专利名称：金属粉末成型体、该成型体的再压制体、用该再压制体生产的烧结体及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种金属粉末成型体、该成型体的再压制体和用该再压制体生产的烧结体及其生产方法，适用于制造用烧结金属制成的各种结构机械部件。
制造烧结金属的方法基本包括原料粉末的混合、压块、烧结和后处理(热处理)。虽然只通过这些基本步骤可以生产烧结的产品，但是，在许多情况下，在这些基本步骤之间或之后，根据要求进行另外的步骤或各种处理。
例如，日本专利申请第一次公开No.1-123005公开了一种方法，包括下列步骤把混合粉末压制成预成型体，预烧结(假烧结)该预成型体形成金属粉末成型体，再压制(冷锻)该金属粉末成型体，然后烧结(真正的烧结)所述再压制体。
具体地，在传统方法中，金属粉末成型体的再压制(冷锻)步骤由预压步骤和真正的压制步骤构成。金属粉末成型体在向其表面涂敷液体润滑剂之后预压，并暴露在负压下以吸附和除去润滑剂。然后，金属粉末成型体经过真正的压制步骤。
由于这些步骤使得润滑剂仍然保留在预成型体的内部，可以防止破坏和消除在预成型体之内的微气孔，从而阻止预成型体产生多孔结构，因此，所的产品的密度增大到最高7.4-7.5g/cm3，从而使产品表现出比现有技术的产品更高的机械强度。
在上述传统情况下，为了获得较高机械强度的产品，注意力主要集中于成型体的再压制步骤，即意欲通过再压制步骤提高其密度。但是，通过再压制步骤获得的产品仅表现出有限的机械强度。
因此，为了进一步提高产品的机械强度，已经认为增大产品的碳含量是有效的，即增大金属粉末中的石墨加入量。但是，一般来说，在石墨加入量增大时，成型体的延伸率降低，并且表现出硬度增大，从而产生在成型体再压制时变形性能降低等问题，因此，难以进行的再压制步骤。
例如，在日本粉末冶金联合会出版的粉末冶金进展的第二次介绍”的小册子(1985年11月15日)，第90页中，已经描述了碳含量为0.05-0.5％的金属粉末成型体表现出最多10％的延伸率，和HRB 83的硬度。但是，由经验得知，具有不大于10％的延伸率和大于HRB 60的硬度的金属粉末成型体难以再压制。因此，要求获得具有更高延伸率、低硬度和优异变形性能的金属粉末成型体。
本发明人已经连续进行了广泛的研究，来生产由于使用烧结金属而生产具有高机械强度的各种结构机械部件。因此，已经认识到，在通过预烧结一种预成型体形成金属粉末成型体、再压制该成型体并使该再压制体经过真正的烧结制造机械部件时，粉末成型体具有确定所得机械部件质量的重要因素。所以，必须获得具有预定石墨含量、大延伸率、低硬度和优异变形性能的成型体。基于上述认识，本发明人进行了进一步的研究。
作为研究结果，已经发现，具有预定石墨含量的金属粉末成型体的性能，尤其是作为促进再压制的重要性能的延伸率和硬度，受形成成型体之前的预成型体的密度、预烧结预成型体获得的成型体的结构、以及在成型体中所含碳的形态影响并由它们决定。
针对上述现有技术问题方面做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种具有优异可变形性能的金属粉末成型体、成型体的再压制体、用再压制体生产的烧结体，及其生产方法。
根据权利要求1叙述的本发明，提供一种通过包括下列步骤的方法生产的金属粉末成型体把石墨与铁基金属粉末混合得到的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；并且在700-1000℃预烧结该预成型体，所述金属粉末成型体具有石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。
在权利要求2所述的本发明中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求3所述的本发明，提供一种通过再压制根据权利要求1或权利要求2的金属粉末成型体生产的再压制体。
根据权利要求4所述的本发明，提供一种生产再压制体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；以及再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤。
根据权利要求5所述的本发明，所述预成型步骤还包括通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤。
所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向模腔有凹口，来增大模腔的体积。
根据权利要求6所述的本发明，在根据权利要求4或权利要求5的方法中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求7所述的本发明，提供一种通过包括下列步骤的方法生产的烧结体把石墨与铁基金属粉末混合的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；在700-1000℃预烧该结预成型体，形成其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制该金属粉末成型体，形成再压制体；在预定温度再烧结再压制体，所述烧结体具有一种其中石墨颗粒在金属粉末中以及沿着其颗粒边界以预定的比例扩散或保留的组织。
根据权利要求8所述的本发明，在根据权利要求7的烧结体中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求9所述的本发明，提供一种生产烧结体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃预烧结该预成型体的预烧结步骤，形成其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；以及再烧结再压制体的再烧结步骤。
根据权利要求10所述的本发明，在根据权利要求9的方法中，所述预成型步骤还包括，通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤。
所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向模腔有凹口，来增大模腔的体积。
根据权利要求11所述的本发明，在根据权利要求9或权利要求10的方法中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求12所述的本发明，提供一种通过包括下列步骤的方法生产的烧结体把石墨与铁基金属粉末混合的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；在700-1000℃预烧结预成型体，形成其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上组织的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体，形成一种再压制体；在预定温度再烧结再压制体，形成一种其中石墨颗粒在金属粉末中以及沿着其颗粒边界以预定的比例扩散或保留的组织的烧结体；以及热处理烧结体。
根据权利要求13所述的本发明，在根据权利要求12的烧结体中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求14所述的本发明，提供一种生产烧结体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；在700-1000℃预烧结预成型体的预烧结步骤，形成一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体的再压制步骤，形成一种再压制体；再烧结再压制体的再烧结步骤，形成一种烧结体；以及热处理烧结体的热处理步骤。
根据权利要求15所述的本发明，在根据权利要求14的方法中，所述预成型步骤还包括通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤，所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向模腔有凹口，来增大模腔的体积。
根据权利要求16所述的本发明，在根据权利要求14或权利要求15的方法中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
根据权利要求17所述的本发明，根据权利要求1的金属粉末成型体的金属粉末混合物是一种铁基合金钢粉末，含有至少一种选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中的合金元素，所述元素能与金属粉末的基材形成固溶体，提高如强度和淬透性等机械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或所述合金元素的碳化物等析出物的组织。
根据权利要求18所述的本发明，根据权利要求1的金属粉末成型体的金属粉末混合物，通过向铁基金属粉末上扩散并沉积一种含有一种合金元素作为主要成分的粉末而获得，所述合金元素选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中，且该元素能与金属粉末的基材形成固溶体，以提高强度和淬透性等机械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或合金元素的碳化物等析出物的组织。
根据权利要求19所述的本发明，通过使一种含有一种合金元素作为主要成分的粉末与所述铁基金属粉末混合，获得根据权利要求1的金属粉末成型体的金属粉末混合物，所述合金元素选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中，且该元素能与金属粉末的基材形成固溶体，提高强度和淬透性等机械性能，或者能形成碳化物等析出物，提高强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或合金元素的碳化物等析出物的组织。
根据权利要求20所述的本发明，在根据权利要求17-18的任一项的金属粉末成型体中，与金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
根据权利要求21所述的本发明，提供一种通过再压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体生产的再压制体，其中，再压制体具有基本没有空隙的致密组织。
根据权利要求22所述的本发明，在根据权利要求21的再压制体中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
根据权利要求23所述的本发明，提供一种生产再压制体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成形体；在700-1000℃预烧结预成型体的预烧结步骤，形成一种其中石墨沿金属粉末颗粒边界保留的组织的金属粉末成型体；以及再压制金属粉末成型体的再压制步骤。
根据权利要求24所述的本发明，提供一种通过在预定温度再烧结根据权利要求21或权利要求22的再压制体获得的烧结体，其中，烧结体具有根据预定的再烧结温度确定的预定比例的石墨扩散组织和石墨保留组织。
根据权利要求25所述的本发明，提供一种生产烧结体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成形体；在700-1000℃预烧结预成型体的预烧结步骤，形成一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；以及再烧结再压制体的再烧结步骤。
根据权利要求26所述的本发明，提供一种通过热处理根据权利要求24的烧结体生产的一种烧结体，其中，热处理的烧结体具有一种硬化的组织。
根据权利要求27的本发明，提供一种生产烧结体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成形体；在700-1000℃预烧结预成型体的预烧结步骤，形成一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；再烧结再压制体的再烧结步骤，形成一种烧结体；热处理烧结体的热处理步骤。
根据权利要求28所述的本发明，在根据权利要求24或权利要求26的烧结体中，与金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
根据权利要求29所述的本发明，提供一种通过包括下列步骤的方法生产的再压制体使用包含成型模具的装置成型预成型体，成型模具有用金属粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上冲头和下冲头以压制金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向模腔有凹口，来增大模腔的体积；在700-1000℃预烧结预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；以及再压制金属粉末成型体，形成再压制体。
