CN101829783A

CN101829783A - 生产钢模制件的方法

Info

Publication number: CN101829783A
Application number: CN201010113651A
Authority: CN
Inventors: G·卡尔斯; G·斯特逖纳
Original assignee: Miba Sinter Austria GmbH
Current assignee: Miba Sinter Austria GmbH
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-09-15
Also published as: AT507836B1; AT507836A1; FR2941637A1; DE102010000186A1; US20100196188A1

Abstract

本发明涉及一种使用铁基烧结粉末制备钢模制件的方法，所述烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁的金属：Mn，Cr，Si，Mo，Co，V，B，Be，Ni和Al，其余是Fe和来自制造过程的不可避免的杂质，所述方法包括步骤：制备烧结粉末，压实该烧结粉末以在模具中产生生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却并硬化，其特征在于烧结粉末中的非铁金属的总比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且烧结粉末被烧结到至少几乎完全为奥氏体组织，并且通过使钢模制件经受机械载荷发生硬化从而使奥氏体组织至少部分地转变为马氏体组织。

Description

生产钢模制件的方法

技术领域

本发明涉及使用基于铁的烧结粉末生产钢模制件(moulding)的方法，该烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁金属：锰、铬、硅、钼、钴、钒、硼、铍、镍和铝，其余为铁以及由制造过程导致的不可避免的杂质，该方法包含如下步骤：制备烧结粉末，压实该烧结粉末以在模具中形成生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却和硬化；以及涉及一种具有模制本体的烧结模制件，它的至少一部分是由基于铁的烧结粉末制成的，该烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁金属：锰、铬、硅、钼、钴、钒、硼、铍、镍和铝，其余为铁以及由制造过程导致的不可避免的杂质。

背景技术

为了防止当用水和油淬冷金属部件时的畸变和变形，专利说明书DE 112004001875T5提出了一种生产薄的单体部件的方法，该方法包括步骤：加热该薄的单体部件，随后使用压制模具作为冷却该薄的单体部件的工具使该薄的单体部件经受淬冷和恒温处理。这优选用于生产含有至少0.4重量％碳的钢部件。恒温条件引起将晶体组织(pattern structure)转变为贝氏体组织的反应。所用的钢是含镍的S53C钢以及基于具有改良淬冷性能的组成并且能够通过缓慢冷却获得足够硬度的钢，并且这种钢含有0.7重量％碳、1重量％硅、0.6重量％锰、1.5重量％铬和0.3重量％钼。该DE-T5还描述了一种基于连续淬冷产生马氏体的工艺，但其随后的步骤是在150℃下加热120分钟。根据DE-T5所给出的说明，优选贝氏体组织的原因是需要较短的淬冷，这在无需进行加热步骤的情况下导致所需的韧性并且防止任何长期的尺寸改变。DE-T5中所描述的方法的缺点在于：要么一旦部件硬化则必须对压制模具进行空气冷却持续较长的时段，要么必须加热实际的模制件，从而带来生产和加工模制件的额外费用。

发明内容

本发明的目的是提出一种生产硬化、烧结的精密部件的方法，以及通过该方法生产的烧结部件。

本发明使用上述的方法实现了这个目的，其中烧结粉末中的非铁金属的比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且烧结粉末被几乎完全烧结成奥氏体组织，并且通过使钢模制件经受机械压力发生硬化从而使其从奥氏体组织至少部分地转变为马氏体组织，此外本发明在于一种烧结模制件，其中烧结粉末中的所述至少一种非铁金属的总比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且模制件本体至少在表面或者在接近表面的区域或者在表面区域中具有由高压力引起的反应所得的马氏体组织。

