一、铁基粉末冶金刀杆生产工艺

1. 制粉
   1. 水洗　将铁鳞置于水中清洗，一般在搅拌槽或清洗槽中进行，目的是去除可溶于水中或浮于水上的杂物；
   2. 干燥　把水洗后的铁鳞放在干燥炉或干燥箱中，加温到500～800℃，去除铁鳞中的水份和可燃杂质，促使铁鳞进一步氧化，增强铁鳞的磁性，以提高磁选效果；
   3. 磁选　利用氧化铁鳞具有磁性的特点，通过多级磁选，进一步去除杂质，提高铁鳞的含铁量；
   4. 球磨过筛　此工序可使铁鳞粒度细化，为下一道还原工序增加铁鳞与还原剂(CO或H₂)的接触表面积，改善还原气体在铁鳞内部的扩散速度。铁鳞的颗粒度控制在40～60目之间为宜；
   5. 还原　此工序的目的是把细颗粒的Fe₃O₄或Fe₂O₃中的氧分子去掉，从而产生海绵状的铁粉。目前我国制粉生产中常用的还原剂有木炭、焦炭和无烟煤，它们的理化性能和使用效果见下表。表　常用还原剂的理化性能及使用效果还原剂水份
      %挥发物
      %灰份
      %固定碳
      %硫
      %气孔率
      %还原工艺参数 温度(℃)时间(h) 木炭3～1010～200.5～2.570～80 70～80108024焦炭2～81～68～1470～800.5～1.530～50110030无烟煤3～51～54.5～885～90.50.5～1.52～4110050
      由表可见，木炭的还原能力最强，焦炭次之无，无烟煤最差。因为木炭有最大的气孔率，参加气化反应的面积最大，活性也最大。另外，木炭中挥发物含量较高，其主要成分是H₂和各种碳硅化合物，而H₂是固碳还原过程中最好的触媒剂。因此，用木炭作还原剂生产的铁粉质量最好，但成本较高，且木炭资源有限。
      当还原温度高于570℃时，固体碳还原氧化物的过程分三个阶段：Fe₂O₃—→Fe₃O₄—→浮斯体(Fe·Fe₃O₄)—→Fe，其化学反应式为
      3Fe₂O₃+CO= 2Fe₃O₄+CO₂，DH₂₉₈=-15050卡
      Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂，DH₂₉₈=5030卡
      FeO+CO=Fe+CO₂，DH₂₉₈=-3150卡
2. 成型
   1. 压制刀杆毛坯　对还原后的海绵状铁切片进行球磨，制成不同粒度的铁粉，根据刀杆材质的要求，适量加入某些金属和非金属，混合均匀形成以铁粉为基体的金属混合料。然后将混合料置于压模中加压，生产出刀杆毛坯。要求毛坯的压制密度为6.8～6.9g/cm³；毛坯不能出现分层、裂纹和掉边角等现象。
   2. 烧结　刀杆烧结过程比较复杂，对产品性能起着关键作用。在烧结过程中将产生气体脱附、润滑剂挥发、回复再结晶、奥氏体形成、聚集再结晶、粒粘结、合金化、部分金属或合金熔化、孔隙集中和消除等现象，刀杆烧结后冷却时又会产生奥氏体分解为珠光体、石墨析出、渗碳体分解和液相重结晶等过程。烧结后的刀杆的密度为6.9～7.5g/cm³，硬度大于150HB。
3. 机械加工及热处理
   1. 机械加工　对烧结后的刀杆毛坯进行适当的机械加工。主要工序有：铣削、钻削、攻丝、钳修等，从而保证刀杆的外观尺寸和配合精度。
   2. 热处理　刀杆的硬度和强度对于保证刀杆使用性能有着重要影响。为保证刀杆的强度和硬度，在热处理过程中，必须采用特定的加热时间和温度。热处理后刀杆的硬度为38～42HRC，抗弯强度为1102～1190N/mm²。
   3. 表面氧化处理　一般采用低温碱性发黑，即将刀杆在一定浓度的碱和氧化剂溶液中加热、氧化，使金属表面生成一层带有磁性的Fe₃O₄薄膜，氧化过程为：Fe—→NaFeO₂—→Na₂Fe₂O₄—→Fe₃O₄，其化学反应式为
      3Fe+NaNO₂+5NaOH—→3Na₂FeO₂+NH₃+H₂O
      6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O—→3Na₂Fe₂O₄+NH₃+7NaOH
      Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂—→Fe₃O₄↓+4NaOH
      表面氧化的主要目的为：①起防锈作用；②增加表面的美观及光泽；③消除淬火过程中的应力作用。

二、刀杆切削力的分析

三、结语

1. 由于全部采用模具压制成型，产品的外形尺寸和几何角度基本一致。只要模具制造精度高，生产工艺控制严格，许多型面和角度可免去机械加工工序，充分发挥粉末冶金产品少切削或无切削的优越性，适合于大批量生产。与用优质钢材加工刀杆相比，可节约材料30%，降低加工成本60%，提高工效三倍；
2. 粉末冶金刀杆的主要原材料是氧化铁鳞，从而可节约大量的优质钢材；
3. 粉末冶金刀杆弹性变形小，抗振性能强，在切削过程中，有利于降低工件表面粗糙度，提高产品的精度和质量；
4. 在热处理过程中，刀杆变形极小，有利于保证刀杆加工后的几何精度。