DE1077235B

DE1077235B - Process for the production of alloyed sintered steels

Info

Publication number: DE1077235B
Application number: DED26591A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Werner Hotop; Dr-Ing Friedrich Benesovsky
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1957-10-07
Filing date: 1957-10-07
Publication date: 1960-03-10

Description

Verfahren zur Herstellung von legierten Sinterstählen Weitgehend dichte Sinterstähle zu erzeugen, ist eine Aufgabe, die sich seit der Forderung der. Technik nach gesinterten, hochfesten und dabei zähen Maschinen- und Geräteteilen stellt. Durch die üblichen pulvermetallurgischen Maßnahmen wie Erhöhung des Preßdruckes, Verlängerung der Sinterzeit, Anwendung von sinterfreudgen Ausgangspulvern und Legierungszusätzen gelingt es meist nicht, das angestrebte Ziel zu erreichen, ohne die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung in Frage zu stellen.Process for the production of alloyed sintered steels Largely dense Producing sintered steels is a task that has been ongoing since. technology for sintered, high-strength and at the same time tough machine and device parts. Through the usual powder metallurgical measures such as increasing the pressing pressure, Extension of the sintering time, use of easy-to-sinter starting powders and alloy additives it is usually not possible to achieve the desired goal without profitability to question the production.

Ein einfacher Weg, zu dichten Sinterkörpern zu gelangen, ist die Anwendung einer flüssigen Phase beim Sintern, die durch-niedrigschmelzende Zusätze oder durch herbeigeführte Eutektikumbildung erzeugt wird. In der Eisenpulvermetallurgie sind in diesem Sinne Zusätze von Phosphor und Kupfer sowie auch von niedrigschmelzenden Eutektika von beispielsweise Nickel-Chrom-Kohlenstoff- oder Mangan-Chrom-Kohlens.tofF-Legierungen mit gewissem Erfolg versucht worden. Die schmelzflüssige Phase wirkt hierbei im Sinne einer Zusammenführung der einzelnen Pulverpartikel.A simple way to get to dense sintered bodies is to use them a liquid phase during sintering, the through-low-melting additives or through induced eutectic formation is generated. In iron powder metallurgy are In this sense, additions of phosphorus and copper as well as low-melting points Eutectics of, for example, nickel-chromium-carbon or manganese-chromium-carbon alloys has been tried with some success. The molten phase acts here in the The sense of bringing the individual powder particles together.

Bei der Sinterurgg von -C#isen-i\Tickel-Aluminium-Dauermagnetlegierungen haben sich Zusätze von Ferrobo,r als zweckmäßig erwiesen. Diese äußerst geringen Zusätze in der Größenordnung von weniger als 0,31/o Bor haben aber nur die Wirkung einer Desoxydation und damit einer Reinigung der Kornoberflächen, wodurch eine Verbesserung der magnetischen Werte erreicht wird. Eine flüssige Phase tritt hierbei nicht in Erscheinung. Die Verwendung von größeren Zusätzen von Ferrobor zur Herstellung dichter Sinterstähle unter Ausnutzung der Bildung flüssiger Phasen (Boreutektikum) ist zwar wirksam, allerdings unter Versprödung des Stahles. Auch bei der Herstellung von Chrom-Nickel-Sinterstählen.etwa von der Art der 18/8-Stähle ist Ferrobor wirksam, wobei gleichzeitig die desoxydierende Wirkung des Bors ausgenutzt wird.At the Sinterurgg of -C # isen-i \ Tickel aluminum permanent magnet alloys Additions of Ferrobo, r have proven to be useful. These extremely minor Additions in the order of magnitude of less than 0.31 / o boron only have the effect a deoxidation and thus a cleaning of the grain surfaces, whereby an improvement the magnetic values is achieved. A liquid phase does not occur here Appearance. The use of larger additions of ferroboron to make it denser Sintered steels using the formation of liquid phases (Boreutectic) is true effective, but with embrittlement of the steel. Even in the production of Chromium-nickel sintered steels, for example of the 18/8 steel type, ferroboron is effective, at the same time the deoxidizing effect of boron is used.

Ein Zusatz von 2°/o Ferrobor mit einem Borgehalt von etwa 11% wirkt in hohem Maße dichtesteigernd, gleichzeitig aber auch versprödend. Härte und Festigkeit nehmen zu, Dehnung und Schlagfestigkeit dagegen in starkem Maße ab.An addition of 2% ferroboron with a boron content of about 11% is effective to a large extent increasing density, but at the same time also embrittling. Hardness and strength increase, elongation and impact resistance, on the other hand, decrease significantly.

