DE1962495C3

DE1962495C3 - Verfahren zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte

Info

Publication number: DE1962495C3
Application number: DE1962495A
Authority: DE
Inventors: K Motoyoshi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1969-12-12
Publication date: 1975-10-23
Also published as: DE1962495B2; DE1962495A1; FR2027598A1; SE376856B; US3698877A; GB1259550A

Description

ao

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte, hoher Festigkeit und hoher Wärmebeständigkeit.

Pulvermetallurgisch werden Metallpulver in immer weiteren Gebieten zur Herstellung von Maschinentei- as len verpreßt, geformt und gesintert. Von den Eisenmaterialien sind die Systeme Fe-C, Fe-Cu-C, Fe-Ni-C und Fe-Ni-Cu-C die wichtigsten Zusammensetzungen, Für besondere Zwecke gibt es außerdem rostfreie Stähle, beispielsweise aus der Reihe Fe-Cr und Fe-Cr-Ni, sowie elektromagnetische Materialien, beispielsweise aus der Reihe Fe-P und Fe-Si. Die Dichte, die Zusammensetzung der Legierungen und die Wärmebehandlung wird entsprechend den Gebrauchserfordernissen variiert, um auf diese Weise die mechanische Festigkeit und die physikalische Beschaffenheit in gewünschter Weise zu ändern.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Sinterprodukte wurde der Zusatz von Mn, Mo, W und ähnlichen Komponenten zu den vorstehend angegebenen Systemen untersucht. Die pulvermetallurgisch hergestellten Sinterkörper können für die Anwendung von leichten statischen Belastungen bis zu schweren dynamischen Belastungen vorgesehen sein und unter besonderen Umständen werden auch hohe Anforderengen hinsichtlich Wärmebeständigkeit und Abnützungsbeständigkeit gestellt.

Chromstähle mit einer hohen Zugfestigkeit und einer hohen Wärmebeständigkeit, die im großen Umfang zum Maschinenbau verwendet werden, konnten bis jetzt noch nicht zufriedenstellend r>"h ^metallurgisch hergestellt werden. So lieferten Versuche zur Herstellung von gesinterten Chromstählen keine Werkstoffe mit höherer Dichte als 6,8 g/cm³. Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen hoher Dichte wird das gesinterte Material in einer Form zusammengepreßt, wobei die Poren oder Spalten im Gefüge des Sinterkörpers zum Zusammenbrechen gebracht werden.

wendet wird, ist die Kohlenstoffkonzentration in den so hergestellten Produkten zwischen der Oberfläche und dem Mittelteil verschieden und es kann keine gleichförmige Legierung erhalten werden. Außerdem erfordert die Karburierung einen wesentlichen Zeitaufwand.

Im einzelnen erfolgte die Herstellung von Sinterlegierungen des Typs Fe-Cr-C bisher nach folgenden Verfahren:

1. Mischverfahren:

Die Pulver von Fe, Cr und C wurden miteinander im gewünschten Verhältnis vermischt, unter Druck geformt und dann gesintert. Bei diesem Verfahren ist eine Einheitlichkeit des Gefüges aufgrund der Oxydation von Cr während des Sinterverfahrens und der Bildung von Chromkarbid durch Umsetzung zwischen Cr und C schwierig zu erhalten, so daß kein gesintertes Material von hoher Dichte erhalten werden kann.

2. Legierungspulververfahren:

Ein Legierungspulver aus Fe-Cr-C mit dem gewünschten Verhältnis der Bestandteile wird als Ausgangsmaterial gepreßt und gesintert. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der niederen Verpreßbarkeit des Legierungspulvers und in der unbefriedigenden Zunahme der Dichte während der Sinterung.

Bei einer Abwandlung dieses Verfaiuens wird ein Legierungspulver aus Fe-Cr verwendet, welches mit pulverförmigem C im gewünschten Verhältnis gemischt wird. Jedoch verbleibt die Schwierigkeit der Verpreßbarkeit auch bei diesem Verfahren und die unzureichende Diffusion des C ergibt ein uneinheitliches Gefüge.

