AT395550B - Verfahren zum herstellen eines sinterkoerpers mit wenigstens einer molybdaenhaltigen verschleissschicht - Google Patents

Description

AT 395 550 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Sinteikörpers mit wenigstens einer molybdänhaltigen Verschleißschicht, wobei ein den späteren Grundkörper bildendes, niedrig legiertes Eisenpulver und ein die spätere Verschleißschicht ergebendes, unlegiertes Molybdän enthaltendes Metallpulver auf Eisenbasis zu einem Formkörper gepreßt und anschließend gesintert werden. 5 Um den bei Ventilstößeln von Brennkraftmaschinen auftretenden hohen Belastungsanforderungen genügen zu können, ist es bekannt (DE-PS 2 822 902), eine gesinterte Verschleißschicht mit einem hohen Molybdänanteil von 20 bis 35 Gew.% vorzusehen. Das Metallpulver für diese Verschleißschicht, das mit dem niedrig legierten Eisenpulver für den Ventilköiper in einer gemeinsamen Form verpreßt wird, wird dabei aus einer kohlenstofffreien Mischung aus unlegiertem Eisen und dem unlegierten Molybdän gebildet, damit der Ventilstößel aufgrund der 10 großen Sintergeschwindigkeit unter Bedingungen des Trockenphasensintems bei hohen Sintertemperatuien bis 1350 °C gesintert werden kann.

Zur Steigerung des Verschleißwiderstandes wird diegesinterte Verschleißschichtnachträglich aufgekohlt, wobei sich Mischcarbide bilden. Das Molybdän ergibt einen ausgezeichneten Carbidbildner und bringt den zusätzlichen Vorteil mit sich, daß die Neigung zum Anfressen des Gegenwerkstoffes, also d» Nocken, gering bleibt Diese guten 15 Werkstoffeigenschaften bedingen allerdings einen entsprechenden Herstellungsaufwand zufolge der vergleichswei se hohen Sintertemperaturen und der Notwendigkeit ein» nachträglichen Aufkohlung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß eine Verschleißschicht für hochbelastbare Sinterkörper, insbesondere für die Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen mit geringem Aufwand hergestellt werden kann,ohne eine Beeinträchtigung der Belastungsfähigkeit des 20 Sinterkörpers in Kauf nehmen zu müssen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Metallpulver für die Verschleißschicht 10 bis 30 Gew.% Molybdän, 14 bis 3,0 Gew.% Kohlenstoff und 0,3 bis 0,7 Gew.% Phosphor, dieser gegebenenfalls als Legierungsbestandteil des Eisenpulvers, enthält und daß der aus dem Grundkörper und der Verschleißschicht gebildete Formkörper unter den Bedingungen eines Flüssigphasensinters bei einer Temperatur von 1070 bis 25 1130 °C gesintert wird.

Durch den vergleichsweise hohen Kohlenstoffanteil des Metallpulvers für die Verschleißschicht entsteht bereits beim Sintern eine Vielzahl von Mischcarbiden, die aufgrund des Flüssigphasensintems eine gleichmäßige Verteilung üb» die gesamte Verschleißschicht erfahren, was gegenüber einer Carbidbildung durch ein nachträgliches Aufkohlen die vorteilhafte Möglichkeit dickerer Verschleißschichten mit über dieDicke gleichbleibenden Verschleiß-30 eigenschaften eröffnet. Der Phosphoranteil bewirkt dabei im Zusammenhang mit dem Kohlenstoffanteil eine deutli che SenkungderSintertemperatur unter den Bedingungen des Flüssigphasensintems, so daß der Sinteraufwand klein gehalten werden kann. Außerdem wird die Maßhaltigkeit verbessert Trotz des Kohlenstoffeinsatzes und des Sintems mit einer ausgeprägten flüssigen Phase bleibt die Neigung zur Austenitbildung begrenzt wodurch eine ausreichende Dauerfestigkeit erreicht wird. 35 Besonders günstige WerkstoffeigenschaftenfürdieVerschleißschichtkönnenbeieinemMolybdängehaltvon 15 bis 25 Gew.% festgestellt werden. Bei einem solchen Molybdängehalt wird ein für ein vorteilhaftes Verschleißverhalten ausreichender Carbidanteil sichergestellt, ohne einen erhöhten Verschleiß des mit dem Sinteiköiper zusammenwirkenden Konstruktionsteiles befürchten zu müssen. Der Kohlenstoffanteil des Metallpulvers für die Verschleißschicht wird in diesem Fall vorzugsweise zwischen 1,8 und 2,8 Gew.% liegen. 40

