DD125973B1

DD125973B1 - Luftverdüstes glühgefrischtes Eisenpulver zum Pulverschmieden

Info

Publication number: DD125973B1
Authority: DD
Publication date: 1980-05-28

Description

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Titel der Erfindung

Luftverdüstes glühgefrischtes Eisenpulver zum Pulverschmieden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Eisenpulver, das durch Glühfrischen eines luftverdüsten Rohpulvers gewonnen wird und für die Herstellung von härtbaren Formteilen hoher Dichte durch Schmieden eines gepreßten ungesinterten Rohlings geeignet ist,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Pur das Pulverschmieden werden Qxidarme Eisenpulver verwendet, damit die Zähigkeitseigenschaften der entstehenden Werkstoffe denen herkömmlicher Stähle entsprechen. Da der Mn- und Si-Gehalt dieser Pulver, wie bereits vorgeschlagen wurde, sehr niedrig sein muß, ist es für eine ausreichende Härtbarkeit erforderlich, andere Legierungselemente zuzusetzen. Heben den Gemischen und den teilweise durch Diffusion legierten Pulvern sind fertiglegierte Eisenpulver bekannt, die unterschiedlich zusammengesetzt sind, im Prinzip aber alle von den schmelzmetallurgisch erzeugten Vergütungsstählen her bekannten Legierungselemente enthalten können. Sie werden durch Verdüsen einer entsprechend legierten Stahlschmelze und durch anschließendes Glühen unter reduzierendem Schutzgas hergestellt.

Als Verdüsungsmedien werden dabei Wasser oder inerte Gase verwendet, um die Oxydation weitgehend zu vermeiden. Da der Kohlenstoffgehalt der so erzeugten legierten Eisenpulver im Interesse einer guten Verdichtungsfähigkeit gering ist, wird Graphit zugemischt, der beim Sintern und Anwärmen des aus dem Pulver für das Schmieden gepreßten Rohlings in Lösung geht·

Das für die Fertigung von herkömmlichen gesinterten Formteil en bekannte luftverdüste Eisenpulver, das beim Glühfrischen eines Rohpulvers mit аГ 3,595 Kohlenstoff und ^T 6% Sauerstoff entsteht, ist für das Pulverschmieden nicht geeignet.

Die nach dem Glühfrischen zurückbleibenden Oxide des Eisens und der Stahlbegleiter, deren mit Wasserstoff reduzierbarer Teile я 0,3% beträgt, gelangen in den für das Schmieden gepreßten Rohling und verschlechtern schließlich die Zähigkeitseigenschaften des geschmiedeten Werkstoffes. Außerdem behindern sie den Lösevorgang des Kohlenstoffes im Eisen, da es zu keinem direkten Kontakt zwischen den Eisenteilchen und dem zugemischten Graphit kommt.

Der für das Schmieden gepreßte Rohling muß deshalb vor dem Anwärmen gesintert oder sehr lange auf Sintertemperatur gehalten werden, um zurückbleibende Gr_aphitnester aufzulösen. Auch bei ausreichenden Haltezeiten, die jede ökonomische Kurzzeiterwärmung unmöglich machen, stellt sich auf Grund der örtlich verschiedenen Verteilung der Oxidarten, die eine Folge der bekannten selektiven Oxydation der Stahlbegleiter Si und Mn sind, keine Homogenität im Kohlenstoffgehalt des Gefüges ein. Zusätzlich wirkt einem gleichmäßigen und vorbestimmten Kohlenstoffgehalt im pulvergeschmiedeten Teil auch entgegen, daß die Menge dieses an Eisen gebundenen Sauerstoffs nicht konstant ist, und der zugemischte Kohlenstoff sowohl mit dem Eisenoxid als auch mit der Schutzgasatmosphäre des Anwärmofens reagieren kann. Die selektive Oxydation des Mn und Si, die sich während des Sinterns und des Anwärmens des gepreßten Rohlings für das

Schmieden fortsetzt, läßt die Eisenpulverteilchen so an Legierungselementen verarmen und die Anzahl der feindispergierten Oxide so zunehmen, daß der aus luftverdüstem Eisenpulver geschmiedete Kohlenstoffstahl eine völlig unzureichende Härtbarkeit hat. Zum Beispiel liegt seine Ansprunghärte bei 0,5% C und Wasserabschreckung unter 30 HRc.