3. Es wird das bei der gewöhnlichen Schmelzstahlherstellung verwendete Ferrochrompulver verwendet und das Pulver mit Fe-Pulver und C-PuI-ver vermischt, geformt und gesintert. Obwohl das Ferrochrompulver Chrom in einer Menge von 60 bis 65% enthält, ist es im «-Bereich von »klebriger« Art, so daß ein feines Pulver hiervon schwierig zu erhalten ist. Wenn infolgedessen dieses Pulver mit Fe-Pulver und C-Pulver vermischt und gesintert wird, ist ein einheitliches Gefüge auf Grund der unzureichenden Legierung nicht zu erhalten und auch die Dichte bleibt niedrig. Die maximale Dichte beträgt etwa 6,7 g/cm³ und die mechanische Festigkeit ist niedrig.

In der DT-PS 21 58 109 ist ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von zur weiteren Verarbeitung bestimmten Körpern auf Eisen, Nickel- und/ oder Kobaltbasis mit einem Gehalt an Chrom, Molybdän od. dgl. beschrieben, wobei die Komponenten der herzustellenden Sinterkörper einzeln vermählen und miteinander vermischt werden und das so erhaltene Pulvergemisch gesintert wird. Ferner ist in der US-PS

Gesinterte Chromstähle auf Basis der Legierung 60 29 20 958 ein ähnliches Verfahren zur pulvermetallur-Fe-Cr-C haben jedoch einen hohen Widerstand gegen- gischen Herstellung von Chromstahl des Typs

über Verformung, so daß das vorstehend beschriebene Rekompressionsverfahren nicht angewendet werden kann. Zur Herstellung eines gesinterten Chromstahls mit einer Dichte von oberhalb 6,8 g/cm³ müßte, wie bei der Herstellung von gesinterten rostfreien Stählen, das gesinterte Fe-Cr-Material einer Karburierung unterworfen werden. Wenn jedoch dieses Verfahren ange-Fe-Cr-Ni beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte, der an die Dichte vergossener Stähle fast heranreicht.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte ist dadurch

gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Sigma-Pulver im Gefüge aufgefüllt und dis Dichte innerhalb eines

