AT505699B1 - Verfahren zur herstellung eines sintergehärteten bauteils - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines sintergehärteten Bauteils aus einem, insbesondere vorlegierten, chromhaltigen metallischen Pulver, umfassend die Schritte Verdichten des Pulvers zu einem Grünling und anschließendes Sintern des Grünlings in einer reduzierenden Sinteratmosphäre bei einer Sintertemperatur die höher als 1100 °C ist wobei der Sinteratmosphäre ein kohlenstoffhaltiges Gas zur Aufkohlung des Bauteils zugesetzt wird. Der Bauteil wird nach dem Sintern mit einer Abkühlrate von mindestens 2 °C/s auf mindestens eine Anlasstemperatur im Bereich zwischen 150°C und 250°C abgekühlt und danach bei der Anlasstemperatur angelassen.

Description

österreichisches Patentamt AT505 699B1 2010-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines sintergehärteten Bauteils aus einem, insbesondere vorlegierten, chromhaltigen metallischen Pulver, umfassend die Schritte Verdichten des Pulvers zu einem Grünling und anschließendes Sintern des Grünlings in einer reduzierenden Sinteratomsphäre, bei einer Sintertemperatur/die höher als 1.100 °C ist, wobei der Sinteratmosphäre ein kohlenstoffhältiges Gas zur Aufkohlung des Bauteils zugesetzt wird, sowie einen Bauteil zumindest teilweise bestehend aus einem chrom- und kohlenstoffhältigen Sinterwerkstoff aus einem metallischen, gesinterten Pulver, wobei der Kohlenstoffgehalt zumindest 0,1 Gew.-% beträgt und zumindest im Bereich einer Bauteiloberfläche ein Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgebildet ist.

[0002] Die Verwendung hochfest gesinterter Legierungen sowie Verfahren zu deren Herstellung für Bauteile im Kfz-Bereich ist schon seit Längerem bekannt. So beschreibt z.B. die EP 0 835 329 B ein Verfahren zur Herstellung eines Teils nach der pulvermetallurgischen Technologie, das Folgendes umfasst: Mischen von 0,8 bis 2,0 Masse-% Graphit und Schmiermittel mit einem vorlegierten Pulver auf Eisenbasis mit einem Gehalt von 0,5 bis 3,0 Masse-% Molybdän, wobei die Mischung kein elementares Eisen enthält, Pressen der hergestellten Mischung zum Formen in einer Einfachpressstufe, anschließend Hochtemperatursintern des gepressten Teils in einer reduzierenden Atmosphäre zur Gewinnung eines Sinterteils mit einer Dichte von mehr als 7,4 g/cm3, schnelles Abkühlen des Sinterteils aus der austenitischen Phase und Erwärmen des Teils auf nahezu die Temperatur Ai zur raschen Sphäroidisierung der Karbide und zur Minimierung der Abscheidung derselben entlang der Korngrenzen. Durch das Zumischen des Graphit bereits zum Ausgangspulver für den Grünling enthält der nach diesem Verfahren hergestellte Bauteil über seinen gesamten Querschnitt einen zumindest annähernd gleich bleibenden Anteil an Kohlenstoff. Derartige hochkohlenstoffhältige Stähle weisen eine hohe Härte auf, die dynamischen Kennwerte dieser Werkstoffe können aber den Anforderungen an Hochleistungswerkstoffe, wie sie in jüngeren Motorengenerationen eingesetzt werden, nicht Folge leisten.

[0003] Aus der JP 55-044567 A ist ein gesintertes kohlenstoffhältiges Eisenbasismaterial bekannt, welches zwischen 0,2 Gew.-% und 1,5 Gew.-% zumindest eines der Elemente Mangan, Chrom und Silizium enthält. Der Grünling wird bei einer Temperatur zwischen 1.200 °C und 1.350 °C in einer Atmosphäre gesintert, die zwischen 0,1 Vol.-% und 5 Vol.-% Kohlenmonoxid, zwischen 0,1 Vol.-% und 5 Vol.-% Wasserstoff, zwischen 0 Vol.-% und 3 Vol.-% Methan und den Rest Stickstoff und C02 sowie Wasser enthält. Der gesinterte Bauteil wird anschließend auf 400 °C mit einer Abkühlrate von zumindest 30°C/min abgekühlt, insbesondere 100°C/min.