根据权利要求30所述的本发明，提供一种生产再压制体的方法，包括下列步骤使用包含成型模具的装置成型预成型体，成型模具有用金属粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上冲头和下冲头以压制金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向模腔有凹口，来增大模腔的体积；在700-1000℃预烧结预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；以及再压制金属粉末成型体，形成再压制体。
根据权利要求31所述的本发明，在根据权利要求29的再压制体中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
根据权利要求32所述的本发明，提供一种通过包括下列步骤的方法生产的烧结体使用包含成型模具的装置成型预成型体，所述成型模具有用金属粉末混合物填充的模腔，和插入成型模具中的上冲头和下冲头以压制金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向模腔有凹口，来增大模腔的体积；在700-1000℃预烧结预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体，形成再压制体；以及再烧结再压制体，形成烧结体。
根据权利要求33所述的本发明，提供一种生产烧结体的方法，包括下列步骤使用包含成型模具的装置成型预成型体，成型模具有用金属粉末混合物填充的模腔和插入成型模具中的上冲头和下冲头以压制金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向模腔有凹口，来增大模腔的体积；在700-1000℃预烧结预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；再压制金属粉末成型体，形成再压制体；以及再烧结再压制体，形成烧结体。
根据权利要求34所述的本发明，在根据权利要求32的烧结体中，与金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
根据权利要求35所述的本发明，提供一种通过进行根据权利要求7、12和24的再烧结生产的烧结体，其中，再烧结温度在700-1300℃范围内。
在根据权利要求1所述的本发明中，通过再压制金属粉末成型体(下文简称为“成型体”)，生产根据本发明的再压制体。通过在700-1000℃的温度预烧结压制金属粉末混合物所获得的预成型体，生产成型体。
预成型体具有不小于7.3g/cm3的密度。通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，预烧结预成型体获得的成型体，表现出大的延伸率和低的硬度。
通过预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末的颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入晶粒内部与其形成固溶体或者在其中产生碳化物的条件。更具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大的延伸率、低硬度和优异的变形性能。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中含有的石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的碳化。然而，由于本发明所用的预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
因此，根据权利要求1所述的本发明，有可能获得一种成型体的再压制体，适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件，并表现出优异的可变形性。
在根据权利要求2所述的本发明中，通过把不小于0.3重量％的石墨与铁基金属粉末混合，生产金属粉末混合物。通过控制与金属粉末混合的石墨量为不小于0.3重量％，可以获得能生产高碳钢的金属粉末混合物。
在根据权利要求3所述的本发明中，通过再压制所述成型体，制造根据本发明的再压制体。所述再压制可以提高所述成型体的机械强度。特别地，在再压制石墨含量不小于0.3重量％的成型体时，所得再压制体可以具有与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求4所述的本发明中，在预成型步骤生产预成型体，在预烧结步骤中通过预烧结预成型体生产成型体。在再压制步骤中通过再压制成型体生产再压制体。
预成型体的密度不小于7.3g/cm3。通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，通过在预烧结步骤预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大延伸率和低硬度。
通过在预烧结步骤预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属晶粒与其形成固溶体或者在其中产生碳化物的条件。
具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中所含石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本不发生碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本不发生碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤中，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
在根据权利要求4所述的本发明中，在预烧结步骤中所用的预烧结温度在700-1000℃范围内，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，成型体可以表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
在根据权利要求5的本发明中，通过用上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物，进行成型预成型体的预成型步骤。在这种情况下，预成型体的密度总体上高到不小于7.3g/cm3，因此在压块与成型模具之间的摩擦力增大。然而，由于在上下冲头中的一个或两个上冲头形成有凹口，预成型体的密度局部降低，因此，可以减小压块与成型模具之间的摩擦力。因此，通过与在模腔内形成的锥形部分的协同作用，预成型体容易从成型模具中脱出，从而获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体。
优选在常温下进行再压制步骤。在这种情况下，成型体由于其优异的可变形性可以容易地再压制。
因此，可以通过对成型体施加小成型负荷，进行再压制步骤，从而获得高尺寸精度的再压制体。再压制体具有这样一种组织，其中，成型体的金属颗粒大幅度变形成为扁平颗粒。然而，因为成型体本身具有一种其中石墨颗粒保留在金属粉末的颗粒边界上的结构，所以，所获得的再压制体机械加工性和润滑能力优异。
所以，根据权利要求5所述的本发明，提供一种生产具有优异可变形性的再压制体的方法，再压制体适合于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求6所述的本发明中，通过使石墨与一种铁基金属粉末混合，生产在根据权利要求4或5的预成型步骤压制的金属粉末混合物。其中，通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.3重量％，通过再压制并再烧结成型体获得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求7所述的本发明中，通过在预定温度再烧结再压制体获得烧结体。通过再压制成型体，生产再压制体，成型体通过在700-1000℃的温度预烧结预成型体生产，其中预成型体通过压制金属粉末混合物获得。
预成型体的密度不小于7.3g/cm3。通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，由预烧结预成型体所得的成型体，可以表现出大延伸率和低硬度。
通过预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒与其形成固溶体或者在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中所含石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤中，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
通过预烧结预成型体所得的成型体的再压制优选在常温进行。在这种情况下，由于优异的可变形性，成型体可以通过对其施加小负荷而很容易地再压制，从而获得高尺寸精度的再压制体。
再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保持在金属粉末颗粒边界上的石墨，扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或在其中形成碳化物)的组织，或者一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体组织中。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
所以，根据权利要求7所述的本发明，有可能通过再烧结具有优异可变形性的成型体的再压制体，生产一种烧结体，它适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求8所述的本发明中，通过使不小于0.3重量％的石墨与铁基金属粉末混合，获得金属粉末混合物。通过控制与金属粉末混合的石墨量为不小于0.3重量％，通过再压制且再烧结成型体获得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求9所述的本发明中，在预成型步骤生产预成型体，通过在预烧结步骤预烧结预成型体，生产成型体，在再压制步骤再压制成型体生产再压制体，再烧结再压制体生产烧结体。
在预成型体步骤成型的预成型体具有不小于7.3g/cm3的密度，通过使预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结步骤预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大延伸率和低硬度。
通过预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒内与其形成固溶体或者在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中所含石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤中，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
在预烧结步骤中，所用的预烧结温度在700-1000℃范围内选择，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，并且表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再压制步骤优选在常温进行，在这种情况下，由于优异的可变形性，可以容易地再压制成型体。
因此，通过对成型体施加小负荷，可以获得高尺寸精度的再压制体。
再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界的石墨，扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或在其中形成碳化物)中的组织，或者一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制该残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