生产高精度烧结部件的方法通常包括并不涉及材料去除的修整步骤，例如定型(calibration)。为此，将这些烧结部件放入定型模中并且在压力下加工以获得最终形状。本发明的方法在这方面提供的优点在于，在这个定型处理期间表面硬化与这种机械转变同时发生，从而在该处理工序中不需要另外的硬化步骤。如果使部件在硬化步骤期间另外经受温度也是有利的，从而防止发生不期望的再结晶。一方面由于较短的周期时间以及另一方面由于降低的处理温度，还可以获得另外的成本优势。此外，当压模或模具经受机械载荷(特别是压力)时不必对其中发生这种到马氏体组织的转变的压模或模具进行回火或冷却，因为在由于部件表面抵靠模具表面的任何情形中部件不能变形。这意味着本发明的方法还可用于生产具有复杂几何形状的烧结部件而不发生部件畸变的任何风险。

具体实施方式

铁基烧结粉末中的所述至少一种非铁金属的总比例还可以选自具有5重量％的下限和55重量％的上限的范围，或者可选自具有18重量％的下限和27重量％的上限的范围。

为了加速马氏体反应，可通过以如下条件操作来施加机械载荷：对应于各材料的压力阈值的-10％和最大耐压性的范围的压力(依照DIN 50106测量)，和/或如果烧结模制件在冷态下经受压力则温度选自下限为20℃(室温)且上限为180℃的范围，或者如果烧结模制件经受压力并伴随加热则温度选自下限为180℃且上限为550℃的范围。这进一步减少周期时间并因此提高生产率。

烧结部件能够经受机械载荷时的压力可具体选自如下范围：下限对应于各材料的压力阈值的-10％的压力且上限对应于该压力阈值的+30％的压力(依照DIN 50106测量)，或者选自如下范围：下限对应于各材料的压力阈值的-5％的压力且上限对应于该压力阈值的+20％的压力(依照DIN 50106测量)。

在冷态下施加机械载荷的过程期间，温度还可具体选自如下范围：下限为40℃且上限为150℃，或者选自如下范围：下限为60℃且上限为100℃。

伴随加热施加机械载荷的过程期间，温度可选自如下范围：下限为200℃且上限为500℃，或者选自如下范围：下限为250℃且上限为350℃。

在该方法的一种变体中，向烧结过程的还原性气氛中添加渗碳气体，或者使用渗碳气体作为还原性气氛。这使得生坯的至少表层区域中的碳含量在烧结期间增加，这有益于随后的马氏体形成。

在这方面，以两阶段进行烧结过程可以是有利的，即以如下形式的烧结：称为预烧结的阶段，其发生在低于第二烧结步骤温度的温度下；随后是称为高温烧结的阶段。这使得能够实现较高的碳含量，而没有在硬化反应期间发生脆性开裂的风险，从而通常能够赋予烧结部件更大的强度。相应地，预烧结期间所用的温度可例如选自如下范围：下限为第二烧结步骤温度的60％且上限为该温度的80％。例如，可在选自如下范围的温度进行预烧结：下限为600℃且上限为1000℃，以及可在选自如下范围的温度进行高温烧结：下限为1100℃且上限为1450℃。

在本发明方法的又一种变体中，制成的钢模制件(至少在芯部)具有最大7.3g/cm³的密度。这使得钢模制件的性质被优化，因为在芯部存在一定的残余弹性，而因硬化反应赋予表层区域适当的机械强度。此外，钢模制件的重量可减小。表层区域是指延伸到部件0.5mm深度的区域。

为了提高碳的比例，作为渗碳气体的替代物或者除渗碳气体之外向烧结粉末添加一定比例的石墨是有利的，并且该比例选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为5重量％。这同样有利于至少在接近表面的区域中产生至少几乎完全马氏体形成的过程。

特别地，石墨的比例也可选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为3重量％，或者选自如下范围：下限为0.5重量％且上限为2重量％。

为了在生坯中获得更高的密度，如果向铁基粉末中添加至多8重量％的压制剂和/或至多2重量％的粘结剂，特别是有机粘结剂，那么是有利的。这还实现了在烧结部件中获得较高的孔隙率，因为在烧结和预烧结期间这些试剂被烧掉，这使得随后在定型期间的压实更容易。特别地，这使得更容易将本质上难以压制的烧结粉末进行压制，特别是含铬的钢粉末。试剂总量大于10重量％时，孔隙率可能变得过高，这可能在某些情形中导致最终烧结部件的较低的终密度。

