AT507836A1

AT507836A1 - Verfahren zur herstellung eines stahlformteils

Info

Publication number: AT507836A1
Application number: AT0020009A
Authority: AT
Original assignee: Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-08-15
Also published as: US20100196188A1; FR2941637A1; DE102010000186A1; CN101829783A; AT507836B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlformteils unter Verwendung eines Sinterpulvers auf Eisenbasis, das zumindest ein Nichteisenmetall enthält, das ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Mangan, Chrom, Silizium, Molybdän, Kobalt, Vanadium, Bor, Beryllium, Nickel und Aluminium und den Rest Eisen mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet, umfassend die Schritte Bereitstellung des Sinterpulvers, Verdichtung des Sinterpulvere zu einem Grünling in einer Form, Sintern des Grünlings unter reduzierender Atmosphäre mit anschließender Abkühlung und Härtung, sowie einen Sinterformteil mit einem Formteilkörper zumindest teilweise bestehend aus einem Sinterpulver auf Eisenbasis, das zumindest ein Nichteisenmetall enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Mangan, Chrom, Silizium Molybdän, Kobalt, Vanadium, Bor, Beryllium, Nickel und Aluminium und den Rest Eisen mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet.

Zur Vermeidung von Verwindungen bzw. Deformationen bei der Abschreckung von metallischen Bauteilen mit Wasser oder öl schlägt die DE 11 2004 001 875 T5 ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Einzelteils vor, umfassend die Schritte der Erwärmung des dünnen Einzelteils und anschließender Durchführung eines abschreckungs- und isothermen Umwandlungsprozesses an dem dünnen Einzelteil während einer Größenfestlegung mit Pressformen unter Verwendung der Pressformen als Kühlmittel des dünnen Einzelteils. Bevorzugt werden damit Stahlbauteile hergestellt die wenigstens 0,4 Gew.-% Kohlenstoff enthalten. Durch isothermes Halten wird die Gefügestruktur in eine Bainitstruktur umgewandelt. Es wird ein nickelkohlenstoffhaltiger Stahl S53C und ein Stahl mit einer Zusammensetzung der in der Abschreckeigenschaft verbessert ist und der eine ausreichende Härte durch langsames Abkühlen erreichen kann benutzt, wobei dieser Stahl 0,7 Gew.-% Kohlenstoff, 1 Gew.-% Silizium, 0,6 Gew.-% Mangan, 1,5 Gew.-% Chrom und 0,3 Gew.-% Molybdän enthält. Diese DE-T5 beschreibt auch eine Martensitumwandlung durch kontinuierliche Kühlabschreckung, jedoch erfolgt darauf eine Temperierung bei 150°C für 120 Minuten. Die Bainitstruktur ist die bevorzugte, da gemäß den Ausführungen N2008/11700 in dieser DE-T5 im Vergleich zu einer Martensitstruktur daraus sich eine geringere Abschreckverwindung ergibt, die Zähigkeit ohne Durchführung einer Temperierung erreicht wird und eine sekuläre Dimensionsänderung unterdrückt wird. Das Verfahren nach der DE-T5 hat den Nachteil, dass entweder die Pressformen nach der Härtung der Bauteile über einen längeren Zeitraum luftgekühlt werden müssen bzw. eine Temperierung der Form selbst erforderlich ist, womit ein höherer Aufwand für die Herstellung der Form sowie deren Betrieb erforderlich ist.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung gehärteter Präzisions-Sinterbauteile bzw. einen damit hergestellten Sinterbauteils selbst bereit zu stellen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch das eingangs genannte Verfahren, bei dem der Anteil der Nichteisenmetalle am Sinterpulver ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und das Sinterpulver zumindest annähernd vollständig zu einem austenitischen Gefüge gesintert wird und die Härtung durch mechanische Beanspruchung des Stahlformteils unter zumindest teilweiser Umwandlung des austenitischen in ein martensitisches Gefüge durchgeführt wird sowie unabhängig davon durch den Sinterformteil, bei dem der Gesamtanteil des zumindest einen Nichteisenmetalls am Sinterpulver ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und der Formteilkörper zumindest an der Oberfläche oder im oberflächennahen Bereichen bzw. im Oberflächenbereichen mit höherer Belastung ein durch Umformung hergestelltes martensitisches Gefüge aufweist, gelöst.

Normalerweise gehört zum Verfahrensablauf zur Herstellung hoch präzisier Sinterbauteile, dass nach dem Sintern eine nicht spanende Nachbehandlung, bspw. durch Kalibrieren, durchgeführt wird. Dazu werden diese Sinterbauteile in eine Kalibriermatrize eingelegt und mittels Druck auf die endgültige Form umgeformt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dabei den Vorteil, dass mit dieser Kalibrierung bzw. diesem mechanischen Umformen gleichzeitig die Oberflächenhärtung durchgeführt wird, sodass im Verfahrensablauf ein zusätzlicher Verfahrensschritt für die Härtung eingespart werden kann. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Härtung ohne zusätzliche Temperaturbelastung des Bauteils durchgeführt werden kann, wodurch unerwünschte Rekristallisationserscheinungen vermieden werden können. Zudem ist damit auch ein entsprechender Kostenvorteil einerseits durch die Verkürzung der Taktzeiten und andererseits durch die Reduzierung der Temperaturbehandlungen erzielbar. Es ist dabei auch nicht erforderlich, die Matrize bzw. N2008/11700 das Werkzeug in dem diese Martensitumwandlung durch mechanische Beanspruchung, insbesondere Druck, durchgeführt zu temperieren bzw. zu kühlen, da ein Bauteilverzug ohnehin aufgrund der Anlage der Bauteiloberflächen an die Werkzeugoberflächen nicht möglich ist. Es können also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Sinterbauteile mit komplexer Geometrie ohne Bauteilverzug hergestellt werden.