所以，根据权利要求9的本发明，有可能通过再烧结具有优异可变形性的成型体的再压制体，生产一种烧结体，它适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求10的本发明中，通过用上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物，进行成型预成型体的预成型步骤。在这种情况下，预成型体的密度总体上高达不小于7.3g/cm3，因此在压块与成型模具之间的摩擦力增大。然而，由于在上下冲头的一个或两个冲头上形成有凹口，预成型体的密度局部降低，因此，可以减小在压块与成型模具之间的摩擦力。因此，通过与在模腔内形成的锥形部分的协同作用，预成型体容易从成型模具中脱出，从而获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体。
在根据权利要求11的本发明中，通过使不小于0.3重量％的石墨与铁基金属粉末混合，获得金属粉末混合物。通过控制与金属粉末混合的石墨量为不小于0.3重量％，通过再压制且再烧结成型体获得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求12所述的本发明中，通过在预定温度热处理再烧结再压制体获得的一种烧结体，生产所述烧结体。再压制体通过再压制成型体生产。成型体通过在预定温度预烧结压制金属粉末混合物获得的预成型体生产。
预成型体的密度不小于7.3g/cm3。通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，预烧结预成型体所得的成型体，可以表现出大延伸率和低硬度。
通过预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒与其形成固溶体，或者在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中所含石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤中，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大的延伸率。
通过预烧结预成型体所得的成型体的再压制优选在常温进行。在这种情况下，由于优异的可变形性，可以容易地再压制成型体。
再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界的石墨扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或在其中形成碳化物)的组织，或者一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
烧结体中石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
然后，热处理在预定温度再烧结再压制体获得的烧结体。热处理可以包括各种处理，例如感应淬火、渗碳和淬火、渗氮及其组合。在预定温度再烧结再压制体获得的烧结体，有更少空隙并由于再压制具有高密度，因此，由于热处理产生的碳的扩散程度从烧结体表面向内逐渐减小。因此，热处理的烧结体表现出在其表面附近有较大的硬度，在其内部具有韧性，从而使烧结体总体上具有优异的机械性能。
所以，根据权利要求12的本发明，通过热处理再烧结具有优异可变形性的成型体的再压制体获得的烧结体，可以获得热处理的烧结体，该烧结体适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求13所述的本发明中，通过使不小于0.3重量％的石墨与铁基金属粉末混合，获得金属粉末混合物。通过控制与金属粉末混合的石墨量为不小于0.3重量％，通过再压制且再烧结成型体获得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求14的本发明中，通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，通过在预烧结步骤预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大的延伸率和低硬度。
通过在预烧结步骤预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒与其形成固溶体或者在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，当金属粉末颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中含有的石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用的预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大的延伸率。
在预烧结步骤中，所用的预烧结温度在700-1000℃范围内选择，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，并且表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再压制步骤优选在常温进行，在这种情况下，由于优异的可变形性，可以容易地再压制成型体。
因此，通过对成型体施加小负荷，可以获得高尺寸精度的再压制体。
在再烧结步骤，再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界的石墨扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或在其中形成碳化物)的组织，或者一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
烧结体中石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
然后，热处理在预定温度再烧结再压制体获得烧结体。热处理可以包括各种处理，例如感应淬火、渗碳和淬火、渗氮及其组合。在预定温度再烧结再压制体获得的烧结体，有更少空隙并由于再压制具有高密度，因此，由于热处理产生的碳的扩散程度从烧结体表面向内逐渐减小。因此，热处理的烧结体表现出在其表面附近有较大的硬度，在其内部具有韧性，从而使烧结体总体上具有优异的机械性能。
在根据权利要求15的本发明中，通过用上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物。在这种情况下，预成型体的密度高达不小于7.3g/cm3，因此在压块与成型模具之间的摩擦力增大。然而，由于在上下冲头的一个或两个上冲头形成有凹口，预成型体的密度局部降低，因此，可以减小在压块与成型模具之间的摩擦力。因此，通过与在模腔内形成的锥形部分的协同作用，预成型体容易从成型模具中脱出，从而获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体。
此外，在根据权利要求16所述的本发明中，通过把不小于0.3重量％的石墨与一种铁基金属粉末混合，获得在根据权利要求14或权利要求15的在预成型步骤压制的金属粉末混合物。通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.3重量％，通过再压制且再烧结成型体获得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料相同的机械强度。
在根据权利要求17-19的本发明中，通过金属粉末混合物的压制获得的预成型体，具有不小于7.3g/cm3的密度。所以，通过预烧结预成型体获得的成型体，含有确实保留在金属粉末的颗粒边界上的石墨。结果，成型体总体上表现出低硬度、大延伸率、沿金属粉末的颗粒边界的高润滑能力，以及高成型性能。
即，在压成不小于7.3g/cm3的高密度预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，因此，在预烧结时，炉内气体难以渗入预成型体，并且其中所含石墨产生的气体难以扩散到四周。这大幅度抑制碳的扩散(允许碳的残留)。因此，所得的成型体具有一种其中石墨保留在金属粉末的颗粒边界上，并且几乎没有铁或合金元素的碳化物等析出形成的组织。
具体地，根据权利要求17的成型预成型体，具有一种铁素体组织，一种奥氏体组织，或者一种其中在石墨附近析出微量珠光体或贝氏体的组织。反之，根据权利要求18或权利要求19的成型体，具有一种铁素体组织、一种奥氏体组织、一种其中至少一种未扩散的合金成分(如镍Ni)共存的组织、或者一种其中在石墨附近析出微量珠光体或贝氏体的组织。所以，在经过再压制之前的成型体，很少受碳扩散的影响。结果，成型体不仅表现出低硬度和大延伸率，而且还提高成型性能，因为金属粉末的颗粒边界被残留的石墨良好润滑。
同时，在成型体的预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
在根据权利要求20的本发明，金属粉末混合物(如合金钢粉末)含有不少于0.1重量％的石墨，所以在预烧结预成型体或再烧结所得成型体时，防止了全部含量的碳的脱碳。所以，通过再压制且再烧结成型体获得的机械部件，可以表现出充分提高的机械强度。
在根据权利要求21的本发明中，通过使成型体经过再压(如冷锻)获得的再压制体，具有一种致密的组织，其中，石墨仍然保留在金属粉末的颗粒边界上，但是破坏并且几乎全部排出了成型体的空隙。
同时，由于其中所用的成型体基本没有碳的扩散，有可能通过对其施加小成型负荷(变形阻力)，把成型体再压制成要求的形状。具体地，如果大量碳在成型体中扩散(如传统的成型体)，成型体不仅表现出高硬度和小延伸率，而且在金属颗粒之间有低的滑动性能，因此，再压制成型体变得非常困难。相反，本发明中所用的成型体基本没有碳的扩散。所以，成型体可以表现出低硬度和大延伸率，并且由于保留在其颗粒边界上的石墨，确实表现出在金属颗粒之间有良好的滑动性能。结果，有可能再压制成型体。此外，因为在常温下进行成型体的再压制，可以防止由于其转变而使再压制体产生鳞剥或者降低尺寸精度，从而能使再压制体以极高的精度加工。
此外，加入到金属粉末混合物中的合金元素，用于提高在再压制时的加工硬化程度。与不加合金元素的情况相比，由其生产的塑性加工体表现出更高的硬度。然而，颗粒边界被残留的石墨良好润滑，所以，成型体可以用小变形阻力再压制。特别地，在根据权利要求18或权利要求9的成型体中，已扩散的合金成分暴露于金属粉末的近表面部分，因此合金成分向着金属粉末内部的扩散难以进行。结果，有可能获得用低变形阻力加工硬化的塑性加工体。
因此，所得的塑性加工体可以用于要求高强度、高精确度的滑动部件。
在根据权利要求22的本发明中，在根据权利要求17-19的预成型步骤压制的金属粉末混合物，通过把不小于0.1重量％的石墨与铁基金属粉末混合来生产。通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通过再压制并再烧结成型体获得的烧结体可以提高其机械强度。
具体地，通过把不小于0.1重量％的石墨与一种合金钢粉末混合，获得本文所用的金属粉末混合物。所以，在预成型体预烧结时或者所得的成型体随后再烧结时，可以防止基本全部的碳发生脱碳。因此，通过再压制且再烧结成型体获得的机械部件，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求23的本发明中，通过控制在预成型步骤压制的预成型体的密度为不小于7.3g/cm3，在预烧结步骤中预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大延伸率和低硬度。
通过在预烧结步骤中预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织，这表明几乎没有碳扩散到金属粉末的晶粒内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒中与其形成固溶体，或者在其中产生碳化物的条件。
具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大的延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，如果金属粉末颗粒之间的空隙是连续的，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中含有的石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体的渗碳。然而，由于本发明所用的预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大延伸率。
此外，在预烧结步骤中，所用的预烧结温度在700-1000℃范围内选择，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，并且表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