[0004] Aus der JP 57-073156 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Bauteils aus einem Eisenbasismaterial bekannt. Das Stahlpulver kann u. a. zwischen 0,1 Gew.-% und 2,3 Gew.-% Mangan, zwischen 0,1 Gew.-% und 5,5 Gew.-% Chrom, zwischen 0,1 Gew.-% und 7 Gew.-% Molybdän und einen Anteil an Silizium, Aluminium, Titan, Kohlenstoff sowie Sauerstoff enthalten. Das Pulver wird mit Graphitpulver vermischt und verpresst. Dieser Grünling wird anschließend bei einer Temperatur zwischen 1130°C und 1200°C in einer nicht entkohlenden Atmosphäre gesintert. Anschließend wird der gesinterte Körper in einer nicht oxidierenden Atmosphäre mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 1.100°C und 500°C von 4 bis 40°C/s abgekühlt.

[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines sintergehärteten Bauteils, das einfacher durchzuführen ist, sowie einen damit hergestellten Bauteil selbst zur Verfügung zu stellen.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch das eingangs genannte Verfahren, bei dem der Bauteil nach dem Sintern mit einer Abkühlrate von mindestens 2 °C/s auf mindestens eine Anlasstemperatur im Bereich zwischen 150°C und 250°C abgekühlt wird und danach der Bauteil bei der Anlasstemperatur angelassen wird, sowie durch ein Bauteil, bei dem der Chromgehalt ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze 1/8 österreichisches Patentamt AT505 699B1 2010-10-15 von 7 Gew.-% und der Bauteil ein martensitisches Gefüge aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass es keines zusätzlichen Schrittes zur Einmischung eines Kohlenstoffträgers in das metallische Pulver bedarf, da die Erhöhung der Kohlenstoffkonzentration in dem Bauteil bzw. Grünling während des Sinterns selbst gleichzeitig mit diesem durchgeführt werden kann. Es ist auf diese Weise auch möglich, den Gehalt an Kohlenstoff durch einfache Mengenregulierung bzw. Stromregulierung für das kohlenstoffhaltige Gas je nach Bedarf einzustellen, sodass die Vorbereitungsschritte zur Herstellung des Grünlings hiervon unbeeinflusst bleiben und im Prinzip je nach Bedarf unterschiedlich harte, pulvermetallurgische Bauteile hergestellt werden können. Es ist darüber hinaus von Vorteil, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Bauteile hergestellt werden können, die oberflächlich bzw. in oberflächennahen Bereichen einen höheren Anteil an Kohlenstoff enthalten, als dies in der gesamten Grundmasse des Bauteils der Fall ist. Selbstverständlich ist es hierbei möglich, bereits vorlegierte Metallpulver zu verwenden, die bereits einen bestimmten Anteil an Kohlenstoff enthalten, insbesondere chromhaltige Stahlpulver. Durch diese Abstufung des Kohlenstoffanteils im Bauteil selbst ist es möglich, dass dieser mit einer hohen Härte im Oberflächenbereich ausgestattet werden kann, wohingegen die Härte in den darunter liegenden Schichten geringer ist. Es können damit pulvermetallurgische Bauteile zur Verfügung gestellt werden, die hohe dynamische Kennwerte aufweisen, insbesondere Bauteile, die verbesserte Werte bezüglich der Biegewechselbeanspruchung aufweisen. Es können somit Bauteile hergestellt werden, die hinsichtlich ihrer Verschleißeigenschaften entsprechend gut ausgestattet sind, andererseits aber auch Wechselbeanspruchungen besser Stand halten können.