Der Summenanteil des zumindest einen Nichteisenmetalles an dem Sinterpulver auf Eisenbasis kann auch ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 55 Gew.-% bzw. ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 Gew.-% und einer oberen Grenze von 27 Gew.-%.

Zur Beschleunigung der martensitischen Umwandlung kann die mechanische Beanspruchung bei einem Druck durchgeführt werden, der dem Druck aus dem Intervall von -10 % der Druckgrenze und der maximalen Druckfestigkeit des jeweiligen Werkstoffes entspricht (gemessen gemäß DIN 50106) und/oder bei einer Temperatur, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 °C (Raumtemperatur) und einer oberen Grenze von 180 °C für kalt beanspruchte Sinterformteile oder die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 180 °C und einer oberen Grenze von 550 °C für warm beanspruchte Sinterformteile. Es kann also damit eine weitere Verkürzung der Taktzeit erreicht werden, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann.

Der Druck, mit dem die mechanische Beanspruchung des gesinterten Bauteils durchgeführt wird, kann insbesondere auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze, die dem Druck bei -10 % der Druckgrenze, und einer oberen Grenze, die dem Druck bei +30 % der Druckgrenze des jeweiligen Werkstoffes entspricht (gemessen gemäß DIN 50106) bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze, die dem Druck bei -5 % der Druckgrenze, und einer oberen Grenze, die dem Druck bei +20 % der Druckgrenze des jeweiligen Werkstoffes entspricht (gemessen gemäß DIN 50106).

Weiters kann die Temperatur während der kalten mechanischen Beanspruchung insbesondere auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40 °C und einer oberen Grenze von 150 °C bzw. aus einem einer unteren Grenze von 60 °C und einer oberen Grenze von 100 °C.

Die Temperatur während der warmen mechanischen Beanspruchung kann insbesondere auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 200 °C und einer N2008/11700 • « · · · » # · « • · · *

-4- oberen Grenze von 500 °C bzw. aus einem einer unteren Grenze von 250 °C und einer oberen Grenze von 350 °C.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der reduzierenden Atmosphäre für das Sintern ein Aufkohlungsgas zugesetzt wird oder als reduzierende Atmosphäre ein Aufkohlungsgas verwendet wird. Es kann damit während des Sintems der Kohlenstoffgehalt zumindest in oberflächennahen Bereichen des Grünlings erhöht werden, wodurch die spätere Martensitbildung begünstigt wird.

Dabei kann es ggf. von Vorteil sein, wenn der Sinterprozess an sich in zwei Stufen durchgeführt wird, nämlich in Form eines so genannten Vorsintems, welches bei einer Temperatur erfolgt, die unterhalb der Temperatur des zweiten Sinterschrittes erfolgt und daran anschließend ein so genanntes Hochtemperatursintern durchgeführt wird. Es können damit höhere Kohlenstoffgehalte realisiert werden, ohne die Gefahr eines Sprödbruches beim härtenden Umformen, sodass generell eine höhere Festigkeit des Sinterbauteils erzielbar ist. Die Temperatur des Vorsintems kann dabei beispielsweise ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 60 % und einer oberen Grenze von 80 % der Temperatur des zweiten Sinterschrittes. Beispielsweise kann das Vorsintem bei einer Temperatur durchgeführt werden,"Bte'ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 600 °C und einer oberen Grenze von 1000 °C und das Hochtemperatursintern bei einer Temperatur, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1100 °C und einer oberen Grenze von 1450 °C.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stahi-formteil mit einer Dichte von max. 7,3g/cm3 zumindest im Kern hergestellt wird. Es ist damit eine Optimierung der Eigenschaften des Stahlformteils erzielbar, indem dieser einerseits im Kern eine gewisse Restelastizität aufweist, wohingegen oberflächennahe Bereiche aufgrund der Umformhärtung eine entsprechende mechanische Festigkeit aufweisen. Zum anderen ist es damit möglich, das Gewicht des Stahlformteils zu reduzieren. Mit o-berflächennahen Bereichen sind jene Bereiche gemeint, die bis in eine Bauteiltiefe von 0,5 mm reichen.

Anstelle oder zusätzlich zum Aufkohlungsgas ist es von Vorteil für die Erhöhung des Kohlenstoffanteils im Sinterpulver wenn dem Sinterpulver Grafit in einem Anteil zugesetzt wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%. Es wird damit wiederum die zumindest annähernd N2008/11700 • · ·· I · · ( ► « · « i · t ι ► t · « ·· M -5- vollständige martensitische Umwandlung zumindest in oberflächennahen Bereichen unterstützt.

Der Graphitanteil kann insbesondere auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen 3 Gew.-% bzw. einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%.