通过再压制成型体，有可能获得其中几乎不存在空隙的致密组织的再压制体。
此外，通过使成型体经过再压制(如冷锻)获得的再压制体，具有其中石墨仍然保留在金属粉末颗粒边界上的致密组织，成型体的空隙被破坏且几乎全部被排出。
在根据权利要求24所述的本发明中，在再烧结再压制体时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化导致的烧结，同时，保持在金属粉末颗粒边界上的石墨，扩散进入金属粉末的铁素体基材中(与其形成固溶体或在其中形成碳化物)。金属粉末具有一种铁素体组织、一种珠光体组织、一种奥氏体组织，或者其中至少一种未扩散的合金成分(如镍Ni)共存的组织。当存在残余的碳时，获得一种其中石墨散布在金属粉末内的组织。
此外，在再烧结时，能与基材形成固溶体的合金元素，可以与其形成更均匀的固溶体，能形成析出物(如碳化物)的合金元素可以形成析出物。因此，由所加的这些合金元素提高机械性能的作用，可以反映在烧结体的宏观组织上。
结果，所得的烧结体强度高于再压制体的强度，并且表现出与不特别要求硬化层的铸造/锻造材料相比大体相同或更高的机械强度。
此外，所得的烧结体由于在再压制后再烧结，表现出晶粒尺寸为约20微米或更小的再结晶组织。这使得烧结体表现出高强度、大延伸率、高冲击值和高疲劳强度。
在根据权利要求25所述的本发明中，通过控制在预成型步骤压制的预成型体的密度不小于7.3g/cm3，通过在预烧结步骤预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大的延伸率和低硬度。
通过在预烧结步骤中预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒与其形成固溶体，或者在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后获得表现出大延伸率的成型体。即，如果金属粉末颗粒之间的空隙是连续的，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中含有的石墨产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体渗碳。然而，由于本发明所用的预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大的延伸率。
在预烧结步骤中，所用的预烧结温度在700-1000℃范围内选择，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，并且表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再压制步骤优选在常温进行，在这种情况下，由于优异的可变形性，可以容易地再压制成型体。
因此，通过对成型体施加小负荷，可以获得高尺寸精度的再压制体。
在再烧结步骤，再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界的石墨扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或碳化物)的组织，以及一种其中石墨以预定的比例扩散或保留在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
烧结体中石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
所以，根据权利要求25的本发明，提供一种通过再烧结具有优异可变形性的成型体的再压制体，生产烧结体的方法，适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求26的本发明中，当烧结体经过热处理时，如淬火，石墨与其形成过饱和固溶体，或者以细小碳化物或氮化物的形式析出，这种析出物产生一个硬化层。所以，在所得的烧结体中，由热处理引起的碳的扩散程度在朝着其内部方向上变小。因此，所得的烧结体在近表面部分表现出高硬度，而在其内部保持高韧性。
在根据权利要求27所述的本发明中，通过控制在预成型步骤压制的预成型体的密度不小于7.3g/cm3，通过在预烧结步骤预烧结预成型体获得的成型体，可以表现出大的延伸率和低硬度。
通过在预烧结步骤中预烧结密度不小于7.3g/cm3的预成型体获得的成型体，具有一种其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织。这表明几乎没有碳扩散进入金属粉末的晶体内部，或者至少没有产生使全部石墨扩散进入金属粉末的晶粒与其形成固溶体或在其中产生碳化物的条件。具体地，金属粉末总体表现出一种铁素体组织，或者一种其中在石墨附近析出珠光体的组织。因此，上述成型体可以表现出大延伸率、低硬度和优异的可变形性。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体中，在金属粉末颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后，获得表现出大延伸率的成型体。即，如果金属粉末颗粒之间的空隙是连续的，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体内部，且其中含有的石要产生的气体在周围扩散，从而促进所预烧结的预成型体渗碳。然而，由于本发明所用的预成型体的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止上述问题，从而获得具有大延伸率的成型体。因此，由于通过控制预成型体的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结时，预成型体基本没有碳的扩散，因此，所得成型体的延伸率很少受到石墨含量的影响。此外，还表明，由于预成型体基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体获得的成型体表现出较小的硬度。
同时，在预烧结步骤预烧结时，在金属粉末颗粒之间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的充分烧结，因此，所得成型体可以表现出大的延伸率。
在预烧结步骤中，所用的预烧结温度在700-1000℃范围内选择，因此有可能获得具有其中石墨保留在金属粉末颗粒边界上的组织的成型体，并且表现出优异的可变形性，即不小于10％的延伸率和不大于HRB60的硬度。
再压制步骤优选在常温进行，在这种情况下，由于优异的可变形性，可以容易地再压制成型体。
因此，通过对成型体施加小负荷，可以获得高尺寸精度的再压制体。
在再烧结步骤，再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界上的石墨扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或碳化物)的组织，以及一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残余的石墨。
烧结体中石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。
然后，热处理在预定温度再烧结再压制体体获得的烧结体。热处理可以包括各种处理，例如感应淬火、渗碳-淬火、渗氮及其组合。在预定温度再烧结再压制体获得的烧结体，有更少量空隙并由于再压制而具有高密度，因此，由于热处理产生的碳的扩散程度从烧结体表面向内逐渐减小。因此，热处理的烧结体表现出在其表面附近有较大的硬度，在其内部具有良好韧性，从而使烧结体总体上具有优异的机械性能。
在根据权利要求28所述的本发明中，通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通过再压制并再烧结成型体所得的烧结体，可以表现出与铸造/锻造材料基本相同的机械强度。
在根据权利要求29的本发明中，要求用于形成成型体的预成型体的密度高达不小于7.3g/cm3，所以，可以认为显著增大了预成型体从成型模具中脱出时的摩擦力。但是，在上述操作所用的设备中，因为在其上下冲头之一或者两个冲头上形成凹口，局部降低了预成型体的密度，所以降低了在脱模时产生的摩擦力。因此，在与成型模具模腔内形成的锥形部分的协同作用下，预成型体容易从成型模具中脱出，从而获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体。
通过预烧结预成型体所得的成型体确实具有高密度，从而在金属粉末颗粒边界上含有足够量的石墨，同时几乎没有碳扩散进入金属颗粒。结果，可以容易地进行随后的再压制。因此，因为在常温下的再压制容易进行，所以，再压制体具有基本不含空隙的致密组织且具有高精度。
在根据权利要求30的本发明中，提供一种生产根据权利要求29的再压制体的方法，通过这种方法，可以容易地获得具有根据权利要求29的特定作用和效果的再压制体。
在根据权利要求31的本发明中，通过使不小于0.1重量％的石墨与金属粉末混合，生产根据权利要求29的再压制体。通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通过再压制并再烧结成型体所得烧结体的机械强度，可以提高到与铸造/锻造材料基本相同。
在根据权利要求32的本发明中，要求用于形成成型体的预成型体的密度高达不小于7.3g/cm3，所以，可以认为显著增大了预成型体从成型模具中脱出时的摩擦力。但是，在上述操作所用的设备中，因为在其上下冲头之一或者两个冲头上形成凹口，局部降低了预成型体的密度，所以降低了在脱模时产生的摩擦力。因此，在与成型模具模腔内形成的锥形部分的协同作用下，预成型体容易从成型模具中脱出，从而获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体。
同时，通过预烧结预成型体所得的成型体确实具有高密度，从而在金属粉末颗粒边界上含有足够量的石墨，同时几乎没有碳扩散进入金属颗粒。结果，可以容易地进行随后的再压制。因此，因为在常温下的再压制容易进行，所以，再压制体具有基本不含空隙的致密组织且具有高精度。
再烧结再压制体获得烧结体。烧结体具有一种其中保留在金属粉末颗粒边界上的石墨扩散进入铁素体基材中(与其形成固溶体或碳化物)的组织，以及一种其中石墨以预定的比例扩散或保持在金属粉末的铁素体或珠光体中的组织。这里，预定的比例包括没有残留石墨。
烧结体中石墨的残留比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，石墨的残留比例越小。通过控制残留比例，所得的烧结体可以表现出理想的机械性能，如机械强度。因此，烧结体可以通过再烧结具有优异可变形性的成型体的再压制体来生产，它适用于制造由于使用烧结金属而具有高机械强度的机械部件。
在根据权利要求33的本发明中，提供一种生产根据权利要求32的烧结体的方法，通过这种方法，可以容易地获得具有根据权利要求32的特定作用和效果的烧结体。
在根据权利要求34的本发明中，通过控制与金属粉末混合的石墨量不小于0.1重量％，通过再压制并再烧结成型体所得的烧结体的机械强度，可以提高到与铸造/锻造材料基本相同。
在根据权利要求35的本发明中，根据权利要求7、12和24的再烧结温度在700-1300℃范围内选择。通过控制再烧结温度在700-1300℃范围内，在再烧结温度的低温范围内，有可能获得具有石墨较少扩散并具有较大残留比例的组织的烧结体，在再烧结温度的高温范围内，有可能获得其组织表现出石墨扩散较多且具有低残留比例的烧结体，并且表现出晶粒再长大较小并具有最大强度。
图1是在根据本发明的实施方案中，金属粉末成型体的再压制体的生产方法以及用再压制体生产烧结体的方法的说明图。
图2是预成型体生产方法的说明图，表示(a)在成型模具模腔内填充金属粉末混合物，(b)用上下冲头压制金属粉末混合物，(c)在压制完成后，为了取出其中的预成型体，成型模具开始向下移动，和(d)取出预成型体。
图3是通过(a)数据和(b)图，表示在800℃预烧结用含有0.5重量％石墨的金属粉末混合物制成的预成型体所得的成型体密度与成型体延伸率之间的关系。
图4是表示成型体组织的图。
图5是通过(a)数据和(b)图，表示随成型体中所含石墨量和预烧结温度的变化，密度为7.3g/cm3的成型体延伸率的变化图。
图6是通过(a)数据和(b)图，表示随成型体中所含石墨量和预烧结温度的变化，密度为7.5g/cm3的成型体延伸率的变化图。
图7是通过(a)数据和(b)图，表示随成型体中所含石墨量和预烧结温度的变化，密度为7.3g/cm3的成型体硬度的变化图。
图8是通过(a)数据和(b)图，表示随成型体中所含石墨量和预烧结温度的变化，密度为7.5g/cm3的成型体硬度的变化图。
图9是通过(a)数据和(b)图，表示预烧结温度与密度为7.3g/cm3和7.5g/cm3的成型体的屈服应力之间的关系图，其中，成型体用含有颗粒直径为20微米的0.5重量％的石墨金属粉末混合物制成。
