CS201402B1

CS201402B1 - Medium alloyd sintered steel with high toughness and resistance against the wear

Info

Publication number: CS201402B1
Application number: CS553577A
Authority: CS
Inventors: Andrej Salak; Rudolf Simora; Stanislav Hlisnikovsky
Original assignee: Andrej Salak; Rudolf Simora; Stanislav Hlisnikovsky
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález sa týká stredne legovanej spekanej ocele s vysokou húževnatosťou a odolnosťou voči opotrebeniu, ktorá sa spracuje postupmi práškovej metalurgie.The invention relates to a medium-alloy sintered steel of high toughness and wear resistance, which is treated by powder metallurgy processes.

V práškovej metalurgii je okrem uhlíkových ocelí známy celý rad ocelí legovaných predovšetkým me3ou, niklom, chrómom a fosforom. Potom sú ocele legované kombináciami uvedených a 3alších prvkov ako napr. me3ou a niklom, niklom a chrómom, chrómom a kremíkom, chrómom a molybdénom, niklom, molybdénom a fosforom, niklom a meSou. Ďalej je známa celá skupina ocelí legovaných mangánom, cínom a mangánom, chrómom a msngánom, meSou a mangánom, me3ou, mangánom a niklom, mangánom, chrómom a molybdénom a mangánom, vanádom, molybdénom. Jednotlivé prvky v týchto spekaných oceliach sú obsiahnuté v množstvách od niekoTkých desetin percenta do niekoTkých percent hmotnostných podTa požadovaných vlastností a podmienok spracovania. V případe mangánových ocelí binárneho systému Fe-Mn alebo ternárneho systému Fe-Mn-C, je skúmaný vplyv mangánu hlavně asi do 6 % hmotnostných a pri komplexně legovaných systémoch typu Fe-Mn-Cr-Mo-C alebo Fe-Mn-V-Mo-C obsah uvedených prvkov vrátane mangánu v oceli nepřevyšuje 0,8 % hmotnostných. Při oceli typu Fe-Mn-Mo-C obsah mangánu nie je vyšší ako 0,5 %, pričom obsah molybdénu bývá až 2 % hmotnostných. Tieto údaje sa týkajú nízko a stredne legovaných spekaných ocelí, charakterizovaných ako konstrukčně ocele.In powder metallurgy, in addition to carbon steels, a number of steels are known to be alloyed primarily with me- minium, nickel, chromium and phosphorus. Then, the steels are alloyed with combinations of these and other elements such as e.g. and nickel, nickel and chromium, chromium and silicon, chromium and molybdenum, nickel, molybdenum and phosphorus, nickel and copper. Further, a whole group of steels alloyed with manganese, tin and manganese, chromium and msangan, copper and manganese, copper, manganese and nickel, manganese, chromium and molybdenum and manganese, vanadium, molybdenum are known. The individual elements in these sintered steels are present in amounts ranging from a few tenths of a percent to a few percent by weight, depending on the desired properties and processing conditions. In the case of manganese steels of the binary Fe-Mn system or of the ternary system Fe-Mn-C, the influence of manganese mainly up to about 6% by weight and in complex alloyed systems of the type Fe-Mn-Cr-Mo-C or Fe-Mn-V- The Mo-C content of said elements, including manganese, in steel does not exceed 0.8% by weight. In Fe-Mn-Mo-C steel, the manganese content is not more than 0.5%, while the molybdenum content is up to 2% by weight. These data refer to low and medium alloyed sintered steels, characterized as structural steels.