Zur Erreichung höherer Dichten bereits im Grünling ist es von Vorteil, wenn dem Eisenbasispulver bis zu 8 Gew.-% Presshilfsmittel und/oder bis zu 2 Gew.-% eines, insbesondere organischen Bindemittels zugesetzt werden. Es wird damit weiters erreicht, dass durch das Ausbrennen dieser Hilfsmittel beim Sintern bzw. während des Vorsintems eine höhere Porigkeit des gesinterten Bauteils erzeugt wird, die das Nachverdichten während des Kalibrierens vereinfacht. Insbesondere kann damit das Verpressen von an sich schwer verpressbaren Sinterpulvern, wie chromhältigen Stahlpulvern, vereinfacht werden. Oberhalb von in Summe 10 Gew.-% Hilfsstoffe kann die Porigkeit zu groß werden, wodurch unter Umständen geringere Enddichten des fertigen Sinterbauteils erreicht werden können.

Der Anteil des Presshilfsmittels kann dabei insbesondere auch bis zu max. 2,5 Gew.-% bzw. bis zu max. 1,5 Gew.-% und der Anteil an Bindemittel bis zu max. 0,75 Gew.-% bzw. max. 0,5 Gew.-% betragen.

Einerseits zur Kostenreduzierung andererseits zur Eigenschaftsoptimierung bzw. zur Herstellung von Sinterbauteilen mit gegensätzlichen Eigenschaften der verwendeten Rohstoffe kann das Verfahren derart durchgeführt werden, dass in die Form ein zusätzliches Sinterpulver eingefüllt wird und gemeinsam mit dem Sinterpulver auf Eisenbasis verpresst wird, bzw. gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Verfahrens, dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil hergestellt wird, dieser in die Pressform eingelegt wird und zumindest bereichsweise mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis beschichtet wird, z.B. auch durch Spritzen, und gemeinsam mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis gesintert wird, oder gemäß einer weiteren Ausführungsvariante dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil aus dem Sinterpulver auf Eisenbasis hergestellt wird und das Halbfertigformteil in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Fertigformteil aus einem zum Sinterpulver des ersten Halbfertigformteils unterschiedlichen Sinterpulver gefügt wird. Es ist damit möglich, gezielt jene Oberflächen, die einer höheren Belastung in der Verwendung des Sinterbauteils unterliegen mit dem Sinterpulver auf Eisenbasis zu beschichten und an- N2008/11700 -6- ♦ ·· ···· ·· * · · · * + • · · · · • · · · · • · · « · · ·· ···· ·· ·* schließend durch martensitische Umwandlung zu härten, also eine gezielte Eigenschaftsanpassung an die jeweiligen Erfordernisse an dem Bauteil möglich.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der detaillierten Beschreibung sowie der Beispiele näher erläutert.

Einführend sei festgehalten, dass Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen können. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.

Wie bereits einführend erwähnt betrifft die Erfindung die Herstellung von Bauteilen aus Sinterstahl aus einem austenitischen Werkstoff welcher bei Umformung Martensit bildet und somit härtet. Dabei kann die Oberfläche verdichtet werden, es können aber auch Bauteile hergestellt werden, die keine Oberflächenverdichtung erfahren, bzw. kann die Oberflächendichte auch verringert werden. Vorzugsweise ist die Oberfläche jedoch verdichtet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erschließen sich neue Möglichkeiten in der Formgebung von hochpräzisen, hochbelastbaren Sinterbauteilen. Dabei sind mehrere Verfahrensvarianten für die Herstellung des Presslings möglich.

So können ganzen Bauteile aus dem Sinterpulver auf Eisenbasis gepresst werden.

Darüber hinaus ist es auch möglich so genannte Bauteil-Composits herzustellen. Dazu können beispielsweise zumindest zwei oder mehrere unterschiedliche Sinterpulvermischungen nacheinander in die Pressmatrize gefüllt und dann gemeinsam verpresst werden, oder es wird durch mehrstufiges Pulverpressen ein Bauteil-Composit hergestellt, indem z.B. ein halbfertiges Bauteil aus einem zum Sinterpulver auf Eisenbasis unterschiedlichen Sinterpulver gepresst und gegebenenfalls auch gesintert wird, und dann in einem weiteren Pressschritt das Sinterpulver auf Eisenbasis dazugepresst und dann gemeinsam gesintert. N2008/11700 .1 ♦ · ·· • « · * * · · · « * · · • · · · ··· «««· ♦ · ·· -7-

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Bauteil-Composits besteht darin, dass aus dem weiteren Sinterpulver endkonturnahe Grünlinge durch Pulverpressen in Form gebracht hergestellt werden, die gegebenenfalls auch gesintert werden, und anschließend durch Beschichtungs- oder Sprühverfahren, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, das Sinterpulver auf Eisenbasis zumindest in jenen Bereichen des Stahlbauteils bzw. des Sinterformteils aufgebracht wird, die in der Verwendung des Bauteils einer erhöhten Belastung unterliegen, und dieser beschichtete, gegebenenfalls gesinterte Grünling anschließend gesintert wird. Selbstverständlich besteht in diesem Fall die Möglichkeit, dass die gesamte Oberfläche des Grünlings mit dem Pulver auf Eisenbasis beschichtet wird. Anstelle des endkonturnahen Grünlings kann aber auch ein Halbfertigteil aus einem Vollmaterial, das nicht nach einem Sinterverfahren hergestellt ist, sondern beispielsweise durch ein Guss- oder Stanzverfahren, verwendet werden.