•ines Teüchendurchmessers von 20 μηι (40% Chrom, kurzen Zeitraumes erhöht

Rest Eisen), Kohlenstoffpulver eines Teilchendurchmes- _Der Teüchendurchmpüser des in der Fe-Cr-Legiesers von 1 bis 2 μΐη. Eisenpulver und gegebenenfalls rung verwendeten σ-Pulvers beeinflußt die Dichte der Pulver von weiteren Legierungselementen sowie einem 5 Sinterkörper stark, da C zugesetzt wird GleitmittelineinerVibrations-oderKugelmühlefeinge- Wenn nämlich der durchschnittliche Teilchendurchmahlen wird, bis das σ-Pulver einen Teilchendurchmes- messer des y-Pulvers etwa 20 μπι beträgt, können die ser von weniger als 15 μπι erlangt, und d*ß die Mi- Poren nicht geschlossen werden und die maximale schung gepreßt und gesintert wird. Dichte kann den Wert von 6,8 g/cm³ nicht übersteigen. Es wurde gefunden, daß nach dem Verfahren gemäß io Wenn jedoch der durchschnittliche Teilchendurchder Erfindung em gesinterter Chromstahl von hoher messer des σ-Pulvers weniger als 10 μπι beträgt, kann Dichte, nämlich von mehr als 7,2 g/cm³, der außerdem die Dichte des gesinterten Fe-Cr-C-Werkstoffs am eine hohe Zugfestigkeit, hohe Wärmebeständigkeit mehr als 7,2 g/cm^s erhöht werden, und hohe Abnutzungsbeständigkeit aufweist, erhalten Diese Tatsache läßt sich im einzelnen wie folgt wird. 15 erläutern: Ein σ-Pulver mit einem durchschnittlichen Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen üb- Teilchendurchmesser von etwa 20 μπι, Fe-Pulver. liehen Verfahren zur Herstelluns von gesinterten C-Pulver und eine geeignete Menge eines Gleitmittels, Chromstählen wird beim erfindungsgemäßen Verfah- wie Stearinsäure oder Zinkstearat, werden so zusamren eine intermetallische Verbindung von Fe-Cr im mengemengt, daß das gewünschte Zusammensetzungsff-Bereich verwendet, die brüchig ist und leicht durch ao verhältnis erhalten wird. Das Gemenge wird dem gleichirgendein übliches Mahlverfahren pulverisiert werden zeitigen Vermischen und Mahlen in einer Vibrationskann. oder einer Kugelmühle unterworfen. Nur dadurch wird Insbesondere wird das σ-Pulver zunächst erhalten, das σ-Pulver auf einen durchschnittlichen Teilchenindem eine Legierung des Typs Fe-Cr (40% Chrom) durchmesser von weniger als 10 μπι verkleinert. Zu bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 800⁰C 25 diesem Zeitpunkt bedeckt das Schmiermittel die Obergetempert wird. Die dabei erhaltene σ-Phase wird dann fläche der Pulver und dient zur Verhinderung der zu feinen Pulverteilchen einer Größe von weniger als exothermen Oxydation dieser Pulver auf Grund der 10 μπι pulverisiert und mit einer geeigneter: Menge an Zunahme der spezifischen Oberfläche. Wenn diese PuI-Fe-Pulver und Kohlenstoffpulver vermischt. Vermischung gepreßt und gesintert wird, erfolgt die Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeich- 30 Diffusion der Fe-, Cr- und C-Atome in ausreichendem nung näher erläutert; die Maße und ein feines Gefüge wird im Sinterkörper er-

F i g. 1, 2 und 3 sind Schemazeichnungen des Ge- halten.

füges gesinterter Chromstähle gemäß der Erfindung; Weiterhin können, wie üblich, in der erfmdungsge-F i g. 4 zeigt als Kurvendarstellung die Härte als maß hergestellten Legierung Legierungselemente, wie Funktion der Temperatur, wobei der gesinterte Chrom- 35 Ni, Mo, Mn, Si, W, Al, Ti, V, Cu u. dgl., zugesetzt sein, stahl gemäß der Erfindung als Ventilsitzring mit dem- um die mechanischen und physikalischen Eigenschafjenigen aus einem üblichen Material verglichen ist; ten zu verbessern.

F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung Versuchser- Zur weiteren Verbesserung der mechanischen und gebnisse, die erhalten wurden, wenn erfindungsgemäß physikalischen Eigenschaften kann der Sinterkörper hergestellte Sinterkörper in einem Motor angewendet 40 einem Kaltschmiede- oder Heißschmiedeverfahren werden, und die oder einer Kalibrierbehandlung unterworfen werden. Fig. 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12 zeigen mikroskopi- Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Ersehe Aufnahmen, die das Gefüge erfindungsgemäß läuterung der Erfindung, hergestellter Chromstähle darstellen.

Vor der Sinterung besteht der Preßkörper aus dem in 45 B e i s ρ i e 1 1 F i g. 1 gezeigten Gemisch aus dem σ-Pulver, Fe-Pulver und C-Pulver. Der Preßkörper wird in Wasser- Pulver mit folgender Zusammensetzung wurden nach Stoffatmosphäre gesintert. In F i g. 2 ist das Gefüge des zwei Verfahrensweisen hergestellt, nämlich a) durch ein Sinterkörpers nach Sinterung bei 1200⁰C während übliches mechanisches Mischverfahren und bj durch 1 Stunde gezeigt. Die Matrix besteht aus einer Fe-C- 50 ein Misch- und Mahlverfahren gemäß der Erfindung, Legierung und das σ-Pulver aus FeCr ist innerhalb wodurch das σ-Pulver bis auf eine Teilchengröße von dieser Matrix verteilt. Das Gefüge nach einer Sinterung weniger als 10 μπι zerkleinert wurde, bei 1300⁰C während 1 Stunde ist in F i g. 3 gezeigt,
wo die σ-Phase verschwunden ist und ein einheitliches