[0007] Es ist weiters von Vorteil, dass das Bauteil nach dem Sintern mit einer Abkühlrate von mindestens 2 °C/s abgekühlt wird, wodurch durch diese rasche Abkühlung (Schnellabkühlung) Gefügestrukturen eingefroren werden können, sodass in dem Gefüge selbst ein Eigenspannungsprofil mit Druckspannungen an der Bauteiloberfläche aufgebaut werden kann.

[0008] Insbesondere bei der Verwendung von chromhaltigen Stahlpulvern bzw. Ferrolegierungen erweisen sich Abkühlraten vorteilhaft, die ausgewählt sind aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 °C/s und einer oberen Grenze von 10 °C/s. Mit diesen schnellen Abkühlraten innerhalb dieses Bereiches wird das eben genannte Eigenschaftsprofil der Bauteile noch verbessert. Insbesondere werden damit Bauteile mit sehr guten Biegewechselbeanspruchbar-keiten erzeugt.

[0009] Zur weiteren Verbesserung dieses Eigenschaftsprofils ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Abkühlraten zu verwenden, die ausgewählt sind aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 °C/s und einer oberen Grenze von 8 °C/s bzw. ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 °C/s und einer oberen Grenze von 7 °C/s.

[0010] Zur weiteren Verbesserung des Eigenschaftsprofils, insbesondere zur Erhöhung des martensitischen Anteils, sofern die martensitische Umwandlung nicht vollständig während des Schnellabkühlens erfolgte, wird vorzugsweise der Bauteil nach dem Abkühlen angelassen, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich zwischen 150 °C und 250 °C. Es können damit auch ungewünschte Spannungen, wie dies aus dem Anlassen von metallischen Bauteilen bereits bekannt ist, abgebaut werden. Zwar kann dabei die Härte sinken, allerdings kann die Zähigkeit des Bauteils verbessert werden, wobei der Härteabfall im oberflächennahen Bereich durch den erhöhten Anteil an Kohlenstoff in diesem Bereich zumindest ausgeglichen bzw. verbessert wird. Die so behandelten Bauteile weisen wegen ihrer entsprechenden Zähigkeit in einem Großteil des Bauteils entsprechend hohe dynamische Kennwerte auf, insbesondere eine verbesserte Biegewechselbeanspruchbarkeit.

[0011] Insbesondere kann das Anlassen zur Verbesserung dieser Eigenschaften bei Temperaturen zwischen 150 °C und 200 °C durchgeführt werden, wobei der martensitische Anteil zumindest teilweise in ε-Karbide (FexC) und in so genannten kubischen Martensit umgewandelt wird, wenn der Kohlenstoffgehalt über 0,2 % beträgt.

[0012] Hierbei ist der Chromanteil von Vorteil, da durch den Chromanteil das Anlassen bei höheren Temperaturen erfolgen kann, insbesondere da die Umwandlung von Restaustenit in 2/8 österreichisches Patentamt AT505 699B1 2010-10-15

Karbide und Ferrit zu höheren Temperaturen verschoben wird. Es kann also damit das Anlassen rascher, d.h. in kürzerer Zeit durchgeführt werden, ohne Gefahr zu laufen, dass ferritische Anteile im Bauteil enthalten sind.

[0013] Der Chromanteil des Sinterpulvers begünstigt dabei auch die Härtbarkeit des Bauteils. Durch die Bildung von Cr - Karbiden erhält das Bauteil eine hohe Oberflächenhärte, welche auch den Widerstand gegen Verschleiß erhöht.