Es ist aber auch möglich, zwei oder mehrere in getrennten Arbeitsgängen gepresste Bauteile mittels bekannter Verfahren zu fügen, wie z.B. mittels Sinterfügen, Sinter-Lötverbinden oder ähnlichem. Beim Sinterfügen besteht die Möglichkeit zwei Grünlinge oder zwei gesinterte Teile miteinander zu fügen oder einen gesinterten Bauteil mit einem Grünling zu fügen, wobei auch mehr als zwei Teile gefügt werden können, und in diesem Fall die Aufzählung der Möglichkeiten für zwei Teile entsprechend adaptiert anzuwenden ist. Jedenfalls besteht zumindest einer der beiden oder mehreren zu fügenden Teile zumindest teilweise aus dem Sinterpulver auf Eisenbasis bzw. ist daraus hergestellt.

Es sei angemerkt, dass das weitere Sinterpulver ebenfalls ein Sinterpulver auf Eisenbasis sein kann, in diesem Fall aber eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweist. Daneben können als weiteres Sinterpulver aber auch die aus dem Stand der Technik bekannten Sinterpulver verwendet werden, beispielsweise auf Basis von Cu, wie z.B. Bronzen.

Mittels angepasster Sinterung bildet sich in den Bereichen mit dem Sinterpulver auf Eisenbasis das bei mechanischer Belastung härtende Gefüge aus. Der Härtungseffekt beruht darauf, dass nach dem Sintern weiches, hauptsächlich austenitisches Gefüge vorliegt, welches durch Einbringung von mechanischer Belastung, insbesondere Druck, und der daraus resultierenden Umformung mit Umwandlung in martensitisches Gefüge reagiert. Durch diese Gefügeumwandlung kommt es zur Härtung des umgeformten Bereichs. Die Umformung kann auf verschiedenem Weg eingebracht werden, beispielsweise durch N2008/11700 • V » (,4 • · · · • · f # • · · · • · · · »· ·» -8- • ·· ··#» ·· •P · · » » » * · · « t • · · · » • · ♦ · · · ♦ ·· ···· ·· ·· j ;

Querverdichten (Querwalzen) oder durch Axialverdichten (Axialwalzen) oder durch ein oder mehrstufiges Nachpressen (z.B. Kalibrieren)

Verschiedenste Nachbearbeitungsverfahren sind möglich.

Allgemeine Prozessbeschreibung: 1.) Pulvermischen Für Bauteil-Composits aus weiteren Sinterpulvem kann diese Pulvermischung der nicht-umformhärtenden Bauteilabschnitte dem Stand der Technik entsprechend hergestellt werden. Dazu können beispielsweise eisenbasierende Pulvermischungen mit insgesamt bis zu 10 Gew.-% metallischer Nichteisen-Legierungselemente, gegebenenfalls bis zu 5 Gew.-% Grafit und/oder gegebenenfalls bis zu 3 Gew.-% Presshilfsmittel und gegebenenfalls bis zu 0,5 Gew.-% organischem Binder verwendet werden. Diese Mischungen werden beispielsweise konventionell aus Reineisenpulver bzw. vor- oder anlegierten Eisenpulvern als Basismaterial unter Zugabe von Legierungselementen und gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen hergestellt. Oder es werden so genannte Muttermischung in hochkonzentrierter Form, eventuell auch unter Einsatz von Temperatur und/oder Lösungsmitteln, vorgemischt und anschließend mit Eisenpulver vermengt oder durch Zugabe der einzelnen Bestandteile direkt ins Eisenpulver vermischt.

Als Bindemittel können Harze, Silane, Oie, Polymere oder Kleber verwendet werden. Presshilfsmittel sind u.a. Wachse, Stearate, Silane, Amide, Polymere.

Durch weitere Nichteisen-Legierungselemente, wie bspw. Chrom, Kupfer, Nickel, Man-gan, Silizium, Molybdän und Vanadium, können die Eigenschaften derartiger Eisenbasispulver-Sinterbauteile entsprechend verbessert werden, wie dies aus dem Stand der Technik für Stähle bereits bekannt ist. So kann z.B. durch das Zulegieren von Molybdän die Anlasssprödigkeit von Chromstählen vermieden werden. Es werden damit die Härtbarkeit und die Zähigkeit verbessert. Darüber hinaus kann die Kriechbeständigkeit bei höheren Temperaturen gesteigert werden. Durch Nickel kann die Kaltumformbarkeit verbessert werden. Mittels Mangan kann die Zugfestigkeit und die Streckgrenze verbessert werden. Mit Hilfe von Silizium kann während des Anlassens die Ausscheidung von Ze- N2008/11700

·« ·· • * · · · • · · · • I · 9 • · · · ·♦ ·« · -9- mentit aus dem Martensit verhindert werden.

Da die prinzipielle Wirkung dieser Legierungselemente an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, erübrigt sich eine weitere Erörterung an dieser Stelle.

Der Anteil an Nichteisen-Legierungselemente kann auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-%.

Dabei kann Kupfer in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%.

Der Anteil an Chrom kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3 Gew.-%.

Der Anteil an Nickel kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%.

Der Anteil an Mangan kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%.

Der Anteil an Molybdän kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer N2008/11700 oberen Grenze von 0,85 Gew.-%.

Der Anteil an Silizium kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-%.

Der Anteil an Vanadium kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-%.

Der Anteil an Grafit kann auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-%, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,8 Gew.-%.

