铁基粉末烧结材料是发展迅速和具有巨大应用潜力的工程材料。机械制品中常用铁基粉末烧结材料，它是在铁粉中加入合金元素活化烧结，形成球化孔隙，固溶强化，提高淬透性。经过热处理，充分发挥合金化的作用，因而节能、节材，具有生产效率高的优点，适宜大批量生产；具有材料多样性的特点，可满足不同用途结构零件的性能要求。近10年来，由于技术、经济等因素，铁基粉末烧结材料逐渐取代部分铸钢、锻钢材料，在机械、航空，特别是汽车、摩托车工业上广泛应用。
过去l0多年，全球粉末烧结制品大部分用于汽车、摩托车运输工业，一直占粉末冶金工件的70％左右。目前，每部欧洲汽车中有7～9kg的粉末烧结件，而每部美国汽车中粉末烧结件重达16kg，相对于1991年的lOkg增幅超过50％。各大汽车制造商预言，未来10年每部汽车中20o5年第5 M C 琢代零部件将有重达25～30kg的粉末烧结件，美国汽车中或许更高。
为何粉末烧结材料会在汽车制造业上广泛被应用?除了众所周知的节材、省能、低价地大批量生产、形状复杂及具有最终精度零件的特点之外，粉末烧结零件还具有密度可调使重量减轻、孔隙的阻尼作用使振动和噪声降低、材质等可变更、实现耐热和耐磨性、模具化的批量生产、达到性能和尺寸的一致性、特殊工艺的原因，这些使得高难度零件的生产成为可能。
粉末烧结件在汽车中的应用，常见的有带轮、链轮、齿毂、凸轮、连杆、阀座等。根据零件在主机中部件和作用的不同，对零件的性能要求也有不同，必须选择合适的材料和制造工艺以满足其要求，下面简要介绍几种类型零件及其技术要求。
1．中低强度结构件
典型零件有发动机上正时凸轮轴带轮、曲轴带轮、水泵带轮、曲轴正时齿轮、凸轮轴正时齿轮等，这种类型零件通常为Fe—C—Cu材料，密度在6．4～6．8g／cm 之间。上述零件往往形状较复杂，精度要求较高，所用原材料通常采用还原铁粉，合金元素通过机械混合形式加入。
(1)曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮 过去汽车上的曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮大多采用中碳钢(45钢)或中碳合金钢(40Cr钢)调质后使用，也有些调质处理后再经软氮化处理。为了减少切削加工和降低成本，许多新型发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮均改用粉末烧结制品，如某轿车曲轴正时齿轮化学成分为：C: 0．4％～1．0％，Cu: 1．0％ ～5．0％，其他元素低于3％，其余为铁。密度为6．4～6．8g／cm ，硬度>59HRB，a ≥400MPa，0 ≥280MPa。
正时齿轮生产难点在于齿轮的尺寸精度，即模具的设计与制造，一般要控制齿轮的一周摆差、单齿的齿向摆差和齿形误差等。国外设计图样上常标有精密电火花加工时计算机的输入数据，将这些数据输入到精密电火花加工设备上，能够较精确地将模具加工出来，最后再经研磨来降低表面粗糙度值，以提高齿轮的品质。
(2)减振品零件 筒式减振品中有活塞、压缩阀座和连杆导向座等零件，形状比较复杂，小孔加工较多，尺寸精度较高，对耐磨性要求也较高，这些要求比较适合采用粉末烧结方法制造。
东风汽车公司从20世纪70年代开始，连杆导向座和活塞正式采用Fe—C—Cu铁基粉末烧结材料制造(压缩阀座未采用)。但由于形状复杂，尺寸精度要求高并有许多小孔，所以模具设计和制造有一定的难度。
2． 中高强度结构件
典型零件有发动机、变速箱传动、齿轮、链轮等。这类零件一般要求能够承受较高负荷，具有较好的耐磨性，成分通常为Fe—c—Cu—Ni，或Fe—C—Cu—Ni—Mo等，密度在6．8～7．4g／cm 之间，有些零件则需要进行热处理，以达到其性能要求。
(1)同步器锥环 同步器锥环是变速箱齿轮中的一个重要零件，锥环尺寸精度和冲击磨损性能均要求较高。过去同步器锥环大多用铝锰黄铜精锻而成。近10多年来，国内、外许多汽车厂为了进一步降低成本和提高使用寿命，许多新设计的变速箱同步器锥环由铝锰黄铜精锻改为用粉末烧结制造。