Nedostatkom spomínaných nízko a stredne legovaných spekaných ocelí určených pře použitie v práškovej metalurgii predovŠetkým je, že pri ich legovanie sa používajú v prevažnejThe disadvantage of the low and medium alloyed sintered steels intended for use in powder metallurgy, in particular, is that they are mainly

201 402201 402

201 402 miere drahé a deficitně legúry, ako je napr. me8 a nikel, a to často v množstve 5 až 10 % hmotnostných, čo podstatné zvyšuje cenu takejto ocele. Calším ich nedostatkom je, že pre doaiahnutie vysokých vlastností požadovaných pre jednotlivé případy aplikácie, ktoré mčže do určitej miery charakterizoveť napr. tvrdost, je nevyhnutné tieto ocele zušlechťovat, čo spočívá v ohřeve na kaliacu teplotu v ochrannej atmosféře, v kalení do vody alebo do oleja a v popúšťaní. Tieto výrobné operácie sú techniky i ekonomicky náročné, pričom při takomto tepelnom spracovaní dochádza často k nežiadúcim rozměrovým změnám produktu a k vzniku prasklin, čo znehodnocuje výrobky a zvyšuje výrobné náklady. Přitom samotná binárna sústava Pe-Mn, napriek známému apevňujúcemu vplyvu mangánu, nenachádza doteraz technické uplatnenie pre problémy s vysokou afinitou tohto prvku ku kyslíku v procese spekania. Naproti tomu spekané mangánové ocele typu Fe-SIn-C napriek tomu, žě majú vysokú pevnost a tvrdost podl’a obsahu mangánu a uhlíka a podmienok spraeovania, výkazujú značný pokles húževnatostných vlastností so zvyšováním obsahu mangánu, čo zhoršuje možnosti pre uplatnenie týohto • ocelí pre podmienky dynamického namáhania. Calšou nevýhodou týchto ocelí je, že po tepelnom spracovaní pre doaiahnutie požadovaných rozměrových tolerancií je nevyhnutné ich v tomto stave brúsiť, čo je zdíhavá a nákladná výrobná operácia.201 402 measure expensive and deficient alloys, such as e.g. Me8 and nickel, often in an amount of 5 to 10% by weight, which substantially increases the cost of such steel. Another disadvantage is that in order to achieve the high properties required for individual application cases, which can to some extent characterize e.g. hardness, it is necessary to refine these steels by heating to a quenching temperature in a protective atmosphere, hardening in water or oil, and tempering. These manufacturing operations are also technically demanding, with such heat treatment often causing undesirable dimensional changes in the product and cracks, which degrades the products and increases production costs. In spite of the known fastening effect of manganese, the Pe-Mn binary system itself does not yet find a technical application for problems of high affinity of this element for oxygen in the sintering process. On the other hand, although sintered manganese steels of the Fe-SIn-C type, despite having high strength and hardness according to manganese and carbon content and spraying conditions, they exhibit a considerable decrease in toughness properties with increasing manganese content, which deteriorates the application possibilities of these steels. dynamic stress conditions. A drawback of these steels is that after heat treatment to achieve the desired dimensional tolerances, it is necessary to grind them in this state, which is a tedious and costly manufacturing operation.

Vyššie uvedené nevýhody nemá stredne legovaná spekaná ocel s vysokou húževnatosťou a odolnosťou voči opotrebeniu podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že ako legúry obsahuje 1,5 až 5 % hmotnostných mangánu, 0,2 až 1 % hmotnostně molybdénu a 0,1 až 0,8 % hmotnostných uhlíka; táto ocel sa připraví bu3 z čiastočne difúzne predlsgovaných práškov alebo z úplné predlegovaných práškov vyráběných rozstrekovaním alebo z miešaných práškov, pozostávajúcich z práškového železa a príalušnej práškovej legúry vo formě elementárnych prvkov alebo vo formě predzliatin, pričom tieto prášky alebo práškové zmesi sa spracujú postupná práškovej metalurgie.The above-mentioned disadvantages do not have the medium-alloyed sintered steel with high toughness and wear resistance according to the invention, which consists in that it contains as alloying materials 1.5 to 5% by weight of manganese, 0.2 to 1% by weight of molybdenum and 0.1 to 5% by weight. 0.8% by weight of carbon; this steel is prepared either from partially diffused pre-alloyed powders or from fully pre-alloyed powders produced by spraying or blended powders consisting of iron powder and alloy powder in the form of elemental elements or master alloys, these powders or powder mixtures being processed by successive powder metallurgy .