Ausführungsbeispiel:

Zur Herstellung eines Schlepphebels für die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine wurde für den Grundkörperein handelsübliches, diffusionslegiertes Sinterpulver mit 5 Gew.% Nickel, 2 Gew.% Kupfer, 1 Gew.% Molybdän und 0,5 Gew.% Kohlenstoff, Rest Eisen, eingesetzt Das Metallpulver für die mit den Nocken einer Nocken-45 wellen zusammenwirkende Verschleißschicht enthielt neben dem unlegierten Eisen als Basispulver ca. 25 Gew.% Molybdän, 04 Gew.% Phosphor in Form von Ferrophosphor und 2,4 Gew.% Kohlenstoff in Form von Natuigraphit. Die maximale Korngröße des Eisenpulvers lag unter 75 pm, wobei der Hauptanteil eine mittlere Korngröße von 10 pm aufwies. Das Molybdänpulver hatte bei ein» mittleren Korngröße von 8 pm eine maximale Korngröße von 35 pm, während ein Naturgraphitpulver mit einer Korngröße kleiner 5 pm und ein Ferrophosphorpulver mit einer 50 Korngröße kleiner 12 pm eingesetzt wurden. Diese Pulvermischung für die Verschleißschicht wurde zu einem Formling mit einer Dichte von 6,2 g/cm^ verpreßt, der anschließend mit dem Sinterpulver für den Grundkörper in ein» gemeinsamen Form zu einem Schlepphebel gepreßt wurde, bevor dieser in einer Stickstoff-Wasserstoffatmosphäre bei ein» Temperatur von 800 °C vorgesintert wurde. Das Flüssigphasensintem erfolgt im Anschluß an einen Kalibriervorgang in einem Bandofen in einer Stickstoff-Wasserstoffatmosphäre bei ein» Sintertemperatur 55 zwischen 1080 und 1120 °C während einer Zeit von 60 Minuten. Nach der Abkühlung konnte für die Verschleiß schicht eine Härte von 600 HV gemessen w»den, die durch eine zusätzliche Härtung auf950 HV10 erhöht wurde.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargelegte Ausführungsbeispiel beschränkt So könnte das -2-

Claims (3)

1. AT395 550 B Flüssigphasensintem auch in einem Vakuumofen durchgeführt werden, und zwar bei gleichen Sintertemperaturen. Außerdem ist der Verfahrensschritt einer Vorsinterung nicht notwendig, wenn die durch das Verpiessen erreichte Grünfestigkeit für die Werkstückhandhabung ausreicht. Die Kalibrierung bietet sich vor allem dann an, wenn besonders hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Festigkeit des Grundkörpers gestellt werden. Abgesehen davon müssen der Grundkörper und die Verschleißschicht keinesfalls gemeinsam verpreßt werden, obwohl dieses gemeinsame Verpressen Vorteile mit sich bringt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Herstellen eines Sinterköipers mit wenigstens einer molybdänhaltigen Verschleißschicht, wobei ein den späteren Grundkörper bildendes, niedrig legiertes Eisenpulver und ein die spätere Verschleißschicht ergebendes, unlegiertes Molybdän enthaltendes Metallpulver auf Eisenbasis zu einem Formkörper gepreßt und anschließend gesintert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver für die Verschleißschicht 10 bis 30 Gew.-% Molybdän, 1,5 bis 3,0 Gew.% Kohlenstoff und 0,3 bis 0,7 Gew.% Phosphor, dieser gegebenenfalls als Legierungsbestandteil des Eisenpulvers, enthält und daß der aus dem Grundkörper und der Verschleißschicht gebildete Formkörper unter den Bedingungen eines Flüssigphasensintems bei einer Temperatur von 1070 bis 1130 °C gesintert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Molybdänanteil des Metallpulvers für die Verschleißschicht 15 bis 25 Gew.% beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffanteil des Metallpulvers für die Verschleißschicht 1,8 bis 2,8 Gew.% beträgt. -3-