Gefüge, das kristalline Matrices derFe-Cr-C-Legierung 55 "-Pulver (40 %Cr; Teilchendurch- 20 /_a

enthält, erhalten wurde. Der Grund für das Verschwin- messer etwa 20 μπι)

den der σ-Phase ist bis jetzt nicht klar. Es wird jedoch _Fe._Pulver Teilchendurchmesser 80 %

angenommen, daß die Oxidschicht an der Oberflache 20 μπι der ursprünglichen σ-Pulverteilchen durch das sich

ausdehnende Volumen zu dem Zeitpunkt, wo die σ- 6o Kohlenstoffpulver (1οΪ5 2μΐτι) 0,5% Phase in die «-Phase übergeführt wird, zerstört wird
und die Metallatome des σ-Bereiches mit den Matrices,

die den σ-Bereich umgeben, in Berührung kommen. Dieses Pulvergemisch wurde mit 5 t/cm² verpreß

Weiterhin nimmt auf Grund der Diffusion der Cr-Atome und die Preßkörper in einer hochreinen Atmosphän in das Fe der Prozentsatz an Cr in der Matrix allmäh- 6₅ bei 1300⁰C während 1 Stunde gesintert. Die charakte

lieh zu, wodurch die Matrix von der y-Phase in die ristischen Werte der dabei erhaltenen zwei Arten voi

«-Phase überführt wird. Durch die Zunahme des Sinterkörpern sind in nachfolgender Tabelle 1 aufge

Volumens zu diesem Zeitpunkt werden die Poren führt.

Tabelle

Verfahren	Dichte des PreDkörpers g/cm³	Dichte des Sinterkörpers g/cm^s	Zugfestigkeit kp/mm^J	Dehnung %	Rockwell C-Härte
(1) übliches Verfahren (2) erfindungsgemäß ..	6,20 6,17	6,43 7,42	69,5 104,3	1,0 2,0	12 33

Bei der Untersuchung des Gefüges der Sinterkörper wurde festgestellt, daß nach (1) verhältnismäßig große Poren, wie aus F i g. 6 ersichtlich und nach (2) lediglich einige sehr kleine Poren, wie aus F i g. 7 ersichtlich, verblieben. Der Chromstahl nach (1) bestand aus grobem Martensit, der Chromstahl nach (2) aus feinem Martensit. Der Unterschied ist auf die unterschiedliche Teilchengröße der σ-Puiver in beiden Fällen zurückzuführen.

Beispiel 2

Mischpulver mit den nachfolgenden Zusammensetzungen wurden unter Verwendung eines handelsüblichen Ferrochrompulvers Nr. 2(68 % Cr) und σ-Pulvers (40% Cr) hergestellt, so daß ein Gehalt der Elemente an Fe-5Cr-0,5C erhalten wurde.

Teilchen-Probe A: durchmesser

Ferrochrompulver .. 150 μπι 12,7%

Fe-Pulver 150 μΐη 86,8 %

Kohlenstoffpulver .. 1&5 2μΐη 0,5%

Probe B:

σ-Pulver weniger als ΙΟμίη 20,0%

Fe-Pulver 150μπι 79,5%

Kohlenstoffpulver .. 1 bis 2 μπι 0,5%

Die Proben A und B wurden vermischt und in einer Vibrationsmühle bis zu einem Ausmaß gemahlen, daß das darin enthaltende σ-Pulver einen Teilchendurchmesser von weniger als 10 μπι aufwies; beide Proben wurden vollständig unter den gleichen Bedingungen behandelt, nämlich in Metallformen bei einem Druck von 5 t/cm^a verpreßt und in hochreiner Atmosphäre bei 1300⁰C während 1 Stunde gesintert. Die Charakteristika der beiden gesinterten Legierungen sind in nachfolgender Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle

	Dichte des Preßkörpers g/cm³	Dichte des Sinterkörpers g/cm³	Zugfestigkeit kp/cm^l	Dehnung %	Rockwell-C-Härte
Probe A Probe B (erfindungs gemäß)	6,5 6,3	6,7 7,5	65 92	0,5 3,5	10 60

Die Mikrogefüge der beiden Arten der Sinterkörper sind in den F i g. 8, 9, 10 und 11 wiedergegeben. Von diesen Wiedergaben zeigt F i g. 8 die Cr-Konzentration in der Probe A unter Anwendung eines Röntgenstrahlmikroanalysators und F i g. 9 eine gewöhnliche photomikroskopische Wiedergabe des Gefüges der Probe A. Aus diesen Wiedergaben läßt sich deutlich die Ausscheidung von Cr erkennen und es wird auch das gewöhnliche Perlitferrit-Gefüge beobachtet. Die F i g. 10 zeigt die Cr-Konzentration in der Probe B gemäß der Erfindung, die durch den Röntgenstrahlmikroanaiysator erhalten wurde. Auf dieser Wiedergäbe zeigt sich deutlich, daß die Cr-Elemente einheitlich innerhalb der Probe verteilt sind. Die F i g. 11, die die mikroskopische Wiedergabe des Gefüges der Probe B zeigt, ergibt, daß diese aus einem dichten Martensit-Gefüge besteht, worin einige kleine runde Poren verteilt sind. Auf Grund dieses Gefüges zeigen Dichte und Festigkeit der erfindungsgemäß gesinterten Probe höhere Werte.

Beispiel 3

Unter Verwendung von σ-Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μπι und Fe-Pulver wurde ein Gemisch aus Fe-5Cr hergestellt. Dem Gemisch wurde weiterhin C-Pulver in einer Menge von 0,5% bzw. 1,0% zugesetzt. Die dabei erhaltenen Gemenge aus Fe-5Cr und 0,5% bzw. 1,0% C-Pulvei wurden mit 1 % eines Gleitmittels, beispielsweise Zinkstearat, versetzt und dann in einer Vibrationsmühle vermischt und gemahlen, bis das darin enthaltene σ-Pulver einen Teilchendurchmesser von weniger al: 10 μπι aufwies. Die Proben wurden dann in Metall formen bei 5 t/cm² Druck gepreßt und in einer hoch reinen Atmosphäre in einem Temperaturbereich voi 1250 bis 1300⁰C während 1 Stunde erhitzt.

Die drei Arten erfindungsgemäß hergestellter Chrom stähle wurden mit üblichen gesinterten Eisenlegierun gen verglichen; die Ergebnisse sind in Tabelle: enthalten.

Tabelle 3

Zusammensetzung	Dichte g/cm'	Zugfestigkeit kg/mm¹	Dehnung %	Rockwellhärte	Herstellungsverfahren
Fe-5Cr Fe-5Cr-0,5C Fe-5Cr-l,0C Fe-2Cu-l,0C Fe-4Cu-2Ni-lC Fe-2Cu Fe-3Cu-2Ni Fe-3Cu-5Ni Fe-3Ni-0,5 Mn-O₁SC ..	7,52 7,47 7,42 6,82 6,87 7,20 7,20 7,20 7,70	67,6 91,8 116,4 46,0 60,0 35,0 42,0 65,0 70,0	5,0 3,5 2,2 2,0 3,0 12,0 6,0 6,5 5,0	RC 50 RC 60 RC 61 RB 85 RB 83 RB 55 RB 64 RB 82 RB 80	erfindungsgemäß \ lmal gepreßt und J lmal gesintert I 2mal gepreßt und Γ 2mal gesintert Sinterkörper heißge schmiedet