[0014] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sinteratmosphäre ein Normvolumenstrom an kohlenstoffhaltigem Gas zugesetzt wird, das ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 N1/h und einer oberen Grenze von 300 N1/h. Es hat sich innerhalb dieser Grenzen herausgestellt, dass die Aufkohlung von oberflächennahen Bereichen des Bauteils mit ausreichend hoher Geschwindigkeit erfolgt, sodass damit keine Prozessverlängerung an sich bzw. nur eine unwesentliche Prozessverlängerung die Folge ist. Die jeweilige auszuwählende Menge kann sich dabei unter anderem nach dem verwendeten Aufkohlungsgas, d.h. kohlenstoffhältigen Gas richten, andererseits auch an den Querschnitt des Sinterofens selbst angepasst sein. Beispielsweise werden Volumenströme der reduzierenden Sinteratmosphäre zugesetzt, die zwischen 5 N1/h und ca. 25 N1/h für Propan und zwischen 50 N1/h bis 300 N1/h für Methan betragen. Insbesondere richtet sich die zuzusetzende Menge nach dem Anteil des Kohlenstoffs am Aufkohlungsgas selbst. Unterhalb von 5 N1/h ist normalerweise die Aufkohlung zu langsam bzw. nicht ausreichend. Oberhalb von 300 N1/h konnte keine weitere Verbesserung des Verfahrens beobachtet werden.

[0015] Die Angabe N1/h (Normliter/Stunde) ist auf einen Druck von 1 bar (abs.) und eine Temperatur von 20 °C bezogen.

[0016] Als kohlenstoffhaltiges Gas, d.h. Aufkohlungsgas, wird bevorzugt ein Gas ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Methan, Propan oder Acetylen verwendet. Insbesondere diese Gase haben den Vorteil eines hohen Kohlenstoffgehaltes bzw. einer einfachen Handhabbarkeit, wobei auch im Hinblick auf Acetylen aufgrund der reduzierenden Sinteratmosphäre während des Sinterns keine Probleme auftreten.

[0017] Es sei jedoch erwähnt, dass im Rahmen der Erfindung auch andere kohlenstoffhältige Gase für diesen Zweck verwendet werden können, bevorzugt Gase, die keinen Sauerstoff enthalten bzw. keine oxidierenden Elemente enthalten.

[0018] Als reduzierende Sinteratmosphäre kann ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet werden, wie dies an sich bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, wobei aber das Verhältnis von N2 zu H2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 80 : 20 und einer oberen Grenze von 95 : 5. Der hohe Stickstoffanteil begünstigt dabei die Ausbildung der reduzierenden Sinteratmosphäre.

[0019] Bevorzugt wird die Abkühlgeschwindigkeit der Schnellabkühlung so gewählt, dass das Gefüge des Bauteils zumindest annähernd über den gesamten Querschnitt martensitisch umgewandelt wird. Die martensitische Umwandlung hat den Vorteil, dass damit Bauteile mit hoher Härte zur Verfügung gestellt werden können.

[0020] Während der Abkühlungsphase wird bevorzugt der Atmosphäre kein Aufkohlungsgas zugesetzt, sondern wird diese Abkühlung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt, sodass die Herstellung definierter Zustände bzw. definierter Anteile an Kohlenstoff einfach durchgeführt werden kann. Als Schutzgas wird z.B. N2, NH3, Edelgase, etc., verwendet.

[0021] Es ist weiters möglich, dass das Verfahren so gestaltet wird, dass in dem Bauteil zumindest in oberflächennahen Bereichen ein Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgebildet wird. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass nach dem Aufkohlungsprozess während des Sinterhärtens in Folge der Schnellabkühlung dem Kohlenstoff nicht ausreichend Zeit zur Verfügung gestellt wird, um durch Diffusionsvorgänge einen Ausgleich des Kohlenstoffgehaltes zu ermöglichen. Andererseits kann dies durch gezielte Temperatursteuerung beispielsweise einer höheren Anfangstemperatur während des Sinterhärtens, wodurch die Aufkohlung in den oberflächennahen Bereichen sehr rasch und auch in Folge der Diffusion des Kohlenstoffes 3/8 österreichisches Patentamt AT505 699B1 2010-10-15 diese Aufkohlung in tiefere oberflächennahen Bereiche erfolgt, und dass danach die Temperatur abgesenkt wird, um gerade diese Diffusion und damit den Ausgleich der Kohlenstoffkonzentration zu behindern. Andererseits kann diese ebenfalls durch gezielte Mengenanteile bzw. gezielte Gasströme mit unterschiedlichen Anteilen an Aufkohlungsgasen in der reduzierenden Sinteratmosphäre durchgeführt werden. Die Ausbildung eines Kohlenstoffgradienten ist wiederum im Hinblick auf Bauteile mit hohen dynamischen Kennwerten, insbesondere einer hohen Biegewechselbeanspruchbarkeit von Vorteil, da die höhere Härte im Wesentlichen auf oberflächennahe Bereiche beschränkt wird, wobei der Bauteil in seiner Tiefe eine höhere Zähigkeit aufgrund eines im Vergleich zu den oberflächennahen Bereichen verringerten Kohlenstoffgehaltes aufweist.