可对压制剂的比例进行具体选择，使得其为至多2.5重量％或至多1.5重量％，并且粘结剂的比例可为至多0.75重量％或至多0.5重量％。

一方面为了降低成本，且另一方面为了优化性能并产生性能与所用原材料相反的烧结部件，该方法可以按如下方式进行：将另外的烧结粉末放入模具中并使该烧结粉末与铁基烧结粉末共同压实；或者以该方法的另一种变体：在第一步中产生半完成的模制件，将该半完成的模制件放入压制模具中，且用铁基的钢粉末涂覆其至少一些区域(例如通过喷涂)，并与所述铁基钢粉末共同进行烧结；或者以该方法的又一种变体：在第一步中由铁基烧结粉末制造半完成的模制件，并在另一步骤中将该半完成的模制件与另一个半完成的模制件接合，所述另一个半完成的模制件是由不同于所述第一个半完成模制件的烧结粉末的烧结粉末制成。在这样的情况下，在将使用烧结部件的应用中将经受较高载荷的那些表面可选择性地涂以铁基烧结粉末，且然后通过马氏体反应得到硬化，换言之，可以获得特定性能以满足预期应用。

为了提供更清楚的理解，将基于实施例对本发明进行更详细的描述。

首先，应当指出的是，从所示和所述的实施方案的实施例可清楚的各特征或多个特征的组合，本身可作为体现单个的发明方案以及本发明所提出的方案。

说明书中涉及数值范围的所有数字应当理解为意指它们包括任何及所有的子范围，在该情形中，例如范围1-10应理解为包括从下限1开始到上限10的所有子范围，即以1或更大的下限开始且以10或更小的上限结束的所有子范围，例如1-1.7、或3.2-8.1、或5.5-10。

如上所述，本发明涉及制造由奥氏体材料制成的烧结钢部件，该材料在模制期间形成马氏体并因此硬化。表面可以被压实，或者作为替代，可以生产不经历任何表面压实的部件，或者还可以降低表面密度。然而优选地，表面被压实。本发明的方法提供了用于模制能够承受高应力的高精度烧结部件的新的可能性。为此，存在用于生产坯体的该方法的若干变体。

例如，可以由基于铁的烧结粉末压制整个部件。

另一选择是制造所谓的部件复合物。为此，可用至少两种或更多种不同的烧结粉末的混合物填充压模，然后对其进行共同压实，或者通过多级粉末压制方法来制造部件复合物，其中由不同于铁基烧结粉末的烧结粉末压制半完成的部件，并可选地还进行烧结，并且在另一压制步骤中将铁基烧结粉末压制到该半完成部件上，然后将它们共同烧结。

制备部件复合物的另一种选择是：通过在模具中压制另一种烧结粉末由该粉末形成接近于最后轮廓的生坯，并可选地还将其烧结，然后通过现有技术已知的涂覆或喷涂方法将铁基烧结粉末施加到钢部件或烧结模制件的至少如下区域：这些区域将在使用期间经受较高载荷；然后对该涂覆并任选烧结的生坯进行烧结。不言而喻，在这种情形中，还可能用铁基粉末涂覆生坯的整个表面。然而除使用形状接近于最终轮廓的生坯之外，还可以由固体材料生产半完成的零件，该固体材料并非通过烧结方法制造而是使用铸造或冲压方法制成。

另一种选择是使用已知的方法(例如烧结接合或烧结和钎焊等)将在不同的加工步骤中压制的两个或更多个部件接合。在烧结接合的情形中，可以将两个生坯或两个烧结零件彼此接合，或者将一个烧结部件与生坯接合，在该情形中，还可以将超过两个的零件接合，对于两个零件的可列举的选择是然后相应地进行调整。无论如何，所要接合的所述两个或更多个零件中的至少一个至少局部含有铁基烧结粉末或者是由其制成。