图10是通过(a)数据和(b)图，表示在预烧结温度与密度为7.3g/cm3和7.5g/cm3的成型体的屈服应力之间的关系图，其中，成型体用含有颗粒直径为20微米的0.5重量％的石墨金属粉末混合物制成。
图11是表示(a)在进行小程度再压制时和(b)进一步进行再压制时所得的再压制体的组织图。
图12是表示烧结体的组织图。
图13是通过(a)数据和(b)图，表示随着再烧结温度变化，烧结体中保留的石墨的残留比的变化图。
图14是通过(a)数据和(b)图，表示随着再烧结温度变化，烧结体的抗拉强度的变化图。
图15是通过(a)数据和(b)图，表示随着再烧结温度变化，烧结体的硬度的变化图。
图16是通过(a)数据和(b)图，表示再烧结温度与烧结体的抗拉强度之间的关系图，其中，烧结体通过在改变再烧结温度的制备之后在预定条件下热处理所获得。
图17是通过(a)数据和(b)图，表示硬度与离开在预定条件下热处理的坯体表面的距离之间的关系图。
图18是表示在根据权利要求17和后面的权利要求的实施方案中预烧结对应于实施例1和2的预成型体生产的成型体的组织图。
图19是通过数据和图表示随着成型体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例1对应的成型体延伸率的变化图。
图20是通过数据和图表示随着成型体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例2对应的成型体延伸率的变化图。
图21是通过数据和图表示随着成型体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例1对应的成型体硬度的变化图。
图22是通过数据和图表示随着成型体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例2对应的成型体硬度的变化图。
图23是通过数据和图表示在其再压制(冷锻)时，单位时间施加到实施例1对应的成型体上的成型负荷(变形阻力)的图。
图24是通过数据和图表示在其再压制(冷锻)时，单位时间施加到实施例2对应的成型体上的成型负荷(变形阻力)的图。
图25是通过数据和图表示随着塑性加工体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例1对应的塑性加工体抗拉强度的变化图。
图26是通过数据和图表示随着塑性加工体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例2对应的塑性加工体抗拉强度的变化图。
图27是通过数据和图表示随着塑性加工体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例1对应的塑性加工体硬度的变化图。
图28是通过数据和图表示随着塑性加工体中石墨含量和预烧结温度的变化，实施例2对应的塑性加工体硬度的变化图。
图29是表示在较小断面收缩率(形变率)下再压制(冷锻)实施例1或2对应的成型体生产的塑性加工体的组织图。
图30是表示在较大断面收缩率下再压制(冷锻)实施例1或2对应的成型体生产的塑性加工体的组织图。
图31是表示实施例1或2对应的再烧结成型体的组织图。
图32是通过数据和图表示随着再烧结温度和再烧结时间的变化，实施例1对应的再烧结成型体的石墨残留比的变化。
图33是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例1对应的再烧结成型体抗拉强度的变化图。
图34是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例2对应的再烧结成型体抗拉强度的变化图。
图35是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例1对应的再烧结成型体硬度的变化图。
图36是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例2对应的再烧结成型体硬度的变化图。
图37是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例1对应的经热处理成型体抗拉强度的变化图。
图38是通过数据和图表示随着再烧结温度的变化，实施例2对应的经热处理成型体抗拉强度的变化图。
图39是通过数据和图表示实施例2对应的经热处理的成型体的内部硬度分布、通过预压与实施例2相同的金属粉末混合物，形成密度为7.0g/cm3的预成型体，然后在与实施例2相同的条件下热处理预成型体(与传统方法一样)所得的经热处理的成型体的内部硬度分布。
进行本发明的最佳模式(第一个实施方案)下面将参考附图详细描述根据本发明生产烧结粉末金属体的方法的实施方案。
在图1中，参考数字1表示预成型步骤，参考数字2表示预烧结步骤，参考数字3表示再压制步骤，参考数字4表示再烧结步骤，参考数字5表示热处理步骤。
在预成型步骤1中，把金属粉末混合物7压制成预成型体8。在预烧结步骤2中，预烧结预成型体8，形成金属粉末成型体9。在再压制步骤3中，把金属粉末成型体9再压制成再压制体10。在再烧结步骤4中，再烧结再压制体10，形成烧结体11。在热处理步骤5中，对烧结体11进行热处理。
首先，在图2(a)-(d)所示的实施方案中，在把金属粉末混合物7压制成预成型体8的预成型步骤1中，把金属粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中，并用上下冲头16、17加压形成预成型体8。在这种情况下，在常温下调节金属粉末混合物7和成型模具14。
具体地，把含量不小于0.3重量％(以金属粉末混合物的重量为基准)的石墨7b与铁基金属粉末7a混合，形成金属粉末混合物7。通过把不小于0.3重量％的石墨7b与铁基金属粉末7a混合，再压制金属粉末成型体9所得的再压制体10和再烧结再压制体10所得的烧结体11的机械强度，可以提高到与铸造和锻造制品基本相同。填充金属粉末混合物7的成型模具14的模腔15包括其中插入上冲头16的较大直径部分19、其中插入下冲头17的较小直径部分20、以及使较大直径和较小直径部分19和20相互连接的锥形部分21。
进入成型模具14的模腔15的上下冲头16和17之一或两个都形成有凹口23，以便增大模腔15的体积。在本实施方案中，上冲头16在其对着成型模具14的模腔15的端面22的外圆周部分形成凹口23。凹口23具有截面为钩子形状的环形。
参考数字24表示插入成型模具14的模腔15的芯子。芯子24确定了在模腔15中形成的预成型体8的圆柱体形状。
在预成型步骤1中，首先，把不小于0.3重量％的石墨7b与金属粉末7a混合所得的金属粉末混合物7，填充到成型模具14的模腔15中(见图2(a))。
然后，把上冲头16和下冲头17插入成型模具14的模腔15中，相互配合对金属粉末混合物7加压。具体地，把上冲头16插入模腔15的较大直径部分19中，把下冲头17插入模腔15的较小直径部分20中，使得它们相互配合对金属粉末混合物7加压。此时，形成了凹口23的上冲头16的组织使其停止在较大直径部分19中(见图2(b))。
这样，金属粉末混合物7被加压并压制成预成型体8。此后，上冲头16停滞或者向上运动，同时，成型模具14向下运动(见图2(c))。预成型体8从模腔15中取出(见图2(d))。
一般来说，在金属粉末混合物的压制中，压制坯体的密度越大，在压制坯体与成型模具之间的摩擦力越大，压制坯体的弹性后效越大。这阻碍了压制坯体容易地从成型模具中取出。所以，似乎难以获得较高密度的压制坯体。但是，在预成型步骤1中，可以有效地解决上述问题。
即，由于成型模具14的模腔15包括锥形部分21，锥形部分21作为所谓锥度促进预成型体8的脱模。此外，凹口23布置在上冲头16的端面22的外圆周上对着成型模具14的模腔15方向上，增大了模腔15的体积，使得在凹口23处局部降低了预成型体8的密度。结果，可以有效限制在预成型体8与成型模具14之间的摩擦力以及预成型体8的弹性后效，从而使得预成型体8容易从成型模具14中脱出。
用这种方法，可以容易地获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体8。
通过使预成型体8的密度不小于7.3g/cm3，在预烧结步骤2(将后面详细描述)预烧结预成型体8所得的金属粉末成型体9，可以具有增大的延伸率。即，如图3所示，预成型体8的不小于7.3 g/cm3的密度可以使金属粉末成型体9具有不小于10％的延伸率。
然后，在预烧结步骤2预烧结在预成型步骤1所得的预成型体8。结果，如图4所示，获得了金属粉末成型体9，它具有石墨7b保留在金属粉末7a的颗粒边界上的组织。在金属粉末成型体9的组织中全部石墨7b保留在金属粉末7a的颗粒边界上时，总体上，金属粉末7a可能由铁素体(F)构成。在部分石墨7b保留在金属粉末7a的颗粒边界上时，金属粉末7a可能由作为基质的铁素体和在石墨7b附近析出的珠光体(P)构成。至少，金属粉末成型体9的组织不是其中全部石墨扩散进入金属粉末7a的晶粒中与其形成固溶体或碳化物的组织。由于具有这种组织，金属粉末成型体9具有大延伸率和低硬度，从而它具有优异的可变形性能。
此外，在密度不小于7.3g/cm3的预成型体8中，在金属粉末7a的颗粒之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后，获得表现出大延伸率的成型体9。即，当金属粉末7a的颗粒之间的空隙连续时，在预烧结时，炉内的气体渗入预成型体8内部，且其中含有的石墨产生的气体在周围扩散，从而促进预成型体8的渗碳。然而，由于预成型体8的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止促进渗碳，从而获得具有大延伸率的成型体9。这表明，通过控制预成型体8的密度不小于7.3g/cm3，所得成型体9的延伸率很少受到石墨含量的影响。这是因为预成型体8在预烧结时基本没有碳的扩散。同时还表明，由于预成型体8基本没有碳的扩散，因此，通过预烧结预成型体8获得的成型体9表现出较小的硬度。
此外，在预烧结步骤2中，由于表面扩散或熔化，在铁基金属粉末7a的颗粒之间的接触表面充分发生烧结，因此，金属粉末成型体9可以表现出大的延伸率，优选为10％或更大的延伸率。
在预烧结步骤2的预烧结温度优选在800-1000℃范围内选择。在预烧结步骤2中，通过在800-1000℃范围内选择预烧结温度，在预烧结步骤2所得的金属粉末成型体9，可以具有良好的可变形性能，这降低了金属粉末成型体9的变形阻力，在把金属粉末成型体9再压制成再压制体10时，促进再压制体10的形成。
即，如图5和6所示，通过在800-1000℃的温度预烧结预成型体8，可以获得延伸率为10％或更大的金属粉末成型体9。此外，如图7和8所示，通过在800-1000℃的温度预烧结预成型体8，可以获得硬度不大于HRB60的金属粉末成型体9。金属粉末成型体9的不大于HRB60的硬度，低于在碳含量约为0.2％的低碳钢退火时表现出的硬度。
此外，如图9和10所示，在预成型体8的预烧结温度在800-1000℃范围内的情况下，金属粉末成型体9的屈服应力在202-272Mpa范围内。在202-272Mpa范围内的屈服应力，低于碳含量约为0.2％的低碳钢的屈服应力。
然后，在再压制步骤3中，把预烧结步骤2所得的金属粉末成型体9再压制成再压制体10。金属粉末成型体9的再压制优选在常温下进行。在这种情况下，由于其良好的可变形性，金属粉末成型体9可以容易地再压制而不发生鳞剥。
通过再压制金属粉末成型体9，可以向其施加小的再压制负荷获得高尺寸精度的再压制体10。
再压制体10具有一种其中石墨7b保留在金属粉末7a颗粒边界上的组织。如图11所示，金属粉末7a具有根据再压制程度确定的扁平形状。即，在再压制程度小时，使金属粉末7a略微扁平，形成排出金属粉末7a之间的许多空隙的组织(见图11(a))。在再压制程度大时，使金属粉末7a显著扁平，形成排出金属粉末7a之间基本所有空隙的组织(见图11(b))。
再压制体10具有一种其中成型体9的金属粉末7a颗粒大幅度变形成为扁平形状的组织。但是，因为成型体9本身具有其中石墨7b保留在金属粉末7a颗粒边界上的组织，所以，所得的再压制体10的加工性能和润滑能力优异。
因此，可以提供一种用金属粉末成型体9形成的再压制体10及其生产方法，再压制体10具有优异的可变形性，适用于制造由于烧结金属而产生具有较高机械强度的机械部件。
此外，由于在预成型步骤1使用分别在成型模具14和上冲头16中形成锥形部分21和凹口23的布置，可以容易地获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体8。
此外，由于在预烧结步骤2中，使用800-1000℃的预烧结温度，金属粉末成型体9具有其中石墨7b保留在金属粉末7a颗粒边界上的组织，硬度为HRB60或更小，延伸率为10％或更大。可以获得所述提高了可变形性的金属粉末成型体9。
然后，在再烧结步骤4再烧结在再压制步骤3中获得的再压制体10，形成烧结体11。烧结体11具有如图12所示的组织，其中，石墨7b扩散进入金属粉末7a的铁素体基质中(与其形成固溶体或碳化物)，或者其中，石墨7b以预定的比例扩散和保留在金属粉末7a的铁素体或珠光体基质中。这里，残留石墨7b的预定比例可以为零。