Výhodou stredne legovanej spekanej ocele podlá vynálezu je, že vhodnou kombináciou obsahu mangánu, molybdénu a uhlíka sa dosahuje vysoká húževnatosť a vysoká odolnost voči opotrebeniu už v spekanom stave bez nutnosti dodatočného zušlachtovania. Dalšou výhodou tejto ocele je, že pre dosiahnutie požadovaných vysokých technických vlastností sa používá ako hlavná legúre lačný a dostupný mangán v spojení s poměrně nízkým prídevkom molybdénu, čo umožňuje upustit aj od prídavkov médi, ktorá sa často přidává pre intenzifikáciu spekacieho procesu. Použitie tejto ocele v práškovej metalurgii prispeje k zjednodušenou výrobných postupov, k zhospodárneniu výroby spekaných strojných súčiastok a k zvýšeniu ich životnosti.An advantage of the medium-alloy sintered steel according to the invention is that a suitable combination of the manganese, molybdenum and carbon contents achieves high toughness and high wear resistance already in the sintered state without the need for further refinement. Another advantage of this steel is that, in order to achieve the desired high technical properties, manganese is used as the main leggings and available manganese in conjunction with the relatively low addition of molybdenum, which makes it possible to dispense with the additions of media often added to intensify the sintering process. The use of this steel in powder metallurgy will contribute to simplified production processes, to more economical production of sintered machine parts and to their service life.

PříkladExample

K mechanickému práškovému železu a velkosťou častíc pod 0,16 mm sa přidá mangán v*množstve 4,5 % vo formě práškového uhlíkového feromangánu s velkosťou častíc pod 0,04 mm a molybdén v množstve 0,3 % vo formě práškového feromolybdénu a 1 % stearanu zinočnatého ako mazadla. Z takto pripravenej práškovej zmesi po premiešaní sa vylisuje ozubené koleso o hmotnosti 125 g takým tlakom, aby spekané ozubené koleso málo porovitost v rozsahu 9 až 12 %. Vylisované ozubené koleso o výške asi 29 mm sa speká pri teplote 1120 °C po dobuTo the mechanical iron powder and particle size below 0.16 mm, 4.5% manganese in the form of powdered ferro-manganese with a particle size below 0.04 mm and molybdenum in the amount of 0.3% in the form of a ferro molybdenum powder and 1% are added. zinc stearate as a lubricant. From the powder mixture thus prepared after mixing, a 125 g gear is pressed at a pressure such that the sintered gear has a low porosity in the range of 9 to 12%. The pressed gear of about 29 mm height is sintered at 1120 ° C for a period of time

201 402 h v štie^enom čpavku. Po spekaní ozubená koleso se ochladzuje v peci pod vplyvom ochranné j atmosféry rýchloetou asi 0,5 °C/s alebo na vzduchu po vytiahnutí ozubených koliea z pe ce z teploty v rozmedzí 800 až 900 °C. Ozubené koleso po ochladení v peci mé tvrdost 250 HV 10. Takéto ozubené kolesá sú použité např. ako ozubené kolesá hydraulických čerpadiel pre prevádzkové tlaky do 1,5 MPa a skúšobne do 5 MPa. Otvor pře hriadel’ a ozubenie sa tarúsia alebo pretlačujú za studená v presnom nástroji.201 402 h in shielded ammonia. After sintering, the gear is cooled in the furnace under a protective atmosphere at a rate of about 0.5 ° C / sec. The gear wheel after cooling in the furnace has a hardness of 250 HV 10. Such gear wheels are used e.g. as gear wheels of hydraulic pumps for operating pressures up to 1.5 MPa and test rooms up to 5 MPa. The shaft hole ’and the toothing are taroused or cold pressed in a precision tool.

Claims

Medium alloy sintered steel with high toughness and wear resistance, characterized in that it contains 1.5 to 5% by weight of manganese, 0.2 to 1% by weight of molybdenum and 0.1 to 0.8% by weight of carbon as alloy.