Zur Herstellung von Sintereisenkörpern geeignetes Eisenpulvergemisch Die Erfindung betrifft ein Eisenpulvergemisch, das zur Herstellung von Sintereisenkörpern, die sich neben guten Festigkeitswerten durch eine hohe Ver schleissfestigkeit und äusserst geringe Neigung zum Fressen auszeichnen, geeignet ist.
Diese Eigenschaf ten werden in überlegener Höhe dadurch erreicht, dass zur Herstellung solcher Sintereisenkörper ein erfindungsgemässes Eisenpulvergemisch, bestehend aus einem zur Herstellung von Sintereisenkörpern geeigneten stickstofffreien Eisenpulver und einem stickstoffhaltigen, beim Sintern Stickstoff abgebenden Eisenpulver, verwendet wird.
Behandelt man reines Eisenpulver, welches für die pulvermetallurgische Verarbeitung geeignet ist, bei Temperaturen von 300 bis 450 C mit Stick stoff abgebendem Gas, z. B. Ammoniak, so kann man feststellen, dass das Eisenpulver Stickstoff aufnimmt, ohne jedoch seine Härte merklich zu ändern. Dieser Vorgang entspricht der Weichnitrierung.
Als solche wird eine thermische Behandlung von nicht legierten Stählen, technisch reinem Eisen und Gusseisen mit Stickstoff abgebenden Gasen oder Sal zen bezeichnet, nach der die Oberflächenschicht der genannten Eisenmetalle höchstens eine geringe Härte steigerung aufweist; dagegen wird der Verschleiss widerstand ganz erheblich erhöht und die Neigung zum Fressen unterdrückt.
Das stickstoffhaltige, beim Sintern Stickstoff ab gebende Eisenpulver kann durch thermische Behand lung von reinem Eisenpulver zweckmässig in einer Wirbelschicht in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, z. B. Ammoniak bei 300 bis 450 ' C und einer Ein wirkungsdauer von 20 bis 60 Minuten hergestellt werden. Danach enthält das Eisenpulver den auf genommenen Stickstoff vorwiegend in gelöstem Zu stand. Ausscheidungen von Eisennitrid Fe4N kön- nen je nach der Art des verwendeten Eisenpulvers und des Verlaufes der Erwärmung festgestellt werden.
Presst man nun aus dem so behandelten Eisen pulver Formstücke und sintert diese in bekannter Weise durch Erhitzen in einer Schutzgasatmosphäre auf beispielsweise 1050 C, so entweicht ein Teil des aufgenommenen Stickstoffes. Dadurch wäre zu erwar ten, dass das Ergebnis der nitrierenden Behandlung des Eisenpulvers durch die hohe Erhitzung rückgän gig wird.
Im grossen Umfang durchgeführte Untersuchun gen haben überraschenderweise ergeben, dass dies nicht zutrifft. Vielmehr zeigen die erhaltenen Sinter eisenkörper die genannten typischen Eigenschaften der weichnitrierten Eisenmetalle.
Dagegen erreichte die Verfrittung der Eisenpul- verteilchen untereinander nicht die mit den üblichen Eisenpulvern erreichbare Güte. Die Ursache dazu liegt vermutlich darin, dass durch den bei der Sin- tertemperatur freiwerdenden Stickstoff die Verfrit- tung der Eisenteilchen gehemmt wird.
Die Erfindung überwindet diesen Nachteil durch ein neuartiges, zur Herstellung von Sintereisenkör- pern geeignetes Eisenpulvergemisch, welches dadurch gekennzeichet ist, dass das Gemisch aus einem zur Herstellung von Sintereisenkörpern geeigneten stick stofffreien Eisenpulver und einem stickstoffhaltigen, beim Sintern Stickstoff abgebenden Eisenpulver be steht. Das Stickstoff abgebende Eisenpulver kann auf Grund der Versuchsergebnisse beispielsweise 6 bis 35 Gewichtsprozent der Gesamtmischung betragen.