应当指出的是，所述另一烧结粉末也可以是铁基的烧结粉末，但是如果是这种情形，则其基于不同的组成。然而作为替代，还可以使用现有技术已知的烧结粉末作为所述另一烧结粉末，例如Cu基烧结粉末，如青铜。

通过相应地调节烧结过程，在铁基烧结粉末的一些区域中产生将在机械载荷下变得更硬的组织。由于在烧结过程之后获得软的、主要为奥氏体的组织从而实现了硬化的能力，该组织在经受机械载荷(特别是压力)时发生反应，并且该反应引起到马氏体组织的转变。这种组织转变导致模制区域中的硬化。可以按多种方式实现模制件，例如通过横向压实(横向轧辊)或通过轴向压实(轴向轧辊)或通过多级最终压制(例如定型)。

可以使用各种不同的修整处理。

工艺的一般描述

1)混合粉末

在部件复合物由其它烧结粉末制成的情形中，以现有技术中已知的方式将用于部件的在模制期间不硬化的部位的粉末混合。为此，铁基粉末混合物可以使用总量为至多10重量％的金属性非铁合金化元素，任选地至多5重量％的石墨和/或任选地至多3重量％的压制剂和任选地至多0.5重量％的有机粘结剂。这些混合物是由作为基础材料的纯铁粉末或预合金化的铁粉末或表面合金化(alloyed-on)的铁粉末以常规方式制成的，向所述铁粉末中加入合金化元素以及任选的其它试剂。作为替代，将高浓缩形式的所谓的母混合物预混合，可选地在一定的温度下并且/或者使用溶剂，然后与铁粉末共混或者通过将各元素直接加入铁粉末来将这些元素混入。

所用的粘结剂可包括树脂、硅烷、油类、聚合物或粘合剂。特别地，可使用的压制剂是例如蜡、硬脂酸酯、硅烷、酰胺和聚合物。

通过使用其它非铁合金化元素例如铬、铜、镍、锰、硅、钼和钒，以现有技术已知的方式，由铁基粉末制成的此类烧结部件的性能可以相应地得到改善。例如，具有钼的合金将在铬钢情形中防止回火期间的脆性。结果，硬化能力和韧性得到改善。此外，对较高温度下的蠕变的抵抗性可提高。添加镍将改善在冷态下的模制能力。锰可提高拉伸强度和屈服强度。硅可防止在回火过程中从马氏体析出渗碳体。

由于这些合金化元素的主要效果在现有技术中是已知的，因此这里不必赘述。

非铁合金化元素的比例还可选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为8重量％，特别地选自如下范围：下限为1重量％且上限为6重量％。

具体地，所用的铜的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为6重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为4重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为2重量％。

铬的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为5重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为4重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为3重量％。

镍的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为8重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为4重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为2重量％。

锰的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为5重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为2重量％。

钼的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为3重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为1.5重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为0.85重量％。

硅的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为5重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为2重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为0.5重量％。

钒的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为8重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为2重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为0.5重量％。

石墨的比例可选自如下范围：下限为0重量％且上限为2重量％，特别地选自如下范围：下限为0.1重量％且上限为1.5重量％，优选地选自如下范围：下限为0.2重量％且上限为0.8重量％。

