DE1279332B

DE1279332B - Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Genauteilen aus Stelliten oder stellitaehnlichen Legierungen

Info

Publication number: DE1279332B
Application number: DES80990A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Reinstadler
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Current assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Priority date: 1962-08-18
Filing date: 1962-08-18
Publication date: 1968-10-03
Also published as: GB1032106A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4WW®S PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C22c

Deutsche KL: 40 b -1/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 79 332.7-24 (S 80990)

18. August 1962

3. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Genauteilen aus Steinten oder stellitähnlichen Legierungen unter Verwendung einer pulverisierten Vorlegierung und eines Metallpulvers oder Metallpulvergemisches.

Unter Steinten versteht man gegossene kohlenstoffhaltige Legierungen, die aus Karbiden des Wolframs, Molybdäns, Chroms, Titans, Vanadins, Tantals, Niobs und Siliziums sowie aus Kobalt und/oder Nickel bestehen. Eisen bildet nicht mehr die Grundlage solcher über dem Schmelzfluß erzeugter Legierungen; es tritt hier bis zu etwa 15 % als karbidischer Restbestandteil auf. Die Stellite zeichnen sich durch hohe Verschleiß- und Warmfestigkeit aus und weisen eine gute Beständigkeit gegen Korrosion, Erosion und Verzunderung auf.

Derartige Stellitlegierungen sind aus den britischen Patentschriften 779 949, 800 343 und 890 286 bekannt.

Gegossene Stellite sind meist sehr spröde; die spanlose oder spanabhebende Bearbeitung stellitischer Gußstücke bereitet daher erhebliche Schwierigkeiten, die man dadurch zu umgehen versucht, daß man einem hohen Verschleiß unterliegende Gegenstände, wie Ventilkegel und Ventilsitzringe, mit einer stellitischen Auftragsschweiße versieht. Der Nachteil des Auftragsschweißens besteht jedoch darin, daß sich der für die Werkstoffeigenschaften wesentliche Kohlenstoffgehalt beim Schweißen mit Elektroden in starkem Maße, aber auch beim Schweißen mit einer Gasflamme, ändert.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist man dazu übergegangen, Genauteile aus Steinten auf pulvermetallurgischem Wege unter Verwendung von über den Schmelzfluß erzeugten zerkleinerten Stellitlegierungen herzustellen. Dabei stellte sich aber heraus, daß sich derartige Pulver auch bei Anwendung preßerleichternder Zusätze und hoher Preßdrücke nicht zu Sinterrohlingen verformen lassen. Aus diesem Grunde hat man die Formkörper aus einem die metallischen Komponenten enthaltenden Pulvergemisch gepreßt und nach dem Sintern aufgekohlt. Auf diese Weise ließen sich zwar einwandfreie Preßrohlinge herstellen, doch traten beim Sintern insofern erhebliche Schwierigkeiten auf, als die sauerstoffaffinen Bestandteile der Formkörper besonders hohe Anforderungen an die Reinheit der Sinteratmosphäre stellen und das Sintern daher im Vakuum durchgeführt werden muß. Weitere Schwierigkeiten ergaben sich beim Aufkohlen, da übliche Salzbäder wegen der erforderlichen Karburierungstemperatur nicht benutzt

Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Genauteilen aus Steinten oder
stellitähnlichen Legierungen

Anmelder:

Sintermetallwerk Krebsöge G. m. b. H.,

5608 Krebsöge

Als Erfinder benannt:

Rudolf Reinstadler,

5608 Radevormwald-Bergerhof

werden konnten und sich Salzreste in den Poren der

ao Formkörper festgesetzt hätten.

Beim Aufkohlen von im Vakuum gesinterten Formkörpern aus der Gasphase lassen sich zwar die erforderlichen Karburierungstemperaturen erreichen, doch liegt der Taupunkt der auf den erforderlichen

a5 Kohlenstoffgehalt eingestellten Gase so hoch, daß die sauerstoffaffinen Metalle des Formkörpers oxydieren. Die dabei entstehenden Metalloxyde bilden mit den Legierungspartnern niedrigschmelzende Phasen, die in Form von Ausschmelzungen oder Schmelzperlen in Erscheinung treten.

In der britischen Patentschrift 890 286 ist bereits das Erschmelzen einer die Komponenten des Stellits enthaltenden Vorlegierung im Vakuum oder unter Schutzgas sowie das Vakuumsintern beschrieben. Bekannt ist nach R. Kief f er und W. Hotop, »Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe«, 1943, S. 15, auch, die über den Schmelzfluß erzeugte Vorlegierung so einzustellen, daß sie einer spröden intermetallischen Verbindung entspricht und sich mithin leicht zerkleinern bzw. mahlen läßt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die mit der großen Sauerstoffaffinität einzelner Komponenten der Stellite, wie beispielsweise Chrom, Wolfram und Silizium, verbundenen Schwierigkeiten beim Sintern zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem das Sintern nicht mehr im Vakuum oder unter einem Schutzgas extrem hoher Reinheit durchgeführt werden muß. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Lehre, die in hohem Maße sauerstoffaffinen Komponenten der Stellite bereits im Schmelzfluß in stabile Metallkarbide zu überführen.