目前国内许多粉末烧结厂正在组织攻关，有些厂已经试制成功。例如，某厂轿车同步器锥环要用粉末烧结制造，其化学成分为：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％，其余为铁，密度≥7．2g／cm ；烧结态的力学性能为：0 ≥560MPa，0 ≥385MPa，伸长率不低于2．5％，冲击功高于19J，硬度大于90HRB。该零件需经过局部表面感应淬火，有效硬化层深度为1．8～2mm，齿根硬度≥74HRA，金相组织硬化区为马氏体，非硬化区为贝氏体+珠光体，允许有少量的铁素体。也有些厂家对同步器锥环烧结后经淬火、回火或碳氮共渗处理。
(2)机油泵主，从动齿轮 该对齿轮一个为内齿，一个为外齿， 目前我国已大量采用铁基粉末烧结材料制造。如某轿车机油泵主动齿轮化学成分为：C: 0．39％，Mo: 54％， Ni:3．65％，Cu:1．6％，其余为铁，密度>7．1g／cm ，硬度207～220HBS，金相组织为贝氏体+珠光体+孔隙。
3．高性能粉末烧结件
(1)粉末锻造连杆汽车发动机连杆大多为锻钢连杆和铸造连杆两种。锻钢连杆有调质钢和非调质钢，如跃进汽车集团生产的IVECO柴油机采用42CrMo调质钢；桑塔纳和夏利轿车采用非调质钢。铸造连杆有球墨铸铁连杆和可锻铸铁连杆，如一汽488发动机连杆采用球墨铸铁，北京切诺基轿车连杆采用可锻铸铁。
连杆是发动机上的重要零件，连杆承受大压小拉的压一拉疲劳负荷，许多引进车型图样上都规定有连杆的疲劳试验负荷，并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万次以上。铸造连杆疲劳周次要达~15oo万次以上是很困难的，细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。
最近引进美国通用汽车公司的别克轿车，其连杆采用粉末锻造法生产以达到全致密状态，产品密度≥7．8g／cm 。粉末锻造对粉末的清洁度有相当高的要求，非全属夹杂物是致密锻件的裂纹源，会导致零件在工作中失效。德国宝马公司BMW发动机连杆也采用粉末锻造，由GNK sintermetals公司制造，材料为werhodit 70或werhodit Fe—Cu—C，密度7．65g／cm ，抗拉强度1041MPa。粉末锻造连杆发展前景今后十分看好。
(2)粉末烧结凸轮轴 近几年来，美国和日本汽车公司开发了复合凸轮轴，如美国RoverMG～F汽车的可变阀控制(VVC)发动机，凸轮轴由冷拉钢管制成，钢管上的凸轮用Astaloy E钢粉(C:2．5％，Cr: 5％， Mo:1％，Cu: 2％，P: 5％ 及Si:1％)烧结而成，驱动轮的烧结元件用Fe— Cu—C烧结而成。然后再钎焊在钢管上。这样的复合凸轮轴在重量上节材40％左右，不仅加工大大简化，也降低成本并使发动机功率得到提高。
铁基粉末烧结材料在汽车、摩托车机械结构件的生产中发展势头迅猛，它可以加工形状复杂的高性能结构部件，但是铁基粉末烧结材料孔隙的存在和组织不均匀性也制约了它的强度指标，将影响其应用势头减慢。把化学表面改性热处理或激光淬火处理应用于高性能铁基粉末烧结材料中，可以显著提高其硬度，这是扩大其应用领域的最为经济有效的途径。
随着汽车、摩托车整车的生产发展，零部件工业的发展也必然加快，因此，“十五”规划期间是铁基粉末烧结材料发展的关键时间。我国粉末烧结零件的主要优势在于其生产成本低廉，但在生产规模、产品质量及研究与开发方面仍需大力加强与提高。
一种好材料并不都能在短时间内被大家接受， 它需要有一个了解、认识和接受的过程。如何使机械行业的经理、厂长、设计工程师、生产技术等方面的人员了解、熟悉并敢于采用粉末烧结材料还是一个问题。笔者在调研中经常发现，一些机械工程公司设计人员对粉末烧结材料毫无了解。通过讲解粉末烧结材料的性能、特点，有针对性地介绍粉末烧结材料的成功应用实例，多次交流，相互讨论研究，提供有关粉末烧结材料的信息，最终打开局面，成功的开发粉末烧结材料。其他大量生产粉末烧结材料的工厂也有同样的体会，当用户得到效益时，粉末烧结材料的产量和品种就会相应增加。