Von den bekannten Legierungselementen, die die Härtbarkeit des Eisens entscheidend verbessern, werden nur Ni und Mo nicht durch die beim Glühfrischen des Rohpulvers entstehende Atmosphäre oxidiert. Deshalb werden z.B. einsatzhärtbare gesinterte Formteile aus einem luftverdüsten Pulver nach DD-PS 84 714 hergestellt, das diese Elemente in anlegierter Form enthält. Der für den Preßvorgang der Formteile günstige hohe Heterogenitätsgrad der Verteilung der Legierungselemente erfordert jedoch eine hinreichend lange Sinterung, um gleichmäßige Eigenschaften zu erzielen. Werden aus dem Pulver Rohlinge für das Schmieden gepreßt, muß deshalb vor dem Anwärmen auf Schmiedetemperatur in jedem Fall so lange gesintert werden, bis sich eine hinreichende Homogenität einstellt.

Der Herstellung eines homogen legierten luftverdüsten Pulvers über die Schmelze steht im Falle des Mo entgegen, daß der vom Schmieden Mo-haltiger Stähle her bekannte Mo-Rauch auch beim Verdüsen des Rohpulvers auftritt. Da das Verhältnis von Volumen und Oberfläche der Pulverteilchen von ihrer Größe abhängt, ist am Eade mit einem Pulver zu rechnen, dessen Mo-Gehalt in den einzelnen Fraktionen unterschiedlich hoch ist. Durch die Übertragung dieser Heterogenität auf den pulvergeschmiedeten Stahl entstehen Gefügebereiche mit verschiedener Härtbarkeit.

Außerdem sind der hohe C-Gehalt des Rohpulvers, das mit fortschreitendem Glühfrischprozeß zunehmende Atomverhältnis Mo und die auf einen weichen Austrag abgestimmte Tempe-C

raturführung beim Glühfrischen gute Voraussetzungen für eine Mo-Karbidbildung.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, luftverdüstes Eisenpulver für das Pulverschmieden härtbarer Formteile bei Einsatz einer möglichst geringen Menge an Legierungselementen unter ökonomischen Bedingungen verwendbar zu machen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein niedriglegiertes luftverdüstes glühgefrischtes Eisenpulver mit solchen Eigenschaften herzustellen, daß die aus ihm gepreßten Rohlinge für das Schmieden ohne vorangegangene Sinterung und nur nach kurzzeitigem Anwärmen zu Teilen mit guter Härtbarkeit geschmiedet werden können, deren C-Gehalt hinreichend gleichmäßig verteilt und im Durchschnitt eines größeren Produktionsloses konstant ist.

Trotz des zu erwartenden ungleichmäßigen Mo-Verlustes und der guten Voraussetzung der Karbidbildung wurde überraschenderweise gefunden, daß sich aus einem luftverdüsten Rohpulver mit einem Mo-Gehalt bis zu 2% ein Eisenpulver herstellen läßt, das für das Pulverschmieden hinreichend verdichtbar ist und bei Kurzzeiterwärmung der Vorform auf einen graphitfreien Pulverschmiedestahl mit gleichmäßiger Härtbarkeit führt. Karbide werden vermieden, wenn das Verhältnis von Kohlenstoff und Sauerstoff in dem Rohpulver so bemessen wird, daß nach dem Glühfrischen mindestens 0,2% und höchstens soviel Kohlenstoff im Eisenpulver verDleiben, wie der pulvergeschmiedete Vergütungsstahl enthalten soll. Dieser für das Glühfrischen überschüssige Kohlenstoff läßt gleichzeitig den wasserstoffreduzierbaren Restsauerstoff gehalt des Pulvers auf Werte um 0,1% sinken. Bei Zusatz von Graphit zum Eisenpulver entsteht dadurch schnell eine so große Kontaktfläche zwischen dem Kohlen-

