誤差等。國外設計圖樣上常標有精密電火花加工時計算機的輸入數據，將這些數據輸入到精密電火花加工設備上，能夠較精確地將模具加工出來，最后再經研磨來降低表面粗糙度值，以提高齒輪的品質。
(2)減振品零件 筒式減振品中有活塞、壓縮閥座和連桿導向座等零件，形狀比較復雜，小孔加工較多，尺寸精度較高，對耐磨性要求也較高，這些要求比較適合采用粉末燒結方法制造。
東風汽車公司從20世紀70年代開始，連桿導向座和活塞正式采用Fe—C—Cu鐵基粉末燒結材料制造(壓縮閥座未采用)。但由于形狀復雜，尺寸精度要求高并有許多小孔，所以模具設計和制造有一定的難度。
2． 中高強度結構件
典型零件有發動機、變速箱傳動、齒輪、鏈輪等。這類零件一般要求能夠承受較高負荷，具有較好的耐磨性，成分通常為Fe—c—Cu—Ni，或Fe—C—Cu—Ni—Mo等，密度在6．8～7．4g／cm 之間，有些零件則需要進行熱處理，以達到其性能要求。
(1)同步器錐環 同步器錐環是變速箱齒輪中的一個重要零件，錐環尺寸精度和沖擊磨損性能均要求較高。過去同步器錐環大多用鋁錳黃銅精鍛而成。近10多年來，國內、外許多汽車廠為了進一步降低成本和提高使用壽命，許多新設計的變速箱同步器錐環由鋁錳黃銅精鍛改為用粉末燒結制造。
目前國內許多粉末燒結廠正在組織攻關，有些廠已經試制成功。例如，某廠轎車同步器錐環要用粉末燒結制造，其化學成分為：C: 0．6％～1．0％，Ni:3．0％ ～6．0％ ， Cu: 0．5％ ～2．0％ ，Mo:0.2％～0．6％，其他元素≤1．5％，其余為鐵，密度≥7．2g／cm ；燒結態的力學性能為：0 ≥560MPa，0 ≥385MPa，伸長率不低于2．5％，沖擊功高于19J，硬度大于90HRB。該零件需經過局部表面感應淬火，有效硬化層深度為1．8～2mm，齒根硬度≥74HRA，金相組織硬化區為馬氏體，非硬化區為貝氏體+珠光體，允許有少量的鐵素體。也有些廠家對同步器錐環燒結后經淬火、回火或碳氮共滲處理。
(2)機油泵主，從動齒輪 該對齒輪一個為內齒，一個為外齒， 目前我國已大量采用鐵基粉末燒結材料制造。如某轎車機油泵主動齒輪化學成分為：C: 0．39％，Mo: 54％， Ni:3．65％，Cu:1．6％，其余為鐵，密度>7．1g／cm ，硬度207～220HBS，金相組織為貝氏體+珠光體+孔隙。
3．高性能粉末燒結件
(1)粉末鍛造連桿汽車發動機連桿大多為鍛鋼連桿和鑄造連桿兩種。鍛鋼連桿有調質鋼和非調質鋼，如躍進汽車集團生產的IVECO柴油機采用42CrMo調質鋼；桑塔納和夏利轎車采用非調質鋼。鑄造連桿有球墨鑄鐵連桿和可鍛鑄鐵連桿，如一汽488發動機連桿采用球墨鑄鐵，北京切諾基轎車連桿采用可鍛鑄鐵。
連桿是發動機上的重要零件，連桿承受大壓小拉的壓一拉疲勞負荷，許多引進車型圖樣上都規定有連桿的疲勞試驗負荷，并要求在該負荷下的疲勞周次達到500萬次以上。鑄造連桿疲勞周次要達~15oo萬次以上是很困難的，細小的缺陷對連桿的疲勞壽命影響較大。
最近引進美國通用汽車公司的別克轎車，其連桿采用粉末鍛造法生產以達到全致密狀態，產品密度≥7．8g／cm 。粉末鍛造對粉末的清潔度有相當高的要求，非全屬夾雜物是致密鍛件的裂紋源，會導致零件在工作中失效。德國寶馬公司BMW發動機連桿也采用粉末鍛造，由GNK sintermetals公司制造，材料為werhodit 70或werhodit Fe—Cu—C，密度7．65g／cm ，抗拉強度1041MPa。粉末鍛造連桿發展前景今后十分看好。
(2)粉末燒結凸輪軸 近幾年來，美國和日本汽車公司開發了復合凸輪軸，如美國RoverMG～F汽車的可變閥控制(VVC)發動機，凸輪軸由冷拉鋼管制成，鋼管上的凸輪用Astaloy E鋼粉(C:2．5％，Cr: 5％， Mo:1％，Cu: 2％，P: 5％ 及Si:1％)燒結而成，驅動輪的燒結元件用Fe— Cu—C燒結而成。然后再釬焊在鋼管上。這樣的復合凸輪軸在重量上節材40％左右，不僅加工大大簡化，也降低成本并使發動機功率得到提高。
鐵基粉末燒結材料在汽車、摩托車機械結構件的生產中發展勢頭迅猛，它可以加工形狀復雜的高性能結構部件，但是鐵基粉末燒結材料孔隙的存在和組織不均勻性也制約了它的強度指標，將影響其應用勢頭減慢。把化學表面改性熱處理或激光淬火處理應用于高性能鐵基粉末燒結材料中，可以顯著提高其硬度，這是擴大其應用領域的最為經濟有效的途徑。
隨著汽車、摩托車整車的生產發展，零部件工業的發展也必然加快，因此，“十五”規劃期間是鐵基粉末燒結材料發展的關鍵時間。我國粉末燒結零件的主要優勢在于其生產成本低廉，但在生產規模、產品質量及研究與開發方面仍需大力加強與提高。
一種好材料并不都能在短時間內被大家接受， 它需要有一個了解、認識和接受的過程。如何使機械行業的經理、廠長、設計工程師、生產技術等方面的人員了解、熟悉并敢于采用粉末燒結材料還是一個問題。筆者在調研中經常發現，一些機械工程公司設計人員對粉末燒結材料毫無了解。通過講解粉末燒結材料的性能、特點，有針對性地介紹粉末燒結材料的成功應用實例，多次交流，相互討論研究，提供有關粉末燒結材料的信息，最終打開局面，成功的開發粉末燒結材料。其他大量生產粉末燒結材料的工廠也有同樣的體會，當用戶得到效益時，粉末燒結材料的產量和品種就會相應增加。
另外國外一些發達國家已經大量應用鐵基粉末燒結材料證明這些國家的汽車、摩托車機械設備、軍工等產品性能更優越，或者說明其產品成本降低、利潤增加，因而其產品在國際上更具競爭力。中國應注意加快鐵基粉末燒結材料的發展以促進制造業的進一步發展，爭取通過5～l0年時間研制、開發并投入大批量生產，使高技術含量的粉末燒結材料能在我國機械行業發展中占有一席之地（本信息僅供參考，請謹慎采用，風險自負