另外国外一些发达国家已经大量应用铁基粉末烧结材料证明这些国家的汽车、摩托车机械设备、军工等产品性能更优越，或者说明其产品成本降低、利润增加，因而其产品在国际上更具竞争力。中国应注意加快铁基粉末烧结材料的发展以促进制造业的进一步发展，争取通过5～l0年时间研制、开发并投入大批量生产，使高技术含量的粉末烧结材料能在我国机械行业发展中占有一席之地（本信息仅供参考，请谨慎采用，风险自负
过去l0多年，全球粉末烧结制品大部分用于汽车、摩托车运输工业，一直占粉末冶金工件的70％左右。目前，每部欧洲汽车中有7～9kg的粉末烧结件，而每部美国汽车中粉末烧结件重达16kg，相对于1991年的lOkg增幅超过50％。各大汽车制造商预言，未来10年每部汽车中20o5年第5 M C 琢代零部件将有重达25～30kg的粉末烧结件，美国汽车中或许更高。
为何粉末烧结材料会在汽车制造业上广泛被应用?除了众所周知的节材、省能、低价地大批量生产、形状复杂及具有最终精度零件的特点之外，粉末烧结零件还具有密度可调使重量减轻、孔隙的阻尼作用使振动和噪声降低、材质等可变更、实现耐热和耐磨性、模具化的批量生产、达到性能和尺寸的一致性、特殊工艺的原因，这些使得高难度零件的生产成为可能。
粉末烧结件在汽车中的应用，常见的有带轮、链轮、齿毂、凸轮、连杆、阀座等。根据零件在主机中部件和作用的不同，对零件的性能要求也有不同，必须选择合适的材料和制造工艺以满足其要求，下面简要介绍几种类型零件及其技术要求。
1．中低强度结构件
典型零件有发动机上正时凸轮轴带轮、曲轴带轮、水泵带轮、曲轴正时齿轮、凸轮轴正时齿轮等，这种类型零件通常为Fe—C—Cu材料，密度在6．4～6．8g／cm 之间。上述零件往往形状较复杂，精度要求较高，所用原材料通常采用还原铁粉，合金元素通过机械混合形式加入。
(1)曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮 过去汽车上的曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮大多采用中碳钢(45钢)或中碳合金钢(40Cr钢)调质后使用，也有些调质处理后再经软氮化处理。为了减少切削加工和降低成本，许多新型发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮均改用粉末烧结制品，如某轿车曲轴正时齿轮化学成分为：C: 0．4％～1．0％，Cu: 1．0％ ～5．0％，其他元素低于3％，其余为铁。密度为6．4～6．8g／cm ，硬度>59HRB，a ≥400MPa，0 ≥280MPa。
正时齿轮生产难点在于齿轮的尺寸精度，即模具的设计与制造，一般要控制齿轮的一周摆差、单齿的齿向摆差和齿形误差等。国外设计图样上常标有精密电火花加工时计算机的输入数据，将这些数据输入到精密电火花加工设备上，能够较精确地将模具加工出来，最后再经研磨来降低表面粗糙度值，以提高齿轮的品质。
(2)减振品零件 筒式减振品中有活塞、压缩阀座和连杆导向座等零件，形状比较复杂，小孔加工较多，尺寸精度较高，对耐磨性要求也较高，这些要求比较适合采用粉末烧结方法制造。
东风汽车公司从20世纪70年代开始，连杆导向座和活塞正式采用Fe—C—Cu铁基粉末烧结材料制造(压缩阀座未采用)。但由于形状复杂，尺寸精度要求高并有许多小孔，所以模具设计和制造有一定的难度。
2． 中高强度结构件
典型零件有发动机、变速箱传动、齿轮、链轮等。这类零件一般要求能够承受较高负荷，具有较好的耐磨性，成分通常为Fe—c—Cu—Ni，或Fe—C—Cu—Ni—Mo等，密度在6．8～7．4g／cm 之间，有些零件则需要进行热处理，以达到其性能要求。
(1)同步器锥环 同步器锥环是变速箱齿轮中的一个重要零件，锥环尺寸精度和冲击磨损性能均要求较高。过去同步器锥环大多用铝锰黄铜精锻而成。近10多年来，国内、外许多汽车厂为了进一步降低成本和提高使用寿命，许多新设计的变速箱同步器锥环由铝锰黄铜精锻改为用粉末烧结制造。
目前国内许多粉末烧结厂正在组织攻关，有些厂已经试制成功。例如，某厂轿车同步器锥环要用粉末烧结制造，其化学成分为：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％，其余为铁，密度≥7．2g／cm ；烧结态的力学性能为：0 ≥560MPa，0 ≥385MPa，伸长率不低于2．5％，冲击功高于19J，硬度大于90HRB。该零件需经过局部表面感应淬火，有效硬化层深度为1．8～2mm，齿根硬度≥74HRA，金相组织硬化区为马氏体，非硬化区为贝氏体+珠光体，允许有少量的铁素体。也有些厂家对同步器锥环烧结后经淬火、回火或碳氮共渗处理。