Die Erfindung beruht demgegenüber auf der überraschenden Erkenntnis, daß ternäre Nickel-Chrom-Bor-Legierungen als Zusätze zum Ausgangspulver für legierte Sinterstähle, insbesondere solche, die Chrom, Nickel, Molybdän, Mangan einzeln oder zu mehreren enthalten, dichte- und festigkeitssteigernd wirken und gleichzeitig meist die Zähigkeit erhöhen, jedenfalls aber nicht herabsetzen.In contrast, the invention is based on the surprising finding that ternary nickel-chromium-boron alloys as additives to the starting powder for alloyed Sintered steels, especially those containing chromium, nickel, molybdenum, or manganese individually contained in several, increasing density and strength and at the same time usually increase the toughness, but in any case not reduce it.

Gemäß der Erfindung wird die Vorlegierung in der Zusammensetzung von 70 bis 75"/o Nickel, 15 bis 20"% Chrom, 3 bis 5 % Bor und gegebenenfalls geringfügigen Gehalten an Silizium, Eisen und Kohlenstoff verwendet. Sie wird auf dem Schmelzwege hergestellt. Die bei relativ niedrigen Temperaturen schmelzende Legierung ist korrosionsbeständig und vor allem hart, so daß sie sich leicht zerkleinern und pulvern läßt. Sie wird dem Ausgangspulver als gepulverte Vorlegierung zugemischt, wie dies aus der pulvermetallurgischen Technik an sich bekannt ist.According to the invention, the master alloy is in the composition of 70 to 75 "/ o nickel, 15 to 20"% chromium, 3 to 5% boron and possibly minor Used in held silicon, iron and carbon. It will melt manufactured. The alloy, which melts at relatively low temperatures, is corrosion-resistant and above all hard, so that it can be easily crushed and powdered. she will mixed with the starting powder as a powdered master alloy, as is the case with powder metallurgy Technology is known per se.

Die durch Schmelzen gewonnene Vo.rlegierung enthält Eisen, Silizium und Kohlenstoff als herstellungsbedingte Verunreinigungen. Sie betragen für Silizium bis zu 5°/o, für Eisen bis zu 3.%_und Kohlenstoff bis zu 0,5 0/0.The pre-alloy obtained by melting contains iron and silicon and carbon as manufacturing impurities. They are for silicon up to 5%, for iron up to 3% and carbon up to 0.5%.

Als besonders zweckmäßig bat sich die Verwendung einer Vorlegierung mit etwa 72% Nickel, etwa 18% Chrom, etwa 4% Bor, etwa 3% Silizium, etwa 2% Eisen und etwa 0,3% Kohlenstoff erwiesen.The use of a master alloy turned out to be particularly useful with about 72% nickel, about 18% chromium, about 4% boron, about 3% silicon, about 2% iron and about 0.3% carbon.

Die Vorlegierung wird in Mengen von 2 bis 10% zugesetzt. Als Ausgangspulver für die legierten Sinterstähle kommen in Frage einerseits praktisch unlegierte Eisenpulver wie Carbänyleisenpulver oder sogenannte technische Eisenpulver und andererseits legierte Stahlpulver wie Chrom-Nickelstahl-Pulver, die durch interkristalline Korrosion oder Verdüs.ung entsprechender Schmelzen gewonnen sind. Das Ausgangspulver kann in an sich bekannter Zusammensetzung vorgesehen werden, so z. B. mit 17 bis 19 % Chrom, 10 bis 12% Nickel, 2 bis 3 % Mölybdän, Rest Eisen, mit den üblichen, durch die- Herstellung bedingten Verunreinigungen an Phosphor und Schwefel. Je nach der Herstellung kann auch Kohlenstoff vorhanden sein. Als Ausgangspulver können im Sinne des oben Dargelegten beispielsweise auch solche mit 18 bis 2011/o Chrom, 8 bis 100/a Mangan, Rest Eisen, mit den üblichen Verunreinigungen verwendet werden. Selbstverständlich müssen die einzelnen Gehalte des Vorlegierungspulvers und des Ausgangspulvers in der Pulvermischung aufeinander abgestimmt werden, um zur gewünschten Endanalyse zu gelangen.The master alloy is added in amounts of 2 to 10%. As starting powders for the alloyed sintered steels, on the one hand, practically unalloyed iron powders such as carbonyl iron powder or so-called technical iron powders and, on the other hand, alloyed steel powders such as chromium-nickel steel powder, which are obtained through intergranular corrosion or atomization of corresponding melts. The starting powder can be provided in a known composition, such. B. with 17 to 19% chromium, 10 to 12% nickel, 2 to 3% Mölybdän, Remainder iron, with the usual phosphorus and sulfur impurities caused by the production. Depending on the manufacturing process, carbon may also be present. In the sense of what has been set out above, for example, those can also be used as the starting powder 18 to 2011 / o chrome, 8 to 100 / a manganese, Remainder iron, can be used with the usual impurities. Of course, the individual contents of the pre-alloy powder and the starting powder in the powder mixture must be coordinated with one another in order to achieve the desired final analysis.