Typische Mischungen sind beispielsweise: • Fe (mit 0,85 Gew.-% Mo vorlegiert) + 0,1 Gew.-% - 0,3 Gew.-% C + 0,4 Gew.-% -1,0 Gew.-% Presshilfsmittel und eventuell Bindemittel • Fe + 1 Gew.-% - 3 Gew.-% Cu + 0,5 Gew.-% - 0,9 Gew.-% C + 0,3 Gew.-% - 0,8 Gew.-% Presshilfsmittel und eventuell Bindemittel • Astaloy CrM (Cr + Mo vorlegiertes Eisenpulver) + 1 Gew.-% - 3 Gew.-% Cu + 0,1 Gew.-% -1 Gew.-% C + 0,3 Gew.-% -1,0 Gew.-% Presshilfsmittel und eventuell Bindemittel.

Es sind aber auch alle weiteren, in der Sintertechnik üblichen Zusammensetzungen möglich.

Das umformhärtende Sinterpulver auf Eisenbasis oder die entsprechenden Legierungen werden mittels konventioneller Mischtechniken gemischt. Es ist bei der Herstellung auf die N2008/11700 ·· +« » t » ·· « % · · · ► · · · ·· ♦ · ·* -11 -

Eigenheiten in den Eigenschaften der hochlegierten Pulver Rücksicht zu nehmen, insbesondere darauf, dass es sich bei den Materialien um sehr harte, schlecht bzw. nicht mehr verpressbare Werkstoffe handelt. Es können entweder Ferro-Legierungen mit einem Gehalt von bis zu zumindest annähernd 60 Gew.-% an einem oder mehreren Legierungselementen der Gruppe Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI verwendet werden. Oder aber es werden wasser-, gas- oder ölverdüste Eisenbasispulver unter Zumischung derartig hoher Gehalte an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI verwendet.

Der Gesamtgehalt an diesen Nichteisenmetall an dem Sinterpulver auf Eisenbasis kann insbesondere auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 Gew.-% und einer oberen Grenze von 55 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 Gew.-% und einer oberen Grenze von 50 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 Gew.-% und einer oberen Grenze von 40 Gew.-%.

Dabei kann der Anteil an Mangan an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 35 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 25 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 Gew.-% und einer oberen Grenze von 15 Gew.-%.

Der Anteil an Chrom an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 20 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 Gew.-% und einer oberen Grenze von 15 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 7 Gew.-% und einer oberen Grenze von 12 Gew.-%.

Der Anteil an Silizium an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-%.

Der Anteil an Molybdän an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und N2008/11700 ♦ · • ·

• · ··· ···· t 12 • · · • « • · · einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-%.

Der Anteil an Kobalt an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 7 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%.

Der Anteil an Vanadium an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2,4 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8,1 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3,2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6,5 Gew.-%.

Der Anteil an Bor an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3 Gew.-%.

Der Anteil an Beryllium an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4,3 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2,3 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3,8 Gew.-%

Der Anteil an Nickel an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 35 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 25 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 Gew.-% und einer oberen Grenze von 15 Gew.-%. N2008/11700 -13- 00 *4 0 · 0 0 ··· ·♦♦·

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Der Anteil an Aluminium an der zum Pressen fertigen Sinterpulvermischung auf Eisenbasis kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0 Gew.-% und einer oberen Grenze von 10 Gew.-%, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 Gew.-% und einer oberen Grenze von 7,8 Gew.-%, bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3,9 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6,2 Gew.-%.

Geeignete Mischungen sind beispielsweise: 18 Gew.-%Mn + 2,5 Gew.-% AI + 3,5 Gew.-% Si + 0,5 Gew.-% V + 0,3 Gew.-% B, Rest Fe oder 24 Gew.-% Mn + 3 Gew.-% AI + 2,5 Gew.-% Si, Rest Fe oder 14 Gew.-% Mn, 5 Gew.-% Ni + 3 Gew.-% AI + 3 Gew.-% Si, Rest Fe.

Diese Mischungen werden mit entsprechenden Mischmethoden der Pulvermetallurgie vermengt und homogenisiert. Es ist auch möglich, die aus dem Stand der Technik bekannte Bindemittelprozesstechnik oder den bekannten Prozess des Diffusionslegierens zur gleichmäßigeren Verteilung speziell feiner Pulveranteile zu verwenden. 2) Pressen

Die nach voranstehend genannten Verfahren hergestellten Eisenpulvermischungen werden durch koaxiale Pressverfahren verdichtet und in Form gebracht. Hierbei ist darauf zu achten, dass die während der nachfolgenden Prozessschritte entstehenden Form- und Gestaltsänderungen bei der Herstellung der Presswerkzeuge bereits berücksichtigt sind. Je nach Schüttdichte und theoretischer Dichte der Pulvermischungen werden Pressdrücke von 600 MPa bis 1200 MPa angewandt.

Zur Herstellung von Bauteil-Composits aus herkömmlichen Pulvern mit Segmenten bzw. Bereichen, welche aus umformhärtenden Legierungen bestehen ist es möglich Doppeloder Mehrpulverfülltechniken zu verwenden. Bei diesen Methoden gelingt es verschiedene Pulver in unterschiedlichen Bereichen des Werkzeugs einzubringen und dann gemein- N2008/11700

·· · • · ··· ···· - 14- '··· • I % • · · • · · • · · ·· · · sam durch Pulverpressen in Form zu bringen. Es ist auch möglich mit Hilfe derartiger Methoden gesinterte Bauteile in das Pulverpresswerkzeug einzulegen und dann mit Pulver zu „umpressen".