典型混合物的实例如下：

●Fe(用0.85重量％的Mo预合金化)+0.1重量％-0.3重量％C+0.4重量％-1.0重量％的压制剂和任选的粘结剂

●Fe+1重量％-3重量％Cu+0.5重量％-0.9重量％C+0.3重量％-0.8重量％的压制剂和任选的粘结剂

●Astaloy CrM(经Cr+Mo预合金化的铁粉末)+1重量％-3重量％Cu+0.1重量％-1重量％C+0.3重量％-1.0重量％的压制剂和任选的粘结剂。

然而，也可以使用烧结工业中所用的任何其它标准组合物。

使用常规混合技术将在模制期间硬化的铁基烧结粉末或相应的合金混合。在生产过程中，特别注意高度合金化粉末的性质，特别是当所述材料是非常硬并且不易于压缩或根本不可压缩的物质时。一种选择是使用含高达至少约60重量％的选自下组中的一种或多种合金化元素的铁合金，该组包含Mn，Cr，Si，Mo，Co，V，B，Be，Ni和Al。然而作为替代，可以使用喷水、喷气或喷油的铁基粉末，在该情形中，添加较高含量的一种或多种选自下组中的元素，该组包含Mn，Cr，Si，Mo，Co，V，B，Be，Ni和Al。

这种非铁金属在铁基烧结粉末中的总含量还可以具体地选自如下范围：下限为15重量％且上限为55重量％，特别地选自如下范围：下限为20重量％且上限为50重量％，或者选自如下范围：下限为25重量％且上限为40重量％。

相应地，在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混合物中的锰比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为35重量％，特别地选自如下范围：下限为5重量％且上限为25重量％，或者选自如下范围：下限为10重量％且上限为15重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的铬比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为20重量％，特别地选自如下范围：下限为4重量％且上限为15重量％，或者选自如下范围：下限为7重量％且上限为12重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的硅比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为1重量％且上限为8重量％，或者选自如下范围：下限为3重量％且上限为6重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的钼比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为2重量％且上限为8重量％，或者选自如下范围：下限为4重量％且上限为6重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的钴比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为1重量％且上限为7重量％，或者选自如下范围：下限为2.5重量％且上限为5重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的钒比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为2.4重量％且上限为8.1重量％，或者选自如下范围：下限为3.2重量％且上限为6.5重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的硼比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为5重量％，特别地选自如下范围：下限为1重量％且上限为4重量％，或者选自如下范围：下限为2重量％且上限为3重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的铍比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为5重量％，特别地选自如下范围：下限为1.5重量％且上限为4.3重量％，或者选自如下范围：下限为2.3重量％且上限为3.8重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的镍比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为35重量％，特别地选自如下范围：下限为5重量％且上限为25重量％，或者选自如下范围：下限为10重量％且上限为15重量％。

在准备好进行模制时的具有铁基体的烧结粉末混成混合物中的铝比例可以选自如下范围：下限为0重量％且上限为10重量％，特别地选自如下范围：下限为2重量％且上限为7.8重量％，或者选自如下范围：下限为3.9重量％且上限为6.2重量％。

适宜混合物的实例如下：

18重量％Mn+2.5重量％Al+3.5重量％Si+0.5重量％V+0.3重量％B，余量为Fe

或者

24重量％Mn+3重量％Al+2.5重量％Si，余量为Fe

或者

14重量％Mn，5重量％Ni+3重量％Al+3重量％Si，余量为Fe。

使用粉末冶金学中已知的适当混合方法制备这些混合物并使其均匀化。还可以使用现有技术中已知的技术用于处理粘结剂或者用于获得均匀分布的扩散合金化的已知方法，特别是在细粉末的情形中。

2)压制

通过同轴压制方法将通过上述方法制得的铁粉末混合物压实并成型。在这方面，应当注意确保为形状和设计的改变(该改变发生在制备压模过程期间)留出余量。取决于粉末混合物的灌注密度和理论密度，使用600Mpa至1200Mpa的压制压力。

为了从常规粉末生产部件复合物，该复合物具有从在模制期间硬化的合金制成的片段或区域，可以使用两种或多种粉末填充技术。使用这些方法，可以将不同粉末引入模具的不同区域并然后通过压制所述粉末进行共同成型。使用这样的方法，还可以将烧结部件置于粉末压制模具中然后将粉末压在它们“周围”。