Wie sich aus Tabelle 3 ergibt, besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Proben höhere mechanische Festigkeiten als die üblichen gesinterten Eisenlegierungen, die lmal gepreßt und gesintert — in ähnlicher Weise wie erfindungsgemäß — wurden. Die drei Proben, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, zeigen aber auch höhere Zugfestigkeiten, Härten und Dichten als die 2mal gepreßten und gesinterten Werkstoffe. Insbesondere haben erfindungsgemäß hergestellte Proben gleiche Eigeaschaften wie geschmiedete Sinterkörper, die zur Zeit im weiten Umfang verwendet werden. Die hohe Härte der erfindungsgemäß hergestellten Sinterkörj>er ist auf die selbsthärtende Eigenschaft von Cr zurückzuführen, welches ein Martensit-Härtungsgefüge ergibt, das bei der Abkühlung von der Sintertemperatur auftritt. Bei den üblichen gesinterten Eisenlegierungen wurde dieses Gefüge durch ein getrenntes Härtungsverfahren erhalten. Erfindungsgemäß hergestellte Sinterkörper sind besonders vorteilhaft als Bauteile, bei welchen eine starke Verschleißbeständigkeit erforderlich ist

Beispiel 4

Ein σ-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 20 μπι, Fe-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 150 μπι und Kohlenstoffpulver mit einem Teilchendurchmesser von 1 bis 2 μπι wurden im folgenden Verhältnis vermischt und in einer Vibrationsmühle gemahlen, bis der Tcilchendurchmesser des σ-Pulvers auf weniger als 10 μητι verringert war, wobei ein Gemisch mit Fe-2Cr-l,5C erhalten wurde.

σ-Pulver (40% Cr) . 5%

Fe-Pulver (150 Jim) 95%

C-Pulver (lMs2um) 1,5%

Das Pulvergemisch wurde in einer Metallform bei einem Druck von 5 t/cm¹ gepreßt und in einer hochreinen Atmosphäre bei 1250⁰C während 1 Stunde gesintert. Die charalcteristischen Eigenschaften des dabei erhaltenen Sinterköipers waren folgende:

Dichte 7,40 g/cm'

Härte Rockwell B 95

Gefüge Dispersionsgefüge mit sehr

kleinen Carbidkörnern, wie
in Fig. 12 gezeigt .

Der Sinterkörper wurde erneut in einer nichtoxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 950 bis HOO⁰C erhitzt und anschließend heiß geschmiedet. Die Eigenschaften des Schmiedekörpers waren folgende:

as Dichte 7,8 g/cm⁸

Härte Rockwell BIlO und Rockwell

C 35
Gefüge Dispersionsgefüge mit sehr

kleinen Carbidkörnern.

Es ergibt sich aus dem vorstehenden, daß die Dichte der Sinterkörper durch Heißschmieden gesteigert werden kann. Es werden ziemlich ähnliche Eigenschaften erhalten, wie sie nach dem üblichen Schmelz- und Schmiedeverfahren erhalten werden können.

Bei weniger als 0,5 % Cr kann erfindungsgemäß kein merklicher Effekt beobachtet werden, während, falls Cr den Wert von 20% übersteigt, die Verpreßbarkeit des Gemisches abnimmt und keine ausreichend hohe Festigkeit erhalten werden kann. Deshalb sollte σ-Pulver so zugemischt werden, daß ein Cr-Prozentsatz von 0,5 bis 20% erhalten wird.

Hinsichtlich der Misch- und Mahlbedingungen sind, da diese durch die Konstruktion der Mühle, die eingebrachte Pulvermenge, die Größe der Kugeln und deren Anzahl, die Drehgeschwindigkeit der Mühle und die Mahldauer variiert werden, die günstigsten Bedingungen sehr schwierig anzugeben. Deshalb sind die Beziehungen zwischen der Mahldauer, dem Teilchendurchmesser des σ-Pulvers und den charakteristischen Werten des gesinterten Produktes in der folgenden Tabelle 4 zusammengefaßt

55	Tabelle 4	Dichte des Preß körpers g/cm¹	Dichte des Sinter körpers g/cm*	Rock well- härte
Mahl dauer ⁶⁰ Std.	Teilchen- durchmesser des tr-Puivers *\un*	6,74 6,66 6,41 6,34	6,44 7,01 7,20 7,40	ClO C15 C 23 C 33
0 65 3 5 10	durch schnittlich 20 15 12 10