Die Erfindung bedient sich damit eines bisher unbekannten Vorganges, nach dem bei einem der artigen Eisenpulvergemisch für die Herstellung von Sintereisenkörpern durch die für die S.interung auf gewandte Wärme aus dem stickstoffhaltigen Eisen pulveranteil Stickstoff entweicht, der in geringem Umfang in die Eisenteilchen des nicht stickstoffhal tigen Eisenpulveranteils diffundiert und damit ver mutlich einen Ausgleich in der Stickstoffverteilung herbeiführt,
die eine bessere Verfrittung der Eisen teilchen ermöglicht.
Diese Annahme scheint sich durch die erhaltenen Ergebnisse zu bestätigen, indem die unter Verwen dung des erfindungsgemässen Eisenpulvergemisches hergestellten Sintereisenkörper als technische Vor teile neben guten Festigkeitswerten überlegene Ver schleissfestigkeit bei geringer Härte und guter Kalt verformbarkeit sowie eine äusserst geringe Neigung zum Fressen aufweisen. Die pulvermetallurgische Verarbeitung des der Erfindung gemässen, neuartigen Eisenpulvergemisches bedingt keine Abweichungen von den bekannten Ver fahren.
Iron powder mixture suitable for producing sintered iron bodies The invention relates to an iron powder mixture which is suitable for producing sintered iron bodies which, in addition to good strength values, are characterized by high wear resistance and an extremely low tendency to seize.
These properties are achieved to a superior degree by using an iron powder mixture according to the invention, consisting of a nitrogen-free iron powder suitable for the production of sintered iron bodies and a nitrogen-containing iron powder that emits nitrogen during sintering, to produce such sintered iron bodies.
If you treat pure iron powder, which is suitable for powder metallurgical processing, at temperatures of 300 to 450 C with stick material releasing gas, z. B. ammonia, you can see that the iron powder absorbs nitrogen, but without noticeably changing its hardness. This process corresponds to soft nitriding.
Such a thermal treatment of non-alloy steels, technically pure iron and cast iron with nitrogen-releasing gases or salts is referred to, according to which the surface layer of the ferrous metals mentioned has at most a slight increase in hardness; on the other hand, the wear resistance is increased considerably and the tendency to seize is suppressed.
The nitrogen-containing iron powder emitting nitrogen during the sintering process can expediently by thermal treat ment of pure iron powder in a fluidized bed in a nitrogen-containing atmosphere, eg. B. ammonia at 300 to 450 'C and an action time of 20 to 60 minutes. Thereafter, the iron powder contains the nitrogen absorbed mainly in dissolved state. Precipitations of iron nitride Fe4N can be determined depending on the type of iron powder used and the course of heating.
If you now press molded pieces from the iron powder treated in this way and sinter them in a known manner by heating in a protective gas atmosphere to 1050 C, for example, some of the nitrogen absorbed escapes. As a result, it would be expected that the result of the nitriding treatment of the iron powder would decrease due to the high level of heating.
Surprisingly, large-scale studies have shown that this is not the case. Rather, the sintered iron bodies obtained show the typical properties mentioned of the soft nitrided ferrous metals.
On the other hand, the fritting of the iron powder particles with one another did not achieve the quality that can be achieved with conventional iron powders. The reason for this is presumably that the fritting of the iron particles is inhibited by the nitrogen released at the sintering temperature.
The invention overcomes this disadvantage by a novel iron powder mixture suitable for the production of sintered iron bodies, which is characterized in that the mixture consists of a nitrogen-free iron powder suitable for the production of sintered iron bodies and a nitrogen-containing iron powder that emits nitrogen during sintering. On the basis of the test results, the nitrogen-releasing iron powder can be, for example, 6 to 35 percent by weight of the total mixture.
The invention thus makes use of a previously unknown process, according to which nitrogen escapes from the nitrogen-containing iron powder fraction in one of the type iron powder mixture for the production of sintered iron bodies due to the heat applied for the sintering, which is to a small extent in the iron particles of the non-nitrogenous the iron powder content diffuses and thus presumably brings about a balance in the nitrogen distribution,
which enables a better fritting of the iron particles.
This assumption seems to be confirmed by the results obtained, in that the sintered iron bodies produced using the iron powder mixture according to the invention have, as technical advantages, good strength values, superior wear resistance with low hardness and good cold deformability and an extremely low tendency to seize. The powder metallurgical processing of the novel iron powder mixture according to the invention does not cause any deviations from the known Ver drive.