DE1164676B

DE1164676B - Verfahren zur sintermetallurgischen Herstellung von poroesen Eisenformkoerpern, insbesondere Geschossfuehrungsringen

Info

Publication number: DE1164676B
Application number: DEH20149A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Gerhard Zapf
Original assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Current assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Priority date: 1953-05-02
Filing date: 1954-04-30
Publication date: 1964-03-05

Description

Verfahren zur sintermetallurgischen Herstellung von porösen Eisenformkörpern, insbesondere Geschoßführungsringen Für die sintermetallurgische Herstellung von porösen Eisenformkörpern, insbesondere Geschoßführungsringen, kann bekanntlich sowohl die Einfach- als auch die Doppelpreß- und Sintertechnik angewendet werden. Bei ersterer wird das Pulver mit einem Druck von etwa 2 bis 2,5 t/cm2 verpreßt und der eine Dichte von 5,8 bis 5,9 g/cm3 aufweisende Formling zwischen 1000 und 1200°C gesintert. Die Zugfestigkeit der porös gesinterten Teile beträgt 6 bis 8 kg/mm', und ihre Dehnung etwa 2 bis 3 %. An Geschoßführungsringen hat man nach der Einfachpreß- und Sintertechnik durch Variation der Pulverzusammensetzung und Erhöhung des Preßdrucks (2,5 bis 3,5 t/cm2) bei Dichten von 6,0 bis 6,2 g/cm3 eine Zugfestigkeit von 9 bis 15 kg/mm2 und eine Dehnung von 3 bis 4°/0 erreicht. Bekannt ist auch, Elektrolyteisenpulver, das bei einer Feinheit von <0,06 mm im Anlieferungszustand ein Füllgewicht von 2,9 bis 3,15 g/cm3 besitzt, zunächst bei 850°C unter Wasserstoff' viermal je 1 Stunde reduzierend zu glühen, mit Drücken von jeweils etwa 2 t/cm2 vor- und auf eine Dichte von 6,01 g/cm3 nachzupressen und den Formling bei 850 bzw. 1250°C fertigzusintern. Auch die in dieser Weise erzeugten Ringe besaßen bei einer Dichte von 6,07 g/cm3 und einer Zugfestigkeit von 11,4 kg/mm2 nur eine Dehnung von 4,3 °/o. Schließlich sind nach der Doppelpreßtechnik aus Elektrolyteisenpulver erzeugte Formteile bekannt, die bei Vor- und Nachpreßdrücken von 4 bis 6 t/cm2 und Sinterdichten von 6,93 bzw. 7,33 eine Zugfestigkeit von 20,8 bis 24,1 kg/mm2 und eine Dehnung von 13,4 bzw. 23 % aufweisen. Sie sind ihrer großen Dichte wegen aber für viele Zwecke, insbesondere für Geschoßführungsringe, nicht brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, poröse Eisenformkörper, d. h. Formteile entsprechend geringer Dichte, insbesondere Geschoßführungsringe, herzustellen, die bei einer Zugfestigkeit von 9 bis 15 kg/mm', eine große, mehr als 8 % betragende Dehnung aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur sintermetallurgischen Herstellung von porösen Eisenformkörpern, insbesondere Geschoßführungsringen einer Festigkeit von etwa 9 bis 15 kg/mm2 und einer Dehnung von mehr als 8 % durch Doppelpressen und Doppelsintern von Eisenpulver mit Preßdrücken von etwa 2 t/cm2 in der ersten und etwa 2,5 t/cm2 in der zweiten Stufe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein technisch reines Eisenpulver großer Feinheit, von dem durch ein DIN-Sieb einer Maschenweite von 0,10 mm etwa 95 % und durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,06 mm etwa 80 % hindurchgehen, zunächst durch bekanntes reduzierendes Glühen bei 800 bis 1100°C zum Zusammenbacken gebracht, das Agglomerat alsdann auf Teilchen von schwammartiger Struktur und einem Füllgewicht von 2,3 bis 2,6 g/em3. zerkleinert, dieses Pulver zu einem Formling mit einer Dichte von 5,4 bis 5,6 g/cm3 gepreßt, der Formling bei 650 bis 950°C gesintert, nach dem Erkalten seine Dichte durch Nachpressen auf nur etwa 5,8 bis 6,0 g/cms erhöht und der Formling danach bei 850 bis 1350°C fertiggesintert wird.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugten Eisenformlinge, insbesondere Geschoßführungsringe, weisen trotz ihrer geringen Dichte und entsprechender Porosität bei einer Zugfestigkeit von über 9 und bis zu 15 kg/mm2 eine Dehnung auf, die mehr als 10 und bis zu etwa 16 °/a, d. h. mehr als das Vierfache der bei porösem Sintereisen bisher zu erzielenden Dehnung beträgt. Dieses Ergebnis beruht in erster Linie auf der Vorbehandlung des Ausgangspulvers. Es kommt nämlich darauf an, daß ein zunächst sehr feines Pulver hoher Reinheit, vorzugsweise Elektrolyteisenpulver, das im Ausgangszustand eine Fülldichte von etwa 2,9 bis 3,15 g/cm3 besitzt, beim reduzierenden Glühen zum Zusammenbacken gebracht und danach, z. B. durch Aufbrechen und Zerkleinern des Agglomerats in einem Desintegrator, so weiterbehandelt wird, daß die schwammige Struktur des agglomerierten Pulvers erhalten bleibt. Dann ergibt sich ein hochreines Ausgangspulver mit einer Fülldichte von nur 2,3 bis 2,6 g/cm3, das im Doppelpreß- und Sinterverfahren mit mäßigen Preßdrücken von etwa 1,5 bis 2,5 t/cm2 auf poröse Fertigteile überraschend hoher Dehnung verarbeitet werden kann.
Nachstehend sei das Verfahren nach der Erfindung an Ausführungsbeispielen mit dem bekannten Verfahren zur Herstellung poröser Eisenformkörper verglichen 1. In zwei voneinander unabhängigen Versuchsreihen wurde Elektrolyteisenpulver einer Korngröße von <0,06 mm viermal je 1 Stunde in Wasserstoff reduzierend geglüht und die entstehenden Pulverkuchen nach jeder Reduktion im Backenbrecher und Kollergang zerkleinert. Nach der vierten Reduktion besaß das Pulver eine Fülldichte von 3,00 g/cm3. Es wurde nun zu einem Makrozerreißstab eines spezifischen Gewichtes von 5,34 g/cm3 vorgepreßt, der Stab 1 Stunde lang bei 850°C in Wasserstoff vorgesintert, auf ein spezifisches Gewicht von 6,0 g/cm3 nachgepreßt und bei 1250°C in Wasserstoff 2 Stunden lang fertig gesintert. Es ergaben sich folgende Werkstoffkennwerte:

Spezifisches Zugfestigkeit Bruch-

Versuch Gewicht dehnung

g/cm3 kg,'mm2

1 6,00 11,8 5,2

2 6,10 10,7 6,2

2. In zwei weiteren, von einander unabhängigen Versuchsreihen wurden Makrozerreißstäbe nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt: Elektrolyteisenpulver <0,06 mm wurde bei 950°C 1 Stunde lang in Wasserstoff geglüht, der Pulverkuchen in einem Desintegrator (Zahnscheibenmühle) auf ein Pulver von schwammartiger Struktur mit einer Fülldichte von 2,5 g/cm3 zerkleinert, zu einem Stab eines spezifischen Gewichtes von 5,5 g/cm3 vorgepreßt, der Stab bei 950°C 1 Stunde lang in Wasserstoff gesintert, auf ein spezifisches Gewicht von 6,0 g/cm3 nachgepreßt und bei 1250°C in Wasserstoff nachgesintert. Danach ergaben sich folgende Werkstoffkennwerte:

Spezifisches Zugfestigkeit Bruch-

Versuch Gewicht dehnung

g/cm3 kg/mm? °/o

1 6,00 11,8 11,1

2 6,10 12,4 16,5

Man erkennt, daß die beim Verfahren nach der Erfindung zu erzielenden hohen Dehnungswerte des porösen Werkstoffs von den Zerkleinerungsbedingungen des reduzierend geglühten Elektrolytpulvers abhängen, die so sein müssen, daß die schwammige Struktur des Agglomerats weitgehend erhalten bleibt, was in dem geringen Füllgewicht (2,3 bis 2,6 g/cm3) des weiterzuverarbeitenden Pulvers zum Ausdruck kommt. Zur Erhöhung ihrer Korrosionsbeständigkeit können die nach der Erfindung hergestellten Formkörper phosphatisiert und/oder zur Verringerung ihres Reibungskoeffizienten einer Oxydation durch Behandeln mit Wasserdampf oder einer Imprägnierung mit Schwefel unterworfen werden. Das Imprägnieren der gesinterten Formkörper mit Schwefel kann durch Eintauchen der Formkörper in eine dünnflüssige, 120 bis 160°C heiße Schwefelschmelze geschehen, zweckmäßig im Vakuum.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur sintermetallurgischen Herstellung von porösen Eisenformkörpern, insbesondere Geschoßführungsringen, einer Festigkeit von etwa 9 bis 15 kg/mm' und einer Dehnung von mehr als 8 % durch Doppelpressen und Doppelsintern von Eisenpulver mit Preßdrücken von etwa 2 t/cm2 in der ersten und etwa 2,5 t/cm2 in der zweiten Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß ein technisch reines Eisenpulver großer Feinheit, von dem durch ein DIN-Sieb einer Maschenweite von 0,10 mm etwa 95°/o und durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,06 mm etwa 80 % hindurchgehen, zunächst durch bekanntes reduzierendes Glühen bei 800 bis 1100°C zum Zusammenbacken gebracht, das Agglomerat alsdann auf Teilchen mit schwammartiger Struktur und einem Füllgewicht von 2,3 bis 2,6 g/cm3 zerkleinert, dieses Pulver zu einem Formling mit einer Dichte von 5,4 bis 5,6 g/cm3 gepreßt, der Formling bei 650 bis 950°C gesintert, nach dem Erkalten seine Dichte durch Nachpressen auf nur etwa 5,8 bis 6,0 g/cm3 erhöht und der Formling danach bei 850 bis 1350°C fertiggesintert wird.
2. Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von nach Anspruch 1 hergestellten Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgesinterten Formkörper phosphatiert werden.
3. Verfahren zur Verminderung des Reibungskoeffizienten von nach Anspruch 1 oder 2 hergestellten Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgesinterten Formkörper einer Oxydation durch Behandlung mit Wasserdampf oder einer Imprägnierung mit Schwefel unterworfen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren der gesinterten Formkörper mit Schwefel im Vakuum erfolgt durch Eintauchen der Formlinge in eine dünnflüssige, 120 bis 160°C heiße Schwefelschmelze. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 300 699, 376 396, 608 122, 813 599, 859 226; österreichische Patentschrift Nr. 163 605; britische Patentschrift Nr. 689 349; R. K i e f f e r und W. H o t o p , Sintereisen und Sinterstahl, 1948, S. 222 bis 226, 326 bis 328, 341, 371, 369 bis 371; F. S k a u p y , Metallkeramik, 4. Auflage, 1950, S. 104, 105, 242.