[0022] Die Schnellabkühlung kann einerseits bis zur Anlasstemperatur durchgeführt werden, andererseits ist es möglich, die Bauteile auf Raumtemperatur abzukühlen und anschließend wiederum auf Anlasstemperatur zu erwärmen.

[0023] Bevorzugt wird der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,3 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-%/mm Schichtdicke des Bauteils. Zur weiteren Verbesserung des Eigenschaftsprofils des Bauteils ist es möglich, diesen Gradient an Kohlenstoffgehalt auszuwählen aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 1 Gew.-%/mm Schichtdicke, insbesondere ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 0,75 Gew.-%/mm Schichtdicke.

[0024] Bevorzugt wird der Gradient für den Kohlenstoffgehalt, ausgehend von der Bauteiloberfläche bis eine Bauteiltiefe von 0,8 mm ausgebildet, um damit diesen Bauteil im Inneren die bessere Zähigkeit zu verleihen. Insbesondere ist es möglich, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgehend von der Bauteiloberfläche bis eine Bauteiltiefe von 0,5 mm ausgebildet wird.

[0025] Der Kohlenstoffgradient kann dabei linear abfallend ausgebildet sein oder dem Verlauf einer Kurvenfunktion folgend, wie beispielsweise einem quadratischen Verlauf, einem logarith-mischem Verlauf etc.

[0026] Der Bauteil kann Kupfer in einem Anteil zwischen 0,5 Gew.-% und 2,5 Gew.-% enthalten und nach einer Ausführungsvariante Ni, Mo, Mn, Si, V, W oder AI als weitere Legierungsbestandteile in einem Gesamtanteil von maximal 10 Gew.-% enthalten, mit der Maßgabe, dass kein Element einen Anteil von 4,5 Gew.-% übersteigt.

[0027] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.

[0028] Es zeigt dazu in vereinfachter schematischer Darstellung: [0029] Fig. 1 das Messergebnis der Eigenspannungsmessung eines erfindungsgemäßen

Bauteils im Vergleich zu einem Bauteil aus dem Stand der Technik.

[0030] Für die Herstellung eines pulvermetallurgischen Bauteils wird z.B. ein vorlegiertes chromhaltiges Stahlpulver verwendet. Dieses kann - abgesehen von herstellungsbedingten Verunreinigungen der Elemente - folgende Zusammensetzung aufweisen:

Cr 1 Gew.-% - 4 Gew.-% C 0,2 Gew.-% - 0,7 Gew.-%

Cu 0,5 Gew.-% - 2,5 Gew.-%

Fe Rest [0031] Daneben können auch noch andere Legierungsbestandteile enthalten sein, wie z.B. Ni, Mo, Mn, Si, V, W oder AI in einem Gesamtanteil von maximal 10 Gew.-%, mit der Maßgabe, dass der Anteil keines Elementes 4,5 Gew.-% übersteigt. 4/8 österreichisches Patentamt AT505 699 B1 2010-10-15 [0032] Generell können nicht nur Stahlpulver sondern Pulver auf Basis von Ferrolegierungen oder chromhaltigen Masteralloys verwendet werden.

[0033] Für das Ausführungsbeispiel wurde ein Pulver verwendet, das bereits einen Grundkohlenstoffgehalt von ca. 0,3 Gew.-% hat, der zumindest annähernd gleich bleibend über den gesamten Querschnitt des Bauteils ist.