Die Sinterung der Pulvermischungen, die vorzugsweise im Vakuum vorzunehmen ist, erfolgt im Temperaturbereich von 1000 bis 1300° C. Die Sinterdatier beträgt im allgemeinen 1 bis 2 Stunden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei Verwendung von Eisen als Ausgangspulver etwa 1 Stunde bei etwa 1100° C und bei Verwendung von Chrom-Nickel-Stahl-Pulvern etwa 2 Stunden bei etwa 1250° C zu sintern.The sintering of the powder mixtures, which is preferably carried out in a vacuum takes place in the temperature range from 1000 to 1300 ° C. The sintering date is generally 1 to 2 hours. It has been found to be convenient in use of iron as the starting powder for about 1 hour at about 1100 ° C and when using Sinter chrome-nickel-steel powders for about 2 hours at about 1250 ° C.

Die gesinterten Endwerkstoffe können bei Zusätzen der Vorlegierung im oberen Bereich der Grenzen zwischen 2 und 10% fast theoretische Dichte erreichen. Sie sind somit praktisch porenfrei. Mit steigenden Zusätzen der Vorlegierung in den angegebenen Grenzen nehmen gleichzeitig Härte und Zugfestigkeit zu, die Endlegierungen bleiben dabei aber ausgesprochen zäh. Dehnung und Schlagfestigkeit nehmen nur geringfügig ab. Als besonders wirksam haben sich Zusätze von 3 bis 4% der Vorlegierung erwiesen.The sintered end materials can with additions of the master alloy almost reach theoretical density in the upper range of the limits between 2 and 10%. They are therefore practically pore-free. With increasing additions of the master alloy in the specified limits increase hardness and tensile strength at the same time, the end alloys but remain extremely tough. Elongation and impact resistance only increase slightly away. Additions of 3 to 4% of the master alloy have proven to be particularly effective.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten legierten Sinterstähle, insbesondere solche, Chrom, Nickel, Molybdän, Mangan, einzeln oder z u mehreren enthalten, beispielsweise vom Typus der 18/8-Chrom-Nickel-Stähle, haben neben hoher Härte, Festigkeit und Zähigkeit die Eigenschaft, korrosionsbeständig und zunderfest zu sein. Sie eignen sich daher besonders als Werkstoffe zur Herstellung von hochfesten Maschinen- und Geräteteilen und können dort Anwendung finden, wo es auf gute Korrosions-und Zunderbeständigkeit bei hoher Verschleißfestigkeit ankommt.The alloys produced by the method according to the invention Sintered steels, especially those made of chromium, nickel, molybdenum, manganese, individually or z u contain several, for example of the 18/8 chrome-nickel steel type In addition to high hardness, strength and toughness, the property is corrosion-resistant and to be resistant to tinder. They are therefore particularly suitable as materials for production of high-strength machine and device parts and can be used wherever Good corrosion and scaling resistance combined with high wear resistance are important.

Claims

PATENT CLAIMS_ 1. A process for the production of alloyed sintered steels, in particular those which contain chromium, nickel, molybdenum, manganese individually or in groups, using a pre-alloy, characterized in that the powder mixture consists of a powdered pre-alloy 15 to 20% chromium, 3 to 5% boron, up to 5% silicon, up to 3 0/11 irons, up to 0.5% carbon, Balance 70 to 7511 / o nickel,

is added.

2. The method according to claim 1, characterized in that the master alloy in a composition of about 7211 / o nickel, about 18% chromium, about 40/0 boron, about 3% silicon, about 211 / o iron and about 0.311 / o carbon

is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the master alloy in amounts of 2 to 10% of a starting steel powder 11n of known composition 16 to 18% chromium, 7 to 9% nickel and Remainder iron

is added with the usual impurities.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the master alloy in amounts of 2 to 1011 / o from a starting steel powder of per se known composition 17 to 190/0 chrome, 10 to 12% nickel, 2 to 3% molybdenum, Remainder iron,

is added with the usual impurities.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the master alloy in amounts of 2 to 10% of a starting steel powder of per se known composition 18 to 20 ° / o chromium, 8 to 10% manganese, Remainder iron,

is added with the usual impurities.