烧结体11中保留的残留石墨7b的比例随再烧结温度变化。再烧结温度越高，残留石墨7b的比例越小(见图13)。因此，可以选择性地确定烧结体11的机械性能，如预定的强度。
再烧结步骤4的再烧结温度优选在700-1300℃范围内选择。由于使用在该范围内的再烧结温度，在低再烧结温度范围可以减少石墨7b的扩散，使得可以获得残留石墨7b的比例更高的烧结体11。另一方面，在高再烧结温度范围，可以增加石墨7b的扩散，从而可以获得残留石墨比例更低、晶粒再长大更小、且具有最大强度的烧结体11。
具体地，如图14和15所示，在再烧结温度在700-1000℃的较低温度范围内的情况下，通过再烧结降低了在再压制步骤3加工硬化的再压制体的硬度，但是随着石墨7b的扩散，由于低温再烧结而获得了含细晶粒的组织。结果，提高了所得烧结体的强度和硬度。同时，取决于在再压制步骤3中所得再压制体的形状，低温再烧结导致加工硬化的再压制体硬度大幅度减小。在这种情况下，加工硬化的再压制体在约1000℃缓慢软化并再次硬化。
此外，在再烧结温度在1000-1300℃的较高温度范围内的情况下，石墨7b的残留比降低，石墨7b在铁素体基质中充分扩散(与其形成固溶体或碳化物)。这导致所得烧结体的强度和硬度增大。但是，如果再烧结温度超过1100℃，将产生由于脱碳量增大，碳的总含量降低的趋势，或者由于晶粒再长大降低所得的烧结体的强度和硬度。如果再烧结温度超过1300℃，由于晶粒的过分长大，烧结体的组织会变粗大。这导致所得的烧结体11的强度和硬度显著降低。所以，为了获得所得烧结体11的稳定组织，再烧结温度优选在700-1300℃范围内，更优选在900-1200℃范围内。
因此，提供了通过再烧结用金属粉末成型体9生产的再压制体10获得的烧结体11及其生产方法，烧结体11具有优异的可变形性，适用于制造由于烧结金属而产生具有较高强度的机械部件。
此外，由于在再烧结步骤中，再烧结温度为700-1300℃，有可能通过在该范围内选择再烧结温度，获得具有石墨7b扩散更少且残留石墨7b比例更高的组织的烧结体11，和具有石墨7b扩散更多且残留石墨7b的比例更低的组织、同时晶体再长大较小且具有最大强度的烧结体11。
然后，在热处理步骤5中，烧结体11经过热处理。通过选自感应淬火、渗碳-淬火、渗氮及其组合的一种方法进行热处理步骤5的热处理。结果，石墨7b与金属粉末的基材形成过饱和固溶体，或者以细小碳化物或氮化物的形式析出，从而形成一个硬化层。这赋予烧结体11良好的机械性能。
具体地，如图16所示，由于其中形成的硬化层的存在，热处理的烧结体11的抗拉强度大于仅仅再烧结的烧结体。此外，由于再压制步骤3的再压制，在预定温度再烧结再压制体10所得的烧结体11空隙含量较少、密度高，使得从烧结体11的表面向内具有减小的由于热处理产生的碳扩散程度。因此，如图17所示，热处理的烧结体11表现出在其表面附近提高的硬度，在其内部则具有良好的韧性，从而使得烧结体11总体上具有优异的机械性能。
因此，提供了在再烧结用金属粉末成型体生产的再压制体之后，热处理该烧结体获得烧结体11及其生产方法，烧结体11具有优异的可变形性，适用于制造由于烧结金属而具有高强度的机械部件。
下面将详细描述一个根据权利要求17及其后的权利要求的本发明的实施方案。
即，本发明的实施方案的金属粉末成型体、再压制体、烧结体的生产方法与图1所示的方法相同。生产预成型体的步骤也与图2所示的步骤相同。在图2(a)-(d)所示的本实施方案中，在图1所示的预成型步骤1，把将在后面解释的金属粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中，然后用上下冲头16、17加压形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体8。在这种情况下，在常温下调节金属粉末混合物7和成型模具14。
成型模具14的模腔15包括其中插入上冲头16的较大直径部分19、其中插入下冲头17的较小直径部分20、以及使较大直径和较小直径部分19和20相互连接的锥形部分21。
进入成型模具14的模腔15中的上下冲头16和17之一或两个形成有凹口23，以便增大模腔15的体积。在本实施方案中，上冲头16在其对着成型模具14的模腔15的端面22的外圆周部分形成凹口23。凹口23具有截面为钩子形状的环形。
参考数字24表示插入成型模具14的模腔15的芯子。芯子24确定了在模腔15中形成的预成型体8的圆柱体形状。
在预成型步骤1中，首先，如图2(a)所示，金属粉末混合物7填充到成型模具14的模腔15中。通过把不小于0.1重量％的石墨与下列金属粉末混合，制备所填充的金属粉末混合物7。
具体地，所述金属粉末是含有至少一种选自钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中的合金元素，其余为铁和少量不可避免的杂质的金属粉末(根据权利要求17的金属粉末)；一种通过在铁基金属粉末上扩散并沉积含有一种选自上述合金元素中的合金元素作为主成分的粉末所得的金属粉末(根据权利要求18的金属粉末)；或者一种通过使含有一种选自上述合金元素中的合金元素作为主成分的粉末与铁基金属粉末混合所得的金属粉末(根据权利要求19的金属粉末)。
然后，把上冲头16和下冲头17插入成型模具14的模腔15中，相互配合对金属粉末混合物7加压。具体地，把上冲头16插入模腔15的较大直径部分19中，把下冲头17插入模腔15的较小直径部分20中，使得它们相互配合对金属粉末混合物7加压。此时，形成有凹口23的上冲头16的结构使其停止在较大直径部分19中(见图2(b))。
在金属粉末混合物7被加压并压制成预成型体8之后，上冲头16停滞或者向上运动，同时，成型模具14向下运动(见图2(c))。所得预成型体8从模腔15中取出(见图2(d))。
一般来说，在金属粉末混合物的压制时，压制坯体的密度越大，在压制坯体与成型模具之间的摩擦力越大，压制坯体的弹性后效越大。因此，难以从成型模具中取出压制坯体。虽然似乎难以获得较高密度的压制坯体，但是，在预成型步骤1中，可以有效地解决上述问题。
具体地，由于成型模具14的模腔15包括锥形部分21，锥形部分21作为所谓锥度部促进预成型体8从成型模具14中取出。此外，凹口23的布置在上冲头16对着成型模具14的模腔15方向上的端面22外圆周上增大了模腔15的体积，在凹口23处局部降低了预成型体8的密度。结果，可以有效限制在预成型体8与成型模具14之间的摩擦力以及预成型体8的弹性后效，从而促进预成型体8容易从成型模具14中脱出。
用这种方法，可以容易地获得密度不小于7.3g/cm3的预成型体8。
然后，在预烧结步骤2中预烧结在预成型步骤1所得的预成型体8。结果，如图18所示，有可能获得具有其中石墨3b保留在金属粉末3a颗粒边界上的组织的成型体，并且该组织中，基本不存在析出物，如铁或合金元素的碳化物。
具体地，如果使用根据权利要求17的金属粉末3a，并且全部石墨3b保留在金属粉末3a的颗粒边界上(没有石墨3b的扩散)，总体上，金属粉末3a可由铁素体(F)或奥氏体(A)构成。如果部分石墨3b在金属粉末3a中扩散，金属粉末3a可能含有较少量在石墨3b附近析出的珠光体(P)或贝氏体(B)。此外，如果使用根据权利要求18或权利要求19的金属粉末3a，并且全部石墨3b保留在金属粉末3a的颗粒边界上，金属粉末3a总体上可以由铁素体(F)或奥氏体(A)构成，或者可以含有未扩散的合金元素，如镍(Ni)。如果使用根据权利要求18或权利要求19的金属粉末3a，并且部分石墨3b在金属粉末3a中扩散，金属粉末3a可能含有少量在石墨3b附近析出的珠光体(P)或贝氏体(B)。即，至少金属粉末3a总体上不是珠光体(P)或贝氏体(B)构成的组织。所以，成型体具有低硬度和大延伸率，表现出优异的可变形性。
更具体地，因为预成型体8的密度不小于7.3g/cm3，所以在金属粉末3a之间的空隙不是连续的，而是分立的，从而在预烧结步骤预烧结后，获得表现出大延伸率的成型体。即，如果金属粉末3a的颗粒之间的空隙是连续的，在预烧结时，炉内的气体较深的渗入预成型体8内部，且其中所含石墨产生的气体在周围扩散，从而促进预成型体8的渗碳。然而，由于预成型体8的空隙是相互分立的，所以，可以有效防止促进渗碳，从而获得具有低硬度和大延伸率的成型体9。因此，所得成型体9的硬度和延伸率很少受到石墨3b含量的影响。
此外，在预烧结步骤2中，由于预成型体8中金属粉末3a的颗粒之间的接触表面发生表面扩散或熔化从而发生充分烧结，因此，金属粉末成型体9可以表现出大的延伸率。
在预烧结步骤2的烧结温度优选在700-1000℃范围内选择。如果烧结温度低于700℃，不能充分进行金属的结合。如果烧结温度高于1000℃，石墨3b在金属粉末中过分扩散，使硬度增大太多。烧结温度通常在800-1000℃范围内选择，在金属粉末含有能容易形成碳化物的合金元素(如铬(Cr))的情况下，烧结温度可以在700-800℃范围内选择。这是因为在烧结温度高于800℃时，将产生析出物，如合金元素的碳化物，从而提高硬度。
图19表示实验数据和图，表明在后面的实施例1中的预烧结温度与成型体的延伸率之间的关系。与图19类似，图20表示实验数据和图，但是表明在实施例2中所得的所述关系。图21表示实验数据和图，表明在实施例1中的预烧结温度与成型体硬度之间的关系。与图21类似，图22表示实验数据和图，但是表明在实施例2中所得的所述关系。
从数据和图可以明显看出，如果在700-1000℃范围内选择预烧结温度，可以保持成型体至少有5％或更大的延伸率，其硬度约为HRB60。同时，HRB60的硬度与高强度冷锻钢退火情况下表现出的硬度基本相同。本发明的成型体可以表现出约HRB60的硬度，而没有经过退火。
同时，在随后的再压制步骤3中，把预烧结步骤2所得的成型体经过再压制(冷锻等)形成塑性加工体。所得塑性加工体具有基本没有空隙的结构，因为含有保留在金属粉末3a颗粒边界上的石墨3b的成型体具有致密的组织，其中的空隙被破坏。
此外，由于成型体的组织为石墨3b保留在金属粉末3a的颗粒边界上，所得塑性加工体基本没有碳的扩散，所以，在如图23和24所示的再压制时，有可能明显减小施加到成型体上的成型负荷(变形阻力)。即，成型体基本没有碳的扩散，从而表现出低硬度和大延伸率。此外，因为保留在金属粉末颗粒边界上的石墨起促进金属颗粒之间滑动的作用，所以，在再压制时，所施加的成型负荷可以明显减小，并且塑性加工体可以容易地再压制成要求的形状。图23表示实施例1中的成型负荷，图24表示实施例2中的成型负荷。
同时，通过在700-1000℃范围内选择预烧结温度，塑性加工体可以表现出如图25和26所示的足够的抗拉强度，以及如图27和28所示的足够的硬度。同时，图25和27表示实施例1中的抗拉强度和硬度，图26和28表示实施例2中的抗拉强度和硬度。因此，塑性加工体可以表现出与铸造/锻造材料几乎相同的抗拉强度和硬度，所以，充分提高了机械强度。
在用较小的变形再压制的情况下，有可能容易地进行再变形，即再次进行塑性加工。在用较大变形再压制的情况下，有可能由于加工硬化获得高硬度。
图29表示用较小变形再压制所获得的塑性加工体的组织，图30表示用较大变形再压制所获得的塑性加工体的组织。在这两种组织中，石墨3b保留在金属粉末3a的颗粒边界上。如果金属粉末3a如权利要求17所述，其组织为一种铁素体(F)组织，一种奥氏体(A)组织，或者一种微量珠光体(P)或贝氏体(B)在石墨3b附近析出的组织。如果金属粉末3a如权利要求18或权利要求19所述，其组织是一种铁素体(F)组织，一种奥氏体(A)组织，一种至少一种未扩散的合金元素(如镍(Ni))共存的组织，或者一种微量珠光体(P)或贝氏体(B)在石墨3b附近析出的组织。在图29所示的组织中，金属粉末3a略微变形，明显减少了金属颗粒之间的空隙。在图30所示的组织中，金属粉末3a明显变形为扁平形状，基本消除了金属颗粒之间的所有空隙。
此外，因为在常温进行成型体的再压制，可以防止由于其相变导致所得塑性加工体产生鳞剥或尺寸精度降低。而且，因为成型体可以用对其施加的较低成型负荷再压制，与锻造材料相比，其弹性后效可以降低，并且通过再压制所生产的塑性加工体总体上基本可以表现出真密度。结果，所得塑性加工体具有比传统烧结体更小的密度分散和尺寸变化。因此，通过再压制成型体获得的塑性加工体可以表现出高尺寸精度。
因此，所得的塑性加工体可以用于要求高强度和高精度的滑动部件。
塑性加工体在随后的再烧结步骤4再烧结。再烧结时，在金属颗粒间的接触表面，发生由于表面扩散或熔化产生的烧结，同时，在金属粉末3a的颗粒边界上保留的石墨3b扩散进入金属粉末的铁素体基材中(与其形成固溶体或碳化物)。如图31所示，如果金属粉末3a如权利要求1所述，其组织为一种铁素体(F)组织，一种奥氏体(A)组织，一种珠光体(P)组织或贝氏体(B)组织，如果金属粉末3a如权利要求18或权利要求19所述，其组织是一种铁素体(F)组织，一种奥氏体(A)组织，一种珠光体(P)组织，一种贝氏体(B)组织，或者一种至少共存一种未扩散的合金元素(如镍(Ni))的组织。如果存在残留的石墨3b，获得一种其中石墨3b散布在金属粉末3a的颗粒内或在金属粉末3a的颗粒边界上。