Die auf diese unterschiedlichen Weisen gewonnenen Presslinge (auch Grünlinge genannt) sind Ausgang für die anschließenden Prozessschritte.

Anstelle der koaxialen Pressverfahren können auch andere Pressverfahren angewandt werden, wie sie in der Sintertechnologie üblich sind, also z.B. auch isostatische Pressverfahren, etc., 3.) Entwachsen + Sintern

Die Presslinge können durch thermische Behandlung und gegebenenfalls unter Einwirkung von zumindest teilweise aufkohlenden Atmosphärengasen vorgesintert werden. Hierbei werden reduzierende Atmosphären durch Verwendung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemische mit bis zu 50 Vol.-% Wasserstoffanteil erreicht. Der Wasserstoffgehalt kann auch einen Anteil von 0 Vol.-% bis 100 Vol.-% oder 1 Vol.-% bis 60 Vol.-% oder 2 Vol.-% bis 40 Vol.-% aufweisen.

Optional können auch Aufkohlungsgase (Endogas, Methan, Propan, u. dgl.) verwendet werden. Die Temperatur für das Vorsintem kann beispielsweise zwischen 600 °C und 1050 °C betragen, die Vorsinterzeit kann beispielsweise zwischen 10 Minuten und 2 Stunden betragen.

Durch das Vorsintem werden organische Binde- und Schmiermittel ausgebrannt und ein leichter Sinterverbund zwischen den Partikeln hergestellt. Durch die unvollständige Auflösung von einzelnen Legierungselementen kann ein niedrigeres Härteniveau eingestellt werden. Die Härte des Sinterbauteils kann bevorzugt so eingestellt werden, dass beim nachfolgenden Verdichtungsprozess (Kalibrieren) hohe Umformgrade mit bis zu 30% Ü-berhöhe möglich sind. Insbesondere bei Härte von kleiner als 140 HB 2,5/62,5 konnte eine überraschend hohe Umformbarkeit beobachtet werden.

Besonders sauerstoffaffine Legierungselemente, wie z.B. Cr, sind beim Vorsintem schwierig zu behandeln. Durch die Wahl der Prozessparameter in den angegebenen Grenzen kann eine massive Oxidbildung während dem Vorsintem zumindest großteils N2008/11700 ·♦ ·· • · · t ·· ···· «· • · · · · • · · · • · t ·

• · · « « · » · · ·· · 15 vermieden werden, sodass sich diese nicht negativ auf die Umformbarkeit auswirken. im vorgesinterten Zustand sind auch Cr-Mo vorlegierte Basispulver besser kalibrierbar. Während des Vorsinterns kommt es nur beschränkt zur Versinterung der Pulverkörner, was zur Ausbildung eines eher schwachen Sinterverbundes führt.

Durch eine Vorsintertemperatur unter 1100°C kann zudem erreicht werden, dass der Graphit nur unvollständig in das Eisenmatrixmaterial eindiffundiert.

Die Temperaturen beim Sintern selbst liegen typischerweise zwischen 1100 °C und 1350°C oder höher je nach verwendetem Legierungssystem, die Sinterzeit beträgt zwischen 10 Minuten und 2 Stunden, insbesondere zwischen 29 Minuten und 60 Minuten.

Nach dem Sintern bzw. Vorsintern wird der Sinterbauteil abgekühlt, wofür bevorzugt eine Abkühlrate eingestellt wird, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 °C/Minute und einer oberen Grenze von 250 °C/Minute, insbesondere ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 °C/Minute und einer oberen Grenze von 200 °C/Minute, beispielsweise ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 °C/Minute und einer oberen Grenze von 150 °C/Minute. 4.) Martensitische Gefügeumwandlung

Alle bekannten Verfahren zur Umformung sind anwendbar, wie dies bereits voranstehend ausgeführt wurde. In jedem Fall zielt die Umformung darauf ab das vorwiegend austeniti-sche Gefüge (welches zumindest in den Randbereichen vorhanden ist) durch die Umformung zumindest teilweise, vorzugsweise zu zumindest 99 %, in Martensit umzuwandeln.

Die mechanische Druckbeanspruchung kann durchgeführt werden bei einem Druck, der ausgewählt ist aus einem der voranstehend genannten Bereiche.

Gegebenenfalls kann die Umformung auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden Dabei kann die Temperatur für die kalte bzw. warme Umformung aus den voranstehend genannten Bereichen ausgewählt werden. Es kann hierzu der gesinterte Bauteil vor der Umformung erwärmt werden und/oder mit einem temperierten Werkzeug gearbeitet wer- N2008/11700

·· ·· • ♦ · · · • · · · • · · ··· ·#·· ·· ·· • · · · ·· ·· · 16 den. Es ist auch möglich, dass der Bauteil nach dem Sintern nicht auf Raumtemperatur abgekühlt wird sondern auf diese Temperatur zur Umformung, sodass eine zusätzliche Temperierung des Bauteils bzw. des Werkzeugs nicht erforderlich ist.

Durch die mechanische Beanspruchung des Sinterbauteils sind Oberflächenhärten zwischen 400 HV5 und 750 HV5 erreichbar. 5.) Thermochemische Nachbehandlung

Aufgrund der hervorragenden Eigenschaften nach dem Umformhärten sind gewöhnlich keine weiteren Wärmebehandlungen erforderlich.