通过这些不同方法获得的坯体(也称为生坯)是随后的压制步骤的起始点。

还可以使用除同轴压制方法以外的烧结工业中已知的压制方法，例如等静压方法等。

3)脱蜡+烧结

还可以使用涉及一定气氛的热处理对所述坯体进行预烧结，所述气氛基于产生至少局部渗碳的气体。为此，使用氮气-氢气混合物获得还原性气氛，该混合物具有至多50体积％比例的氢气。氢气的比例还可以是0体积％至100体积％，或1体积％至60体积％，或2体积％至40体积％。

也可以任选地使用渗碳气体(裂化气体、甲烷、丙烷和类似气体)。预烧结温度可以是例如600℃至1050℃，且预烧结时间可以是例如10分钟至2小时。

预烧结致使有机粘结剂和润滑剂被烧掉并且使得更容易在颗粒之间产生结合。由于各合金化元素的不完全溶解，因此可能获得较低的硬度水平。可以对烧结部件的硬度进行调节，使得在随后的压实处理(定型)期间获得过量高达30％的高模制程度。特别是在硬度小于140HB 2.5/62.5的情形中，意外地观察到高程度的模制能力。

在预烧结期间，包括氧在内的合金化元素特别难以处理。通过在特定范围内相应地选择处理参数，可以在预烧结期间至少很大程度地防止氧的大量积聚，从而这不会对模制能力产生负面影响。

在预烧结状态，经Cr-Mo预合金化的粉末也较易于定型。

在预烧结期间，粉末颗粒被烧结至仅为有限的程度，从而导致略弱的烧结结合。

此外，通过在低于1100℃温度下的预烧结，石墨仅仅不完全地扩散到铁基质材料中。

在实际的烧结过程期间施加的温度典型为1100℃至1350℃或者更高，取决于所用的合金化体系，且烧结时间为10分钟至2小时，特别是29分钟至60分钟。

在烧结和预烧结之后，冷却烧结部件，为此优选设定选自如下范围的冷却速率：下限为10℃/分钟且上限为250℃/分钟，特别地选自如下范围：下限为30℃/分钟且上限为200℃/分钟，例如选自如下范围：下限为50℃/分钟且上限为150℃/分钟。

4)转变成马氏体组织

可以使用所有已知的模制方法，如上文所述。在任何情况下，设置模制过程使得(存在于至少周边区域中的)主要为奥氏体的组织至少部分转变从而产生马氏体，优选达到至少99％。

机械施加的压力可以为选自上述范围之一的压力。

模制还可任选地发生在提高的温度下。在此情况下，冷模制或温模制的温度可以选自上述范围。为此目的可以在模制之前对烧结的部件进行加热，和/或可使用回火的模具进行处理。另一种选择是在模制之后不将烧结部件冷却到室温，而是在该温度下进行模制，在该情形中不需要对部件或模具进行另外的回火。

使烧结部件经受机械载荷能够获得400 HV5至750 HV5的表面硬度值。

5)热-化学修整处理

由于在硬化后获得的出色性能，通常不需要进行任何另外的热处理。

然而，任选地可以施加热处理以便进一步优化性能(例如焙烧或回火)。通常事先对部件进行热脱脂。如果将烧结硬化的材料用于部件复合物，则可以使用非渗碳过程，例如感应硬化。

6)机械加工

可以使用现有技术中已知的所有机械修整或涂覆处理。

实施例1：表面压实的齿轮

烧结粉末的组成：18重量％Mn+3.5％Si+2.5重量％Al+0.5重量％V+0.3重量％B+1重量％压制剂，余量为Fe

施加压制压力以获得坯体：800Mpa(6.8g/cm³密度)

烧结期间的温度：1280℃

烧结时间：45分钟

还原性气氛的组成：N₂/H₂(60体积％/40体积％)