509643/93

Zusammensetzung % Fe-5,0Cr-O,5C ger als derjenige von Sitzringen aus üblichen Werk-Teilchendurchmesser μΐη ... Fe 150, Fe-40Cr20 stoffen. Im Gegensatz zu üblichen Werkstoffen konn·

C-Pulver 1 bis 2 ten im Fall der Sitzringe aus erfindungsgemäß herge-

Preßdruck 5 t/cm² stelltem Sinterstahl eine Verformung der Sitzring«

Sinterung 1250° C, 1 Stunde S auf Grund von Verschleiß und daraus resultierende

Störungen nicht festgestellt werden.

Aus den vorstehenden Ergebnissen zeigt sich, daß . .

die Dichte des Sinterkörpers durch einen Misch- ß e ι s ρ ι e 1 6

und Mahlvorgang erhöht wird, durch den ein Teilchen- Unter Anwendung eines σ-Pulvers mit einem Teil-

durchmesser von etwa 15 μιη beim 7-Pulver erhalten io chendurchmesser von weniger als 10 μπι wurde ein

wird. Wenn während 10 Stunden gemahlen wird, wird Mischpulver eines Schnellarbeitsstahles entsprechend

der Teilchendurchmesser auf 10 μπι verringert und die folgender Zusammensetzung hergestellt:

aus diesem Gemisch erhaltenen Sinterkörper haben σ-Pulver (40 V Cr-Fe) 10 0"/

die hohe Dichte von 7,40. Es ist ein Misch- und Mahl- p_e p_ui_ver oOmn) 69 2V

Vorgang von minimal 3 Stunden notwendig, um den i_{5 w};_Pulver (durchschnittlicher Teil- ''

Teilchendurchmesser des σ-Pulvers auf weniger als chendurchmesser 2 bis 3 μιη) 18,0%

¹ xTrV^emnf ·^Π· ™ μ ν Fe-V-Legierungspulver(50V)

Ähnlich wie bei gegossenem Chromstahl, können 20am 20Y

die Anwendungsgebiete des gesinterten Chromstahls Kohlenstoffpulveridürchscnnittiicher '

entsprechend dem Prozentsatz an Cr, wie folgt, klassi- 20 Teilchendurchmesser 1 bis 2 μπι 0,8 %
fiziert werden:

_,,. rn, ^ *· .· λ. ·, j „τι Das Gemisch wurde in einer Metallform bei einem

0,5 bis 5% Cr: Maschinenbaute.Ie und Werk- _{Dnjck v£m 5 t/cm}* _{ßt und ω dner Temperatur}

zeugstahl d* Verschleißbestan- _YOQ _imo_Q \_n _{einer Schutzatmosphäre w}£_hrend

. u· ,η./ο t^g I ^ L _Λ λ/ 25 1 Stunde gesintert.

5 bis 10% Cr: Maschinenbaustahl, der Ver- _{Die Dichte des} Sinterkörpers betrug 7,90 g/cm" und schleiß-und Warmebestandigkeit _dessen Rockwell-C-Härte 60. Das Mikrogefüge war ,. .. -„ο//- η wi'j ν ■ r\ gegenüber demjenigen eines schmelzmetallurgisch 10 bis 20% Cr: Baustahl, der Korrosions-, Oxy- _hergestellten Schnellarbeitsstahles verändert und entdations- und Wärmebeständig- _{3o hiek} zusammengesetzte Carbide, dispergiert in Austern ι.· A_n _D/ ^ 5^{eit erford}.^ert· nit und vermischt mit Martensit. Die Dispersion der zu-20 bis 40% Cr: Konstruktionsmatenal, das War- _{sammengesetzten} Carbide war sehr gleichmäßig und me- und Oxidationsbeständigkeit _{fem Weiterhin konn}ten die verbliebenen Poren leicht bei hohen Temperaturen erfor- beseitigt werden, indem der Sinterkörper einer zusätz^dert· 35 liehen Schmiede- oder Ziehbehandlung im heißen Zu-Der Prozentsatz an Kohlenstoff liegt im Bereich von stand unterworfen wurde. Abschrecken und Anlassen 0,1 bis 2,5%. konnte ebenfalls durchgeführt werden; der auf diese Beispiel 5 Weise wärmebehandelte Sinterstahl konnte als Schneidwerkzeug verwendet werden.