(2)机油泵主，从动齿轮 该对齿轮一个为内齿，一个为外齿， 目前我国已大量采用铁基粉末烧结材料制造。如某轿车机油泵主动齿轮化学成分为：C: 0．39％，Mo: 54％， Ni:3．65％，Cu:1．6％，其余为铁，密度>7．1g／cm ，硬度207～220HBS，金相组织为贝氏体+珠光体+孔隙。
3．高性能粉末烧结件
(1)粉末锻造连杆汽车发动机连杆大多为锻钢连杆和铸造连杆两种。锻钢连杆有调质钢和非调质钢，如跃进汽车集团生产的IVECO柴油机采用42CrMo调质钢；桑塔纳和夏利轿车采用非调质钢。铸造连杆有球墨铸铁连杆和可锻铸铁连杆，如一汽488发动机连杆采用球墨铸铁，北京切诺基轿车连杆采用可锻铸铁。
连杆是发动机上的重要零件，连杆承受大压小拉的压一拉疲劳负荷，许多引进车型图样上都规定有连杆的疲劳试验负荷，并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万次以上。铸造连杆疲劳周次要达~15oo万次以上是很困难的，细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。
最近引进美国通用汽车公司的别克轿车，其连杆采用粉末锻造法生产以达到全致密状态，产品密度≥7．8g／cm 。粉末锻造对粉末的清洁度有相当高的要求，非全属夹杂物是致密锻件的裂纹源，会导致零件在工作中失效。德国宝马公司BMW发动机连杆也采用粉末锻造，由GNK sintermetals公司制造，材料为werhodit 70或werhodit Fe—Cu—C，密度7．65g／cm ，抗拉强度1041MPa。粉末锻造连杆发展前景今后十分看好。
(2)粉末烧结凸轮轴 近几年来，美国和日本汽车公司开发了复合凸轮轴，如美国RoverMG～F汽车的可变阀控制(VVC)发动机，凸轮轴由冷拉钢管制成，钢管上的凸轮用Astaloy E钢粉(C:2．5％，Cr: 5％， Mo:1％，Cu: 2％，P: 5％ 及Si:1％)烧结而成，驱动轮的烧结元件用Fe— Cu—C烧结而成。然后再钎焊在钢管上。这样的复合凸轮轴在重量上节材40％左右，不仅加工大大简化，也降低成本并使发动机功率得到提高。
铁基粉末烧结材料在汽车、摩托车机械结构件的生产中发展势头迅猛，它可以加工形状复杂的高性能结构部件，但是铁基粉末烧结材料孔隙的存在和组织不均匀性也制约了它的强度指标，将影响其应用势头减慢。把化学表面改性热处理或激光淬火处理应用于高性能铁基粉末烧结材料中，可以显著提高其硬度，这是扩大其应用领域的最为经济有效的途径。
随着汽车、摩托车整车的生产发展，零部件工业的发展也必然加快，因此，“十五”规划期间是铁基粉末烧结材料发展的关键时间。我国粉末烧结零件的主要优势在于其生产成本低廉，但在生产规模、产品质量及研究与开发方面仍需大力加强与提高。
一种好材料并不都能在短时间内被大家接受， 它需要有一个了解、认识和接受的过程。如何使机械行业的经理、厂长、设计工程师、生产技术等方面的人员了解、熟悉并敢于采用粉末烧结材料还是一个问题。笔者在调研中经常发现，一些机械工程公司设计人员对粉末烧结材料毫无了解。通过讲解粉末烧结材料的性能、特点，有针对性地介绍粉末烧结材料的成功应用实例，多次交流，相互讨论研究，提供有关粉末烧结材料的信息，最终打开局面，成功的开发粉末烧结材料。其他大量生产粉末烧结材料的工厂也有同样的体会，当用户得到效益时，粉末烧结材料的产量和品种就会相应增加。
另外国外一些发达国家已经大量应用铁基粉末烧结材料证明这些国家的汽车、摩托车机械设备、军工等产品性能更优越，或者说明其产品成本降低、利润增加，因而其产品在国际上更具竞争力。中国应注意加快铁基粉末烧结材料的发展以促进制造业的进一步发展，争取通过5～l0年时间研制、开发并投入大批量生产，使高技术含量的粉末烧结材料能在我国机械行业发展中占有一席之地（本信息仅供参考，请谨慎采用，风险自负