Zusätzlich ist es aber dennoch möglich, optional eine Wärmebehandlung zur weiteren Optimierung der Eigenschaften durchzuführen (z.B. Glühen oder Anlassen). Davor werden die Bauteile oft thermisch entfettet. Werden sinterhärtende Werkstoffe für Bauteil-Composits verwendet so kann ein nicht aufkohlendes Verfahren, wie Induktivhärten, zum Einsatz gelangen. 6.) Mechanische Bearbeitung

Alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der mechanischen Nachbearbeitung oder Beschichtung sind möglich.

Beispiel 1: Oberflächenverdichtetes Zahnrad:

Zusammensetzung des Sinterpulvers: 18 Gew.-% Mn + 3,5 Gew.-% Si + 2,5 Gew.-% AI + 0,5 Gew.-% V + 0,3 Gew.-% B + 1 Gew.-% Presshilfsmittel, Rest Fe

Pressdruck zur Herstellung des Grünlings: 800 MPA (6,8g/cm3 Dichte)

Temperatur während des Sintems: 1280°C

Sinterzeit: 45 Minuten N2008/11700 ·· ·· • · · · ·

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Zusammensetzung der reduzierenden Atmosphäre: N2/H2 (60 Vol.-%/40 Vol.-%)

Oberflächenverdichtung durch Rollen der Verzahnung: praktisch theoretische Dichte bis in eine Tiefe von 0,5mm bei einer Oberflächenhärte > 400 HV-5

Das fertige Sinterzahnrad zeigte in vergleichenden dynamischen Tests bessere Dauerfestigkeitseigenschaften als Sinterzahnräder gleicher Geometrie, die aus konventionellem Sinterpulver gefertigt und im Anschluss an die Oberflächenverdichtung einsatzgehärtet wurden.

Beispiel 2: Oberflächenverdichtetes Verbund-Kettenrad mit umformungsgehärteter Funktionsoberfläche:

Auf einen Grünling aus konventionellem Sinterpuiver wird auf der Funktionsoberfläche eine Schicht aus umformungshärtbarem Sinterpulver aufgesprüht und durch Sintern ein Verbundbauteil hergestellt, welches anschließend partiell verdichtet und dabei in Form gebracht und gehärtet wird.

Zusammensetzung des Sinterpulvers für den Basisbauteil: 2 Gew.-% Cu + 0,7 Gew.-% C + 0,8 Gew.-% Presshilfsmittel, Rest Fe

Pressdruck zur Herstellung des Grünlings: 600 MPa (6,9g/cm3 Dichte)

Zusammensetzung des Sinterpulvers für die Funktionsoberfläche: 14 Gew.-% Mn + 5 Gew.-% Ni + 3 Gew.-% AI + 3 Gew.-% Si + 6 Gew.-% Presshilfsmittel + 2 Gew.-% Bindemittel, Rest Fe

Schichtdicke des Sinterpulvers für die Funktionsoberfläche nach dem Aufsprühen: 1,2mm Temperatur während des Sinterns: 1250°C Sinterzeit: 45 Minuten

Zusammensetzung der reduzierenden Atmosphäre: N2/H2 (95 Vol.-%/5 Vol.-%) N2008/11700 ·· ·· • · t · • · · · « f · · • · · · ·· ·· • ·· ···· ·· ·· · « · · « • · · · · • * · · · • · · · · f ··· ···· ·· ·· -18-

Schichtdicke des Sinterpulvers für die Funktionsoberfläche nach dem Sintern: 0,5mm

Oberflächenverdichtung durch Rollen der Funktionsoberfläche: praktisch theoretische Dichte bis in eine Tiefe von 0,2mm bei einer Oberflächenhärte > 400 HV-5

Das fertige Verbund-Kettenrad zeigte gegenüber konventionell gefertigten Kettenrädern eine deutlich verbesserte Verschleißbeständigkeit.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten und der Beschreibung möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. N2008/11700