Es wurden ein erfindungsgemäß hergestellter Chrom- 40 _n .

stahl (Fe-8 Cr-0,5 C), ein Ni-Cr-Gußeisen, welches als B e 1 s ρ 1 e 1 7

üblicher Sitzring, eines Ventils verwendet wird, und ein Ein Pulvergemisch für einen Schnellarbeitsstahl

Gesenkstahl (SKD 1) verglichen und diese Werkstoffe wurde unter Anwendung von feinem σ-Pulver herge-

im Vakuum von etwa 10-²mm Hg erhitzt und deren stellt. Die Zusammensetzung war folgende:

Härte im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 45 σ Pulver (40 V Cr-Fe) 10 0°/

800°C gemessen. Fe-Pulver (20 um) 690V

Die Ergebniese sind in Fig 4 dargestellt. Wie sich _W-Pulver (durchschnittlicher feil- "'

daraus ergibt, zeigten die ubhchen Werkstoffe eine chendurchmesser 2 bis 8 μιη) 6,0%

sigmfikanteVernngerung der Harte bei Temperaturen Fe-Mo-Pulver (50% Mo) 20 μιη ... 10,0%

oberhalb 500°C. Hmgegen war beim erfindungsgemaß 50 _{F v} ρ,,ι™- /₅no/™ ₂n „m 4 η "/

hergestellten Chromstahl «& Härte beträchtlich höher £2taSo£^idiiSiufcte ⁷°

als bei den ubhchen Werkstoffen. Da der Sitznng, ms- Teüchendurchmesser 1 bis 2 μπι) 1,0 %

besondere an der Abgasseite eines Motors, stets einer ⁿ ^/o

hohen Temperatur von mehr als 500⁰C ausgesetzt ist, Die Pulvermischung wurde in einer Metallform bei ist der erfindungsgemäß hergestellte Sinterstahl in die- 55 einem Druck von 3 t/cm² gepreßt und ein Preßkörper

ser Hinsicht weit besser als die üblichen Werkstoffe. von 100 mm Durchmesser und 400 mm Höhe erhalten.

Er wurde in einem Motor als Sitzring verwendet und Der Preßkörper wurde dann in einer Schutzatmo-

einem Standversuch während 200 Stunden unterwor- Sphäre bei einer Temperatur von 1250⁰C während

fen. Das Gewicht der Sitzringe vor und nach dem 1 Stunde gesintert und ein Sinterkörper mit einer Standversuch wurde zur Bestimmung der Wärme- und 60 Dichte von 8,0 g/cm³ und einer Rockwell-C-Härte von

Verschleißbeständigkeit gemessen. Die Ergebnisse 61 erhalten. Das Mikrogefüge und die anschließende

sind in F i g. 5 dargestellt. Wie sich daraus zeigt, ist der Behandlung waren gleich wie beim vorstehenden Bei-

Verschleiß an diesen Sitzringen bemerkenswert niedri- spiel 6.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte, d a d u r c h ge kennzeichnet, daß ein Gemisch aus Sigma-Pulver eines Teilchendurchmessers von 20 pun (40% Chrom, Rest Eisen), Kohlenstoffpulver eines Teilchendurchmessers von 1 bis 2 {im, Eisenpulver und gegebenenfalls Pulver von weiteren Legierungselementen, sowie einem Gleitmittel in einer Vibrations- oder Kugelmühle feingemahlen wird, bis das Sigma-Palver einen Teilchendurchmesser von weniger als 15 μηι erlangt, und daß die Mischung gepreßt und gesintert wird. *5