[0034] Dieses Pulver wurde in üblichen Pressmatrizen zu einem so genannten Grünling, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, verpresst. Beispielsweise ist unidirektionales Pressen oder aber auch isostatisches Pressen möglich. Ebenso sind bidirektionale Verfahren, also das Verpressen des Grünlings von oben und unten, durchführbar.

[0035] Es versteht sich von selbst, dass dem Pulver weitere Verarbeitungshilfsmittel, wie z.B. Gleitmittel, beispielsweise Zinnstearat oder dgl. zugefügt werden können, um damit eine bessere Entformbarkeit oder eine bessere Verpressbarkeit zur Erreichung höherer Sinterdichten zu ermöglichen.

[0036] Dieser Grünling wurde in der Folge auf eine Temperatur zwischen 1.120 °C und 1.300 °C in einem Bandsinterofen erhitzt.

[0037] Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, andere Sinteraggregate bzw. andere Sinteröfen, wie z.B. Hubbalkenöfen, zu verwenden.

[0038] Bandsinteröfen sind aus dem Stand der Technik bereits hinreichend bekannt und werden für eine kontinuierliche Herstellung von Sinterwerkstoffen verwendet.

[0039] Durch das Anwenden einer höheren Sintertemperatur, also im Bereich von 1.300 °C wird einerseits durch erhöhte Diffusion eine homogenere Verteilung der Legierungselemente und andererseits eine bessere Versinterungsqualität erreicht, wodurch dichtere Bauteile hergestellt werden können.

[0040] Das Sinterhärten wurde dabei unter einer reduzierenden Atmosphäre, bestehend aus Stickstoff und Wasserstoff in einem Verhältnis von 85 : 15 durchgeführt. Dieser reduzierenden Atmosphäre wurde als Aufkohlungsgas Propan in einer Menge von 22 N1/h zugesetzt, um damit in den oberflächennahen Bereichen die Aufkohlung während des Sinterns zu erhalten. Die Grünlinge wurden über eine Zeitspanne von 30 min gesintert und mit dem Band des Bandsinterofens anschließend in eine Schnellabkühlungszone überführt, wo sie mit einer Abkühlrate von 3 °C/s bis 5 °C/s mindestens auf, besser unter, die Anlasstemperatur von 220 °C abgekühlt wurden. Hierzu verfügt der Bandsinterofen bevorzugt über eine eigene Anlasszone im Anschluss an die Schnellabkühlungszone.

[0041] In der Anlasszone wurden die gesinterten Bauteile für eine Zeitspanne von 20 min bis 30 min, abhängig von der Bauteilmasse, auf der Anlasstemperatur gehalten.

[0042] Danach wurden diese Bauteile auf Raumtemperatur abgekühlt.

[0043] Es wurden damit Bauteile hergestellt, die ausschließlich ein martensitisches Gefüge aufweisen, mit einem gradierten Kohlenstoffverlauf im oberflächennahen Bereich bis zu einer Bauteiltiefe von 0,4 mm. Der Kohlenstoffgehalt wurde dabei im oberflächennahen Bereich mit 0,5 bis 0,6 Gew.-% erhalten und dieser fällt nach der Tiefe von 0,3 bis 0,4 mm auf den Ausgangsgehalt von 0,3 Gew.-% entsprechend dem vorlegierten Stahlpulver ab.

[0044] Dieses Bauteil wurde in der Folge einer Eigenspannungsmessung unterzogen und mit einem Bauteil aus dem Stand der Technik ohne Kohlenstoffgradient verglichen. Das Ergebnis dieser Eigenspannungsmessung an ungekerbten Biegewechselproben ist aus Fig. 1 ersichtlich.

[0045] In dieser Fig. 1 zeigt der untere Kurvenverlauf die Eigenspannung über die Bauteiltiefe in mm im Vergleich zur Spannung in MPa. Es ist deutlich ersichtlich, dass der untere Kurvenverlauf des erfindungsgemäßen Bauteils ein besseres Eigenspannungsprofil aufweist, als dies der Bauteil aus dem Stand der Technik, entsprechend dem oberen Kurvenverlauf aufweist.