Claims

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• · · • · · • · · • · » - 1 - Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlformteils unter Verwendung eines Sin terpulvers auf Eisenbasis, das zumindest ein Nichteisenmetall enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI und den Rest Fe mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet, umfassend die Schritte Bereitstellung des Sinterpulvers, Verdichtung des Sinterpulvers zu einem Grünling in einer Form, Sintern des Grünlings unter reduzierender Atmosphäre mit anschließender Abkühlung und Härtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil der Nichteisenmetalle am Sinterpulver ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und das Sinterpulver zumindest annähernd vollständig zu einem austenitschen Gefüge gesintert wird und die Härtung durch mechanische Beanspruchung des Stahlformteils unter zumindest teilweiser Umwandlung des austenitschen in ein martensitisches Gefüge durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beanspruchung mit einem Druck durchgeführt wird, der zumindest so groß ist wie der Druck bei -10 % der Druckgrenze des jeweiligen Werkstoffes (gemessen gemäß DIN 50106).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beanspruchung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 °C und einer oberen Grenze von 180 eC oder die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 180 °C und einer oberen Grenze von 550 °C.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der reduzierenden Atmosphäre für das Sintern ein Aufkohlungsgas zugesetzt wird oder als reduzierende Atmosphäre ein Aufkohlungsgas verwendet wird. N2008/11700 ·· ·* • »· + ··· ·· • · • · ·· · · • • · • · • « • · • • · « · • « • Φ • • · • · • · • · ♦ · • · ·· • · #·· ···· ·· ·* -2-
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlformteil mit einer Kerndichte von maximal 7,3 g/cm3 hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sinterpulver Grafit in einem Anteil zugesetzt wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eisenbasis-Pulver bis zu 8 Gew.-% Presshilfsmittel und/oder bis zu 2 Gew.-% ein, insbesondere organisches, Bindemittel zugesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Form ein zusätzliches Sinterpulver eingefüllt wird und gemeinsam mit dem Sinterpulver auf Eisenbasis verpresst wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil hergestellt wird, dieser in die Form eingelegt wird und zumindest bereichsweise mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis beschichtet wird und gemeinsam mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis gesintert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil aus dem Sinterpulver auf Eisenbasis hergestellt wird und das Halbfertigformteil in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Fertigformteil aus einem zum Sinterpulver des ersten Halbfertigformteils unterschiedlichen Sinterpulver gefügt wird.
11. Sinterformteil mit einem Formteilkörper aus einem Sinterpulver auf Eisenbasis, das zumindest ein Nichteisenmetall enthält, das ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI, und den Rest Fe mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil des zumindest einen Nichteisenmetalls am Sinterpulver ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und der Formteilkörper zumindest an der Oberfläche oder in oberflächennahen N2008/11700 Bereichen bzw. in Oberflächenbereichen mit höherer Belastung ein durch Umformung hergestelltes martensitisches Gefüge aufweist.

12. Sinterbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Formteil körper teilweise aus einem weiteren, zum Sinterpulver auf Eisenbasis unterschiedlichen Sinterpulver hergestellt ist. Miba Sinter Austria GmbH durch

N2008/11700 ·· -J_*_ «· ·« ·· • · ♦ · ♦ < —I-i-1-4 ft· ♦·♦· ·· -1 - ► ·· ···· (Neue) Patentansprüche ···· ·· · • ♦ · ·· · ···· 1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlformteils unter Verwendung eines Sinterpulvers auf Eisenbasis, das zumindest ein Legierungselement enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI und den Rest Fe mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet, umfassend die Schritte Bereitstellung des Sinterpulvers, Verdichtung des Sinterpulvers zu einem Grünling in einer Form, Sintern des Grünlings unter reduzierender Atmosphäre mit anschließender Abkühlung und Härtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil der Legierungselemente am Sinterpulver ausgewählt wird aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und das Sinterpulver zumindest annähernd vollständig zu einem austenitschen Gefüge gesintert wird und die Härtung durch mechanische Beanspruchung des Stahlformteils unter zumindest teilweiser Umwandlung des austenitschen in ein martensitisches Gefüge durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beanspruchung mit einem Druck durchgeführt wird, der zumindest so groß ist wie der Druck bei -10 % der Druckgrenze des jeweiligen Werkstoffes (gemessen gemäß DIN 50106). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beanspruchung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die ausgewählt ist aus einem f- Bereich mit einer unteren Grenze von 20 °C und einer oberen Grenze von 180 °C oder die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 180 °C und einer oberen Grenze von 550 °C. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der reduzierenden Atmosphäre für das Sintern ein Aufkohlungsgas zugesetzt wird oder als reduzierende Atmosphäre ein Aufkohlungsgas verwendet wird. NACHGEREICHT A2009/00200 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlformteil mit einer Kerndichte von maximal 7,3 g/cm3 hergestellt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sinterpulver Grafit in einem Anteil zugesetzt wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eisenbasis-Pulver bis zu 8 Gew.-% Presshilfsmittel und/oder bis zu 2 Gew.-% ein, insbesondere organisches, Bindemittel zugesetzt werden. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Form ein zusätzliches Sinterpulver eingefüllt wird und gemeinsam mit dem Sinterpulver auf Eisenbasis verpresst wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil hergestellt wird, dieser in die Form eingelegt wird und zumindest bereichsweise mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis beschichtet wird und gemeinsam mit dem Stahlpulver auf Eisenbasis gesintert wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Halbfertigformteil aus dem Sinterpulver auf Eisenbasis hergestellt wird und das Halbfertigformteil in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Fertigformteil aus einem zum Sinterpulver des ersten Halbfertigformteils unterschiedlichen Sinterpulver gefügt wird. 11. Sinterformteil mit einem Formteilkörper aus einem Sinterpulver auf Eisenbasis, das zumindest ein Legierungselement enthält, das ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Mn, Cr, Si, Mo, Co, V, B, Be, Ni und AI, und den Rest Fe mit den unvermeidlichen, herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil des zumindest einen Legierungselementes am Sinterpulver ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 60 Gew.-% und der Formteilkörper zumindest an der Oberfläche oder in oberflächenna- NACHGEREICHT A2009/00200 -3- ~W 9 I_*_ ···· • · • · ···· hen Bereichen bzw. in Oberflächenbereichen mit höherer Belastung ein durch Umformung hergestelltes martensitisches Gefüge aufweist.
12. Sinterbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Formteil körper teilweise aus einem weiteren, zum Sinterpulver auf Eisenbasis unterschiedlichen Sinterpulver hergestellt ist. Miba Sinter Austria GmbH durch • · • · • *·· ·· · • · · • · · ·· · ·♦·· ····

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