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提高粉末冶金不锈钢网带使用寿命的方法

问:不锈钢网带之维护、更换频率太高,原因为何?有何方法可以改善? 

答:
    一般的网带在操作8周后,由于氮化及碳化导致带子开始破裂。以传统314不锈钢网带为例,一般常先作调质预热处理,亦即在870℃下于流动之空气中以正常条件操作28小时后切换至N2-3%H2,然后持温2小时,接著于14小时内逐步升温至1120℃并持温8小时,然后才开始烧结零件。此时气氛中含有约3ppm之氧,露点约为-55℃。(即含约20ppm之水蒸气)。但约8周后,带子即开始破裂。此乃因不锈钢表面之薄氧化铬层在预热区是氧化状态,进入高温区后变成还原性,故表面氧化物被还原,但在进入冷却区后,虽气氛一样,但因温度降低,又变回氧化性,使网带又再氧化,此氧化、还原循环将导致材料受损。 
    此外,不锈钢在高温区中因零件中之石墨及润滑剂会分解而产生CO,导致渗碳,此CO与不锈钢网中之Cr反应生成碳化铬,而气氛中之氮也会与铬反应成氮化铬,此两种化合物均为硬脆之化合物,使得不锈钢网带寿命缩短。 
    解决方法如下:若将气氛的露点调高至34℃,亦即水气为260ppm,则不锈钢网带在高温区仍可维持轻微之氧化性,表面之氧化物不被还原。此外工件表面也无脱碳之现象发生。 
除了上述调整气氛中之水气也可添加二氧化碳,此二氧化碳会与氢气反应成水,此二氧化碳与水均是氧化性气氛,调整其含量可使不锈钢网带维持在轻微之氧化状态下,但对工件则仍在还原气氛下,故仍可将铁粉表面氧化物还原而提高粉末间之键结强度,增进工件之机械性质。 
此外在使用前的调质条件也对网带有影响,若将前述之调质条件改为在760℃(原为870℃)下于流动空气中持温28小时,然后切换至含有260ppm水气之N2-3%H2,持温2小时然后于14小时内升温至1120℃,持温8小时后才开始生产。 
    此处理由870℃降至760℃,可避免不锈钢中之铬与空气中之氮反应,而升温至1120℃时因气氛中有水气,可在网带表面先生成氧化铬,故可避免铬与氮反应。此时网带寿命比前述最佳状态时又可再延长1/3之时间,亦即为无调质、无调整气氛状况下之2.7倍之使用寿命。此乃因氮化铬含量较少,晶粒较大,对潜变性质有益的缘故。 

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