通过轧制边齿进行表面压实：实际理论密度达到0.5mm深度，表面硬度＞400HV-5

在比较性动态试验中，与由常规烧结粉末制成且通过表面压实动态硬化的相同几何形状的烧结齿轮相比，完成的烧结齿轮表现出更好的耐久性。

实施例2：表面压实的复合链轮，功能表面在模制期间硬化

将能够在模制期间硬化的烧结粉末涂层喷涂到由常规烧结粉末制成的坯体以及通过烧结制备的复合部件的功能表面上，然后将其部分压实从而模制并硬化。

用于基础部件的烧结粉末的组成：2重量％Cu+0.7重量％C+0.8重量％压制剂，余量为Fe

施加压制压力以产生坯体：600Mpa(6.9g/cm³密度)

用于功能表面的烧结粉末的组成：14重量％Mn+5重量％Ni+3重量％Al+3重量％Si+6重量％压制剂+2重量％粘结剂，余量为Fe

喷涂后功能表面的烧结粉末的涂层密度：1.2mm

烧结期间的温度：1250℃

烧结时间：45分钟

还原性气氛的组成：N₂/H₂(95体积％/5体积％)

烧结之后功能表面的烧结粉末的涂层密度：0.5mm

通过轧制功能表面进行表面压实：实际理论密度达到0.2mm深度，表面硬度＞400HV-5

完成的复合链轮表现出比常规制备的链轮显著更好的耐磨性。

作为实施例例示的实施方案体现了本发明方法的可能变体，并且在该阶段应当指出的是，本发明并不具体局限于具体例示的变体，并且各变体可以彼此按不同的组合使用，并且这些可能的变体处于所公开的技术教导给出的该技术领域中的技术人员的认识之内。因此，通过将所描述且例示的变体的各细节组合能够获得的所有可想到的变体均是可能的并且落入本发明的范围内。

Claims

1.使用铁基烧结粉末制备钢模制件的方法，所述烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁的金属：Mn，Cr，Si，Mo，Co，V，B，Be，Ni和Al，其余是Fe和来自制造过程的不可避免的杂质，所述方法包括步骤：制备烧结粉末，压实该烧结粉末以在模具中产生生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却并硬化，其特征在于烧结粉末中的非铁金属的总比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且烧结粉末被烧结到至少几乎完全为奥氏体组织，并且通过使钢模制件经受机械载荷发生硬化从而使奥氏体组织至少部分地转变为马氏体组织。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过如下方式来获得所述机械载荷：施加至少高达各材料的压力阈值的-10％的压力(依照DIN50106测量)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在选自如下范围的温度产生机械载荷：下限为20℃且上限为180℃的范围，或者下限为180℃且上限为550℃的范围。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于向烧结过程的还原性气氛中添加渗碳气体，或者使用渗碳气体作为所述还原性气氛。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于制成的钢模制件具有最大7.3g/cm³的芯部密度。

6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于以选自如下范围的比例向烧结粉末添加石墨：下限为0.1重量％且上限为5重量％。

7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于向铁基粉末中添加至多8重量％的压制剂和/或至多2重量％的粘结剂，特别是有机粘结剂。

8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于在模具中放置另外的烧结粉末并将其与铁基烧结粉末一起压实。

9.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于在第一步中制备半完成的模制件并将其放入模具中，然后用铁基的钢粉末涂覆其至少某些区域，并与铁基的钢粉末共同烧结。

10.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于在第一步中从烧结粉末制备半完成模制件，和在另一步骤中将该半完成模制件与另一个半完成模制件接合，所述另一个半完成模制件是由不同于所述第一个半完成模制件的烧结粉末的烧结粉末制成。

11.具有模制本体的烧结模制件，该模制本体是由铁基烧结粉末制成的，该烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁金属：Mn，Cr，Si，Mo，Co，V，B，Be，Ni和Al，其余为铁以及由生产过程导致的不可避免的杂质，其特征在于烧结粉末中的所述至少一种非铁金属的总比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且所述模制本体至少在表面处或者在接近表面的区域中或者在表面区域中具有马氏体组织，所述马氏体组织是由高机械载荷下的反应引起的。

12.如权利要求11所述的烧结部件，其特征在于所述模制本体的局部是由不同于所述铁基烧结粉末的其它烧结粉末制成。