809 619/481

. ' ^; Beispiel 2 -S /„Γ '

Es soll ein Stellit derZussenmensetzung

Nickel '..".' 30,00%

Chrom -....,. .\.' 25,51%

Wolfram'''::'..T........ 2,88%

Molybdän 1,31%

- Silizium ..'. 2,88%

Mangan..'. 1,17%

Eisen 1,89%

Kohlenstoff 0,72%

Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß in
der Vorlegierung zumindest die Karbidbildner mit
hoher Sauerstoffaffinität, wie Chrom, Wolfram und
Silizium, als Karbide vorliegen und die über den
Schmelzfluß erzeugte und zu Pulver einer Korngröße 5
unter 0,15 mm zerkleinerte Vorlegierung mit dem zu
einem Pulver' unter 0,002 mm Korngröße zerkleinerten Anteil der nichtkarbidbildenden Metalle, z. B.
Nickel- und/oder Kobaltpulver, gemischt, die
Mischung in bekannter Weise zu einem Formkörper io
gepreßt und dieser in Schutzgas technischer Reinheit
bei einer Temperatur gesintert wird, die unter der
Schmelztemperatur seiner Legierungsbestandteile hergestellt werden, liegt. . .. ----■■■·--■-----^:-"■·-■■ Zu-diesem Zweck-wird überdea Schmelzfliiß eine

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfah- 15 Vorlegierung der Zusammensetzung ren auf durch Pressen und Sintern zu Genauteilen
zu verarbeitende Pulvermischungen angewandt, die
zu 30 bis 90% aus dem Pulver der :Nichtkarbidbildner bestehen und zu 70 bis .10% aus dem Pulver
einer über dem Schmelzfluß erzeugten Vorlegierung, 20
die außer 0,5 bis 5 % Kohlenstoff die Karbidbildner,
des Stellits, beispielsweise Wolfram, Molybdän,
Chrom, Titan, Eisen und Silizium enthält.

Ein Teil der Nichtkarbidbildner, z. B. des Nickels
und/oder Kobalts, kann aber auch bereits in der 25. erzeugt. 45% eines aus dieser Vorlegierung bestehen·? über den Schmelzfluß erzeugten Vorlegierung ent- den Pulvers werden mit 25% Kobaltpulver und 30% halten sein. --

Die nach der Erfindung zur Herstellung von Genauteilen aus Stelliten oder Stellitlegierungen zu verwendenden Pulvermischungen der beschriebenen Art las- 3<> sen sich mit den üblichen Preßdrücken und den in der Pulvermetallurgie gebräuchlichen Werkzeugen ohne Schwierigkeit auch zu komplizierten Formkörpern verpressen. Bei der schmelzmetallurgischen Herstellung der Vorlegierung werden die oxydationsempfindlichen Metalle, wie Chrom, Wolfram und Silizium, unter Bindung an Kohlenstoff zu Karbiden umgesetzt. Diese Metallkarbide sind so stabil und gegen Oxydation unempfindlich, daß die aus der Pulvermischung hergestellten Preßlinge in Schutzgas technischer Reinheit gesintert werden können.

Folgende Beispiele erläutern das Verfahren nach der Erfindung.

Kobalt 19,20%

Chrom ........... Γ... 56,70% '

Wolfram ............. 6,40%

Molybdän 2,90%

Silizium 6,40%

Mangan .;.. 2,60%

Eisen 4,20%

Kohlenstoff , .... 1,60%

Nickelpulver gemischt, zu Formkörpern verpreßt und die Formkörper zu Genauteilen gesintert.

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Beispiel 1

Es soll auf pulvermetallurgische Weise ein Stellit der Zusammensetzung

Nickel 39,06%

Chrom ·. 25,48%

Kobalt 30,00%

Wolfram 3,27%

Mangan 1,07%

Kohlenstoff 1,12 %

hergestellt werden.

Zu diesem Zweck wird über den Schmelzfluß eine Vorlegierung der Zusammensetzung

Nickel 55,80%

Chrom 36,40%

Wolfram 4,67%

Mangan 1,53%

Kohlenstoff 1,60 %

erzeugt. 70% eines aus dieser Vorlegierung bestehenden Pulvers werden mit 30% Kobaltpulver vermischt. Diese Mischung läßt sich gut verpressen und zu Genauteilen höchster Präzision sintern.

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Claims

Patentansprüche: :

1. Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Genauteilen aus Stelliten oder stellitähnlichen Legierungen unter Verwendung einer pulverisierten Vorlegierung und eines Metallpulvers oder Metallpulvergemisches, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlegierung zumindest die Karbidbildner mit hoher "Sauerstoffaffinität, wie Chrom, Wolfram und Silizium, als Karbide vorliegen und die über den Schmelzfluß erzeugte und zu Pulver einer Korngröße unter 0,15 mm zerkleinerte Vorlegierung mit dem zu einem Pulver unter 0,002 mm Korngröße zerkleinerten Anteil der nichtkarbidbildenden Metalle, z. B. mit Nickel- und/oder Kobaltpulver, gemischt, die Mischung in bekannter Weise zu einem Formkörper gepreßt und dieser in Schutzgas technischer Reinheit bei einer Temperatur gesintert wird, die unter der Schmelztemperatur seiner Legierungsbestandteile liegt. -

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf durch Pressen und Sintern zu Genauteilen zu verarbeitenden Pulvermischungen, die zu 30 bis 90% aus dem Pulver der Nichtkarbidbildner bestehen und zu 70 bis 10% aus dem Pulver einer über dem Schmelzfluß erzeugten Vorlegierung, die außer 0,5 bis 5% Kohlenstoff die Karbidbildner des Stellits, z. B.. Wolfram, Molybdän, Chrom, Titan, Eisen und Silizium, enthält.

3. Verwendung von Vorlegierungen nach Anspruch 2, in denen bereits ein Teil der Nichtkarbidbildner enthalten ist, bei Anwendungen nach Anspruch 2.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr.:779 949, 800 343, 286;
R. Kieff er—W. Hotop, »Pulvermetallurgie und

Sinterwerkstoffe«, Springer-Verlag, Berlin, 1943, S. 15.