stoff und dem Eisen, dass ein bloßes Anwärmen des aus diedem Gemisch gepreßten Rohlings auf Schmiedetemperatur ausreicht, um den Graphit im Eisen zu lösen. Größere Schwankungen des Kohlenstoffgehaltes der geschmiedeten Teile werden vermieden, da der Eisenoxidgehalt des Pulvers gleichbleibend niedrig ist und wenig Zeit für eine Reaktion mit der Schutzgasatmosphäre zur Verfügung steht. Die Gleichmäßigkeit der Kohlenstoffverteilung wird durch die bereits vor dem Mischungszusatz gelöste Kohlenstoffmenge verbessert. Durch richtige Wahl des im Pulver gelösten und des zugemischten Kohl enstoffanteils kann einerseits ohne Sinterung mit kurzen Anwärmzeiten gearbeitet werden, und andererseits ist es möglich, die Eisenpulvergraphitmischung ohne Zusatz weiterer Gleitmittel auf niedrige Vorformdichten zu pressen. Obwohl den Erwartungen entsprechend beim Verdüsen ein Rohpulver entsteht, dessen Mo-Gehalt in den einzelnen Fraktionen unterschiedlich ist, werden diese Unterschiede beim Glühfrischen und Anwärmen des Rohlings auf Schmiedetemperatur soweit aufgehoben, daß keine unzulässigen Härtestreuungen auftreten. Das gilt auch, wenn nur mit induktiver Kurzzeiterwärmung der Vorform gearbeitet wird. Von der Höhe des Mo- und C-Gehaltes wird die Härtbarkeit des Stahles bestimmt.

Auf dem beim anlegierten Pulver nach DD-PS 84 7H eingesetzten Ni-Anteil kann verzichtet werden.

Ausführungsbeispiel

Pur das Pulverschmieden der härtbaren Maulpartie von Kombizangenschenkeln eignet sich z.B. ein luftverdüstes Eisenpulver, das aus einem Rohpulver mit 0,8% Mo glühgefrischt worden ist. Die stöchiometrisch berechnete Kohlenstoffmenge im Rohpulver wird um so viel erhöht, daß das entstehende Eisenpulver etwa 0,3% gebundenen Kohlenstoff enthält·

Wenn bei 110O⁰O bis zum Aufhören der Gasentwicklung glühgefrischt wird, dann enthält das Pulver nur noch etwa 0,10% wasserstoffreduzierbaren Sauerstoff. Dieses Pulver wird mit Graphit auf 0,6% Gesamtkohlenstoffgehalt gemischt und ohne weiteren Schmiermittelzusatz zu Rohlingen mit Dichten zwischen 5,6 und 6,0 g/cnr gepreßt. Für das Lösen des zugemischten Graphits und die Verteilung des Mo genügt das Anwärmen der Rohlinge auf eine Temperatur von 1200⁰C bei einer Haltezeit von 2 min. Durch Dichtschmieden der Rohlinge entsteht ein Werkstoff, der auf 60 HR с härtbar ist und dessen andere Eigenschaften dem Verwendungsfall entsprechen·

Claims

Erfindungsanspruch

Luftverdüstes glühgefrischtes Eisenpulver für die Herstellung von vergütbaren Formteilen durch Schmieden eines ohne nennenswerte Sinterung angewärmten, gepreßten Rohlings, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver schmelzmetallurgisch mit einem ausschließlichen Mo-Gehalt von 0,2 bis 2,0% legiert ist und einen gebundenen C-Gehalt aufweist, der zwischen 0,2% und dem C-Gehalt des geschmiedeten Formteiles liegt.