此外，在用权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物生产的烧结体中，如图32所示，再烧结温度升高时，混合的石墨3b的残留比(未扩散的石墨与碳的总含量的比值)变小。根据与再烧结温度对应的预定比例，再烧结的成型体具有一种其中石墨3b在金属粉末中扩散的组织，和一种石墨3b保留在其中的组织。这里，在高再烧结温度的情况下，石墨残留比为零，如图32所示，并且，石墨3b保留组织被消耗尽。
同时，在再烧结时，能与基材形成固溶体的合金元素可以与其产生更均匀的固溶体，能形成析出物的合金元素可以产生析出物。因此，由于加入的合金元素提高机械性能的作用可以在再烧结体的宏观组织上反映出来，总体上改善了再烧结成型体的机械性能。
因此，再烧结成型体的强度明显高于塑性加工体的强度。此外，通过控制扩散的石墨3b的量，有可能根据要求的机械性能(如强度和润滑性)获得再烧结成型体。在预定温度再烧结的再烧结成型体具有大抗拉强度和高硬度，并且表现出与不需要特别的硬化层的铸造/锻造材料的强度一样或更高的机械强度。
此外，通过再压制后再烧结，再烧结成型体表现出具有约20微米或更小的细晶粒尺寸的再结晶组织，这种晶粒尺寸小于传统烧结体的晶粒尺寸，即40-50微米。这使得再烧结成型体表现出高强度、大延伸率、高疲劳强度、和高冲击强度值，因此，表现出优异的机械性能。
这里，再烧结温度在700-1300℃范围内选择，这是因为，如果再烧结温度低于700℃，不会进行石墨3b的扩散，而如果再烧结温度高于1300℃，将发生渗碳、脱碳或者再烧结成型体晶粒的粗大生长。
同时，如图33-36所示，如果在700-1000℃的较低温度范围内再烧结，在再压制时加工硬化的再烧结成型体的硬度通过再烧结被降低，但是由于石墨3b的扩散，获得由于低温再烧结产生的细晶粒组织。结果，提高了所得再烧结成型体的强度和硬度。其中，根据再压制的塑性加工体的形状，低温再烧结导致加工硬化的再烧结成型体的硬度大幅度降低，再烧结成型体被缓慢软化并在约1000℃重新硬化。
此外，在再烧结温度在1000-1300℃的较高温度范围内时，石墨3b的残留比低，石墨3b在金属粉末的基材中扩散。这使得所得再烧结成型体的强度和硬度提高。然而，如果再烧结温度超过1100℃，将产生由于脱碳量增大，碳的总含量降低的趋势，或者由于晶粒再长大降低所得再烧结成型体的强度和硬度。如果再烧结温度高于1300℃，所得再烧结成型体的机械性能显著降低。所以，再烧结温度优选在900-1300℃。
然后，在热处理步骤105中，对再烧结成形体进行热处理。热处理可以包括感应淬火、渗碳-淬火、渗氮及其组合。通过热处理，石墨3b与基材形成过饱和固溶体，或者形成细碳化物形式的析出物，从而在再烧结成型体中形成一个硬化层。
如图37和38所示，由于其中形成的硬化层，所得的热处理成型体的抗拉强度大于再烧结成形体的抗拉强度。从图39所示的硬度与距表面距离之间的关系可以看出，因为本发明的热处理成型体密度大体为真密度，所以，由于热处理引起的碳扩散程度在朝向其内部方向减小。因此，热处理成型体由于热处理在其近表面部分表现出高硬度，同时在其内部表现出良好的韧性。因此，本发明的热处理成型体总体上表现出良好的机械性能。另一方面，用传统方法生产的热处理成型体表现出碳向其内部进行的扩散和高硬度，但是，它是脆性的，并且由于其中空隙的存在，韧性和刚度降低。
即，由于通过传统方法生产的热处理成型体总体上内部有空隙，所以，难以获得高强度和高韧性。相反，本发明的热处理成型体的强度、韧性和刚度高于一般的烧结体，从而类似于铸造/锻造材料，能够根据要求的机械性能要求进行热处理。此外，在金属粉末含有能与金属粉末中的基材形成固溶体的合金元素，从而改善热处理能力(如淬透性)的情况下，有可能用金属粉末生产具有更好机械性能的热处理成型体。
因此，所得的热处理成型体可以低成本地用于要求高强度、高韧性和高滑动性能的机械部件。所述机械部件包括汽车发动机部件，如凸轮轴和转子，传动轴接头、驱动轴、离合器，驱动部件如变速器、动力转向齿轮，转向部件如防锁死装置、悬架装置、各种轴承，泵部件等。
本发明不限制于上述实施方案。例如，预成形体8可以通过所谓热模压法生产，其中，在金属粉末混合物7和成型模具加热到预定温度，从而降低金属粉末混合物7的屈服点的条件下成型预成型体8。
同时，虽然在实施方案中，上冲头16带有凹口23，增大了模腔15的体积，凹口23可以形成在下冲头17上，或同时形成在上下冲头16和17上。
实施例实施例1通过把0.3重量％的石墨与一种合金钢粉末混合，制备一种金属粉末混合物，所述合金钢粉末含有0.2重量％的钼(Mo)，其余为铁(Fe)和少量不可避免的杂质。把所得金属粉末混合物压制，形成密度为7.4g/cm3的预成形体。所得预成形体在800℃在氮气氛炉内预烧结60分钟，形成一种成型体。所得成型体的延伸率为11.2％，其硬度为HRB53.3(见图19和21)。
然后，通过后方挤压，以60％的压缩率(变形率)再压制(冷锻)成型体，形成一种杯形塑性加工体。
在获得塑性加工体时，施加到成型体上的成型负荷(变形阻力)为2078MPa(见图23)。所得塑性加工体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为692MPa，其硬度为HRB75(见图25和27)。这里，所得塑性加工体的密度为7.71g/cm3。
然后，在1150℃炉内，在氮气与氢气的混合气体气氛中，再烧结塑性加工体，从而形成一种再烧结成型体。所得再烧结成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为676MPa，其硬度为HRB71(见图33和35)。这里，所得再烧结成型体的密度为7.71g/cm3。
此后，在最高温度为860℃的炉内，在碳势为1.0％的气氛中渗碳再烧结成型体，在90℃油淬，在150℃回火，从而形成一种热处理成型体。结果，所得热处理成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为1185MPa，其表面硬度为HRC59(见图37)，其内部硬度(表面向内2mm位置上的硬度)为HRC33(HV330)。
实施例2通过把0.3重量％的石墨与一种合金钢粉末混合，制备一种金属粉末混合物，通过在含铁(Fe)和少量不可避免杂质的铁粉上扩散并沉积2.0重量％的镍(Ni)和1.0重量％的钼(Mo)，获得所述合金钢粉末。把所得金属粉末混合物压制，形成密度为7.4g/cm3的预成形体。所得预成形体在800℃在氮气氛炉内预烧结60分钟，形成一种成型体。所得成型体的延伸率为11.8％，其硬度为HRB52(见图20和22)。
然后，通过后方挤压，以60％的压缩率(变形率)再压制(冷锻)成型体，形成一种杯形塑性加工体。
在获得塑性加工体时，施加到成型体上的成型负荷(变形阻力)为2428MPa(见图24)。所得塑性加工体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为706MPa，其硬度为HRB96(见图26和28)。这里，所得塑性加工体的密度为7.70g/cm3。
然后，在1150℃炉内，在氮气与氢气的混合气体气氛中，再烧结塑性加工体，从而形成一种再烧结成型体。所得再烧结成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为784MPa，其硬度为HRB100(见图34和36)。这里，所得再烧结成型体的密度为7.70g/cm3。
此后，在最高温度为860℃的炉内，在含有1.0％的碳势的气氛中，渗碳再烧结成型体，在90℃油淬，在150℃回火，从而形成一种热处理成型体。结果，所得热处理成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为1678MPa，其表面硬度为HRC62，其内部硬度(表面向内2mm位置上的硬度)为HRC41(HV400)(见图38和39)。
实施例3通过把2.0重量％的铜(Cu)和0.3重量％的石墨与一种铁粉混合，制备一种金属粉末混合物，所述铁粉含有铁(Fe)和少量不可避免的杂质。把所得金属粉末混合物压制，形成密度为7.4g/cm3的预成形体。所得预成形体在800℃在氮气氛炉内预烧结60分钟，形成一种成型体。所得成型体的延伸率为12.0％，其硬度为HRB47。
然后，通过后方挤压，以60％的截面收缩率(变形率)再压制(冷锻)成型体，形成一种杯形塑性加工体。
在获得塑性加工体时，施加到成型体上的成型负荷(变形阻力)为1960MPa。所得塑性加工体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为510MPa，其硬度为HRB75。这里，所得塑性加工体的密度为7.70g/cm3。
然后，在1150℃炉内，在氮气与氢气的混合气体气氛中，再烧结塑性加工体，从而形成一种再烧结成型体。所得再烧结成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为735MPa，其硬度为HRB80，所得再烧结成型体的密度为7.75g/cm3。
此后，在最高温度为860℃的炉内，在含有1.0％的碳势的气氛中渗碳再烧结成型体，在90℃油淬，在150℃回火，从而形成一种热处理成型体。结果，所得热处理成型体的抗拉强度(用径向破碎强度表示)为980MPa，其表面硬度为HRC42，其内部硬度(表面向内2mm位置上的硬度)为HRB91。
下面将解释实施例4-7。这些实施例在合金钢粉末的组成上与上述实施例1不同，但是所述合金钢粉末混合的石墨量(0.3重量％)、预成型体的密度(7.4g/cm3)、预烧结条件(在800℃的炉内在氮气氛中预烧结60分钟)、再压制条件(截面收缩率60％)、再烧结条件(在1150℃的炉内在氮气和氢气的混合气体气氛中)、以及热处理条件(在最高温度860℃的炉内，在含1.0％碳势的气氛中，在90℃油淬，在150℃回火)则与实施例1相同。在这些实施例中的合金钢粉末的成分和试验结果描述如下。
实施例4用1.0重量％镍(Ni)、0.3重量％钼(Mo)、0.3重量％铜(Cu)，其余含有铁(Fe)和少量不可避免的杂质组成一种合金钢粉末。(a)再压制成型负荷2195Mpa(b)塑性加工体的抗拉强度725Mpa(c)塑性加工体的硬度HRB82(d)塑性加工体的密度7.74g/cm3(e)再烧结成型体的抗拉强度755MPa(f)再烧结成型体的硬度HRB85(g)再烧结成型体的密度7.74g/cm3(h)热处理成型体的抗拉强度1235MPa(i)热处理成型体的表面硬度HRC60(j)热处理成型体的内部硬度HRC33(HV326)实施例5用1.0重量％铬(Cr)、0.7重量％锰(Mn)、0.3重量％钼(Mo)，其余含有铁(Fe)和少量不可避免的杂质组成一种合金钢粉末。(a)再压制成型负荷2333Mpa(b)塑性加工体的抗拉强度706Mpa(c)塑性加工体的硬度HRB80(d)塑性加工体的密度7.66g/cm3(e)再烧结成型体的抗拉强度794MPa(f)再烧结成型体的硬度HRB90(g)再烧结成型体的密度7.66g/cm3(h)热处理成型体的抗拉强度1323MPa(i)热处理成型体的表面硬度HRC60(j)热处理成型体的内部硬度HRC42(HV418)实施例6用1.0重量％铬(Cr)、0.3重量％钼(Mo)、0.3重量％钒(V)，其余含有铁(Fe)和少量不可避免的杂质组成一种合金钢粉末。(a)再压制成型负荷2362Mpa(b)塑性加工体的抗拉强度725Mpa(c)塑性加工体的硬度HRB82(d)塑性加工体的密度7.65g/cm3(e)再烧结成型体的抗拉强度804MPa(f)再烧结成型体的硬度HRB88(g)再烧结成型体的密度7.65g/cm3(h)热处理成型体的抗拉强度1333MPa(i)热处理成型体的表面硬度HRC63(j)热处理成型体的内部硬度HRC43(HV421)实施例7用6.5重量％钴(Co)、8.0重量％铬(Cr)、2.0重量％钨(W)、0.5重量％钼(Mo)，其余含有铁(Fe)和少量不可避免的杂质组成一种合金钢粉末。(a)再压制成型负荷2450Mpa(b)塑性加工体的抗拉强度696Mpa(c)塑性加工体的硬度HRB95(d)塑性加工体的密度7.60g/cm3(e)再烧结成型体的抗拉强度784MPa(f)再烧结成型体的硬度HRB100(g)再烧结成型体的密度7.60g/cm3(h)热处理成型体的抗拉强度1176MPa(i)热处理成型体的表面硬度HRC66(j)热处理成型体的内部硬度HRC45(HV450)如上，本发明的金属粉末成型体具有预定的石墨含量，适用于生产高机械强度的机械部件，并且表现出对其再压制有利的机械性能，如低硬度和大延伸率(可变形性)。
此外，本发明的再压制体表现出提高的机械性能，包括硬度、疲劳强度等，以及提高的尺寸精度。
本发明不局限于上述实施方案，并且可以改进而不离开本发明的范围。例如，预成型体8可以通过所谓热模压法生产，其中，在金属粉末混合物7和成型模具加热到预定温度性降低金属粉末混合物7屈服点的条件下成型预成型体8。