[0046] Ähnliche Ergebnisse haben Proben gezeigt, die 0,4 Gew.-% C (Sintertemperatur 5/8

Claims (17)

1. österreichisches Patentamt AT505 699B1 2010-10-15 1280 °C), 0,6 Gew.-% C und 2,0 Gew.-% Cu (Sintertemperatur 1280 °C) bzw. 0,7 Gew.-% C und 1,0 Gew.-% Cu (Sintertemperatur 1120 °C). Der Chromanteil kann dabei zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% betragen. [0047] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedenste Sinterbauteile, insbesondere Sinterstahlbauteile, beispielsweise für Komponenten aus dem Kfz-Bereich, insbesondere Getriebebereich, wie beispielsweise Synchronringe, Synchronnaben etc. hergestellt werden. Die Bauteile können neben dem Sinterwerkstoff auch noch andere Werkstoffe umfassen, beispielsweise indem der Sinterwerkstoff auf einem metallischen Träger angeordnet ist. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines sintergehärteten Bauteils aus einem, insbesondere vorlegierten, chromhältigen metallischen Pulver, umfassend die Schritte Verdichten des Pulvers zu einem Grünling und anschließendes Sintern des Grünlings in einer reduzierenden Sinteratmosphäre bei einer Sintertemperatur die höher als 1100 °C ist wobei der Sinteratmosphäre ein kohlenstoffhältiges Gas zur Aufkohlung des Bauteils zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteil nach dem Sintern mit einer Abkühlrate von mindestens 2 °C/s auf mindestens eine Anlasstemperatur im Bereich zwischen 150°C und 250°C abgekühlt wird und danach der Bauteil bei der Anlasstemperatur angelassen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteil mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,2 Gew.-% bei einer Anlasstemperatur zwischen 150 °C und 200 °C angelassen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinteratmosphäre ein Normvolumenstrom an Methan als kohlenstoffhältiges Gas zugesetzt wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 Nl/h und einer oberen Grenze von 300 N1/h.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinteratmosphäre ein Normvolumenstrom an Propan als kohlenstoffhaltiges Gas zugesetzt wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Nl/h und einer oberen Grenze von 25 N1/h.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 °C/s und einer oberen Grenze von 10°C/s.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 °C/s und einer oberen Grenze von 8°C/s.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 °C/s und einer oberen Grenze von 7°C/s.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als reduzierende Sinteratmosphäre ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet wird mit einem Verhältnis von N2/H2 ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 80/20 und einer oberen Grenze von 95/5.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
10. 10. Bauteil zumindest teilweise bestehend aus einem chrom- und kohlenstoffhältigen Sinterwerkstoff aus einem metallischen, gesinterten Pulver, wobei der Kohlenstoffgehalt zumindest 0,1 Gew.-% beträgt und zumindest im Bereich einer Bauteiloberfläche ein Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromgehalt ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 7 Gew.-% und der Bauteil ein martensitisches Gefüge aufweist. 6/8 österreichisches Patentamt AT505 699 B1 2010-10-15
11. 11. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,3 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-%/mm Schichtdicke.
12. 12. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 1 Gew.-%/mm Schichtdicke.
13. 13. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 Gew.-%/mm Schichtdicke und einer oberen Grenze von 0,75 Gew.-%/mm Schichtdicke.
14. 14. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgehend von der Bauteiloberfläche bis in eine Bauteiltiefe von 0,8 mm ausgebildet ist.
15. 15. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient für den Kohlenstoffgehalt ausgehend von der Bauteiloberfläche bis in eine Bauteiltiefe von 0,5 mm ausgebildet ist.
16. 16. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kupfer in einem Anteil zwischen 0,5 Gew.-% und 2,5 Gew.-% enthält.
17. 17. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Ni, Mo, Mn, Si, V, W oder AI als weitere Legierungsbestandteile in einem Gesamtanteil von maximal 10 Gew.-% enthält, mit der Maßgabe, dass kein Element einen Anteil von 4,5 Gew.-% übersteigt. Hierzu 1 Blatt Zeichnung 7/8