同时，虽然在预成型步骤1使用增大模腔15的体积的带有凹口23的上冲头16，但是，凹口23可以形成在下冲头17上，或同时形成在上下冲头16和17上。
权利要求
1．一种金属粉末成型体，通过包含下列步骤的方法生产把石墨与铁基金属粉末混合得到的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；并且在700-1000℃预烧结该预成型体，形成金属粉末成型体，所述金属粉末成型体具有石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织。
2．根据权利要求1的金属粉末成型体，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
3．一种通过再压制根据权利要求1或权利要求2的金属粉末成型体生产的再压制体。
4．一种生产再压制体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃的温度预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；以及再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤。
5．根据权利要求4的方法，其中，所述预成型步骤还包括通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤，所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积。
6．根据权利要求4或权利要求5的方法，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
7．一种烧结体，通过包括下列步骤的方法生产把石墨与铁基金属粉末混合所得的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体，形成再压制体；以及在预定温度再烧结所述再压制体，所述烧结体具有一种其中所述石墨颗粒在所述金属粉末中以及沿着其颗粒边界以预定的比例扩散或保留的组织。
8．根据权利要求7的烧结体，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
9．一种生产烧结体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；以及再烧结所述再压制体的再烧结步骤。
10．根据权利要求9的方法，其中，所述预成型步骤还包括，通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤，所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积。
11．根据权利要求9或权利要求10的方法，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
12．一种烧结体，通过包括下列步骤的方法生产把石墨与铁基金属粉末混合得到的金属粉末混合物压制，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体，形成一种再压制体；在预定温度再烧结所述再压制体，形成一种具有所述石墨颗粒在所述金属粉末中以及沿着其颗粒边界以预定的比例扩散或保留的组织的烧结体；以及热处理所述烧结体。
13．根据权利要求12的烧结体，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
14．一种生产烧结体的方法，包括一个把石墨与铁基金属粉末混合获得的金属粉末混合物压制的预成型步骤，形成密度不小于7.3克/立方厘米的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成一种具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤，形成一种再压制体；再烧结所述再压制体的再烧结步骤，形成一种烧结体；以及热处理所述烧结体的热处理步骤。
15．根据权利要求14的方法，其中，所述预成型步骤还包括，通过上下冲头压制填充在成型模具模腔内的金属粉末混合物的步骤，所述模腔形成有插入上冲头的较大直径部分、插入下冲头的较小直径部分、使较大直径部分与较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面的外圆周围面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积。
16．根据权利要求14或权利要求15的方法，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.3重量％或更多。
17．一种包含根据权利要求1的金属粉末混合物的金属粉末成型体，其中，所述金属粉末混合物是一种铁基合金钢粉末，含有至少一种选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中的合金元素，所述元素能与所述金属粉末的基材形成固溶体，提高如强度和淬透性等机械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中所述石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或所述合金元素的碳化物等析出物的组织。
18．一种包含根据权利要求1的金属粉末混合物的金属粉末成型体，其中，所述金属粉末混合物通过在所述铁基金属粉末上扩散并沉积一种含有一种合金元素作为主要成分的粉末而获得，所述合金元素选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中，且该元素能与所述金属粉末的基材形成固溶体，以提高如强度和淬透性等机械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中所述石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或所述合金元素的碳化物等析出物的组织。
19．一种包含根据权利要求1的金属粉末混合物的金属粉末成型体，其中，所述金属粉末混合物通过使一种含有一种合金元素作为主要成分的粉末与所述铁基金属粉末混合而获得，所述合金元素选自由钼(Mo)、镍(Ni)、锰(Mn)、铜(Cu)、铬(Cr)、钨(W)、钒(V)、钴(Co)等组成的组中，且该元素能与所述金属粉末的基材形成固溶体，提高如强度和淬透性等机械性能，或者能形成如碳化物等析出物，提高如强度和硬度等机械性能，所述金属粉末成型体，在预烧结时，具有一种其中所述石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上，且基本不含如铁或所述合金元素的碳化物等析出物的组织。
20．根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体，其中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
21．一种通过再压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体生产的再压制体，其中，所述再压制体具有基本不含空隙的致密组织。
22．根据权利要求21的再压制体，其中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
23．一种生产再压制体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成型体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成一种具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；以及再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤。
24．一种通过在预定温度再烧结根据权利要求21或权利要求22的再压制体获得的烧结体，其中，所述烧结体具有根据预定的再烧结温度确定的预定比例的石墨扩散组织和石墨保留组织。
25．一种生产烧结体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成形体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成一种具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；以及再烧结所述再压制体的再烧结步骤。
26．一种通过热处理根据权利要求24的烧结体生产的烧结体，其中，所述热处理的烧结体具有一种硬化的组织。
27．一种生产烧结体的方法，包括压制根据权利要求17-19的任一项的金属粉末混合物的预成型步骤，形成密度不小于7.3g/cm3的预成形体；在700-1000℃预烧结所述预成型体的预烧结步骤，形成一种具有其中石墨保留在所述金属粉末颗粒边界上的组织的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体的再压制步骤，形成再压制体；再烧结所述再压制体的再烧结步骤，形成一种烧结体；热处理所述烧结体的热处理步骤。
28．根据权利要求24或权利要求26的烧结体，其中，与金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
29．一种再压制体，通过包括下列步骤的方法生产使用包含成型模具的装置成形预成型体，所述成型模具有用所述金属粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上冲头和下冲头以压制所述金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使所述较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；以及再压制所述金属粉末成型体形成再压制体。
30．一种生产再压制体的方法，包括下列步骤使用包含成型模具的装置成形预成型体，所述成型模具有用所述金属粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上冲头和下冲头以压制所述金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使所述较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；以及再压制所述金属粉末成型体，形成再压制体。
31．根据权利要求29的再压制体，其中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
32．一种烧结体，通过包括下列步骤的方法生产使用包含成型模具的装置成形预成型体，所述成型模具有用所述金属粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上冲头和下冲头以压制所述金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使所述较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体，形成再压制体；以及再烧结所述再压制体，形成所述烧结体。
33．一种生产烧结体的方法，包括下列步骤使用包含成型模具的装置成形预成型体，所述成型模具有用所述金属粉末混合物填充的模腔，和插入所述成型模具中的上冲头和下冲头以压制所述金属粉末混合物，所述模腔形成有其中插入所述上冲头的较大直径部分、其中插入下冲头的较小直径部分、以及使所述较大直径部分和较小直径部分相互连接的锥形部分，所述上冲头和下冲头的一个或两个在其端面面向所述模腔有凹口，来增大所述模腔的体积；在700-1000℃预烧结所述预成型体，形成根据权利要求17-19的任一项的金属粉末成型体；再压制所述金属粉末成型体，形成再压制体；以及再烧结所述再压制体，形成所述烧结体。
34．根据权利要求32的烧结体，其中，与所述金属粉末混合的石墨量为0.1重量％或更多。
35．一种通过进行根据权利要求7、12和24中任一项的再烧结生产的烧结体，其中，所述再烧结温度在700-1300℃范围内。
全文摘要
在预成型步骤1中,通过把铁基金属粉末7a与石墨7b混合,使得石墨量优选不小于0.1重量%,更优选不小于0.3重量%,获得金属粉末混合物7,把金属粉末混合物7压制,形成密度不小于7.3g/cm
文档编号C22C33/02GK1297389SQ00800456
公开日2001年5月30日 申请日期2000年3月17日 优先权日1999年4月16日
发明者吉村隆志, 安间裕之, 饭屿光正, 幡井康雄, 松本高之, 藤长政志, 上薗聪, 宇波繁 申请人:日商优尼希雅杰克斯股份有限公司, 川崎制铁株式会社