DE2112944A1 - Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenstaenden nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren - Google Patents

Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenstaenden nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren

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DE2112944A1
DE2112944A1 DE19712112944 DE2112944A DE2112944A1 DE 2112944 A1 DE2112944 A1 DE 2112944A1 DE 19712112944 DE19712112944 DE 19712112944 DE 2112944 A DE2112944 A DE 2112944A DE 2112944 A1 DE2112944 A1 DE 2112944A1
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iron
manganese
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DE19712112944
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Chipping Campden
Ridout Philip James
Matty Michael Thomas
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Description

Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenständen nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren (Zusatz zu Patent STr. 1 207 634)
Die Erfindung betrifft Pulvermischungen zur Herstellung von Stalilgegenständen nach pulvermetallurgischen Verfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Modifikation der in dem Hauptpatent beschriebenen Metallpulverinischungen.
In dem Hauptpatent sind Pulvermischungen der folgenden Zusammensetzung beschrieben:
1,0 - 5,0 Gew.$ Nickel 0,1-2,0 " Mangan 0,1 - 5,0 " 0,1 - 1,0 " Rest
Molybdän
Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit,
Eisen und die üblichen Verunreinigungen
In dem Hauptpatent ist angegeben, daß die einzelnen, die Miπchung bildenden Pulver aus elementaren Metallen oder
1098 4 1/1254
aus Legierungen von zwei oder mehreren, jedoch nicht allen, der in dem herzustellenden Stahl gewünschten Metalle bestehen können.
Es wurde nun gefunden, daß ein alle in der vorstehend aufgeführten Pulvermischung genannten Metalle enthaltendes vorlegiertes Pulver in Mischung mit anderen Pulvern, wie sie zur Bildung der gewünschten elementaren Zusammensetzung erforderlich sein können, zur Herstellung von Stahlgegenständen mit für viele Verwendungszwecke ausreichenden mechanischen Eigenschaften verwendet werden kann. -
Gemäß der Erfindung enthält eine Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenständen nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren die folgenden legierungsbildenden Elemente:
1,0 - 4,9 Gew.$ Nickel
0,1-2,0 " Mangan
0,1 - 5,0 " Molybdän
0,1-1,0 " Kohlenstoff (Graphit)
Rest Eisen und die üblichen Verun
reinigungen
Ein Bestandteil dieser Mischung besteht dabei aus einer Nickel, Mangan, Molybdän und Eisen enthaltenden pulverförmigen Legierung.
Die Nickel, Mangan, Molybdän und Eisen enthaltende pulverförmige Legierung, die nachstehend "vorlegiertes Pulver" genannt wird, kann die legierenden Elemente in jedem geeigneten Mengenverhältnis enthalten, so daß man bei Mischung mit geeigneten Zusätzen eine Pulvermischung mit einer in den vorstehend angegebenen Bereich fallenden Zusammensetzung erhält; vorzugsweiee wird jedoch
109841/1254
_ TC. _
eine sogenannte "niedrige Legierung" verwendet, in welcher mindestens der Nickelgehalt wesentlich unterhalb der vorstehend angegebenen Anteile liegt. Ein handelsübliches Beispiel für ein vorlegiertes im Rahmen der Erfindung verwendbares Pulver besitzt eine nominelle Zusammensetzung von Ni (1,9$), Mn (0,3$), Mo (0,65$), G (0,02$) und Fe (97.13$).
Die Zusätze, welche die Pulvermischung auf die gewünschte ele mentare Zusammensetzung bringen sollen, können jede geeignete Form besitzen, z.B. pulverförmige Elemente sein; bevorzugt wird jedoch der Gewichtsprozentgehalt jedes der elementaren Bestandteile durch Zusatz der folgenden Verbindungen in der erforderlichen Menge zu der Mischung erhöht:
Nickel Nickelcarbonyl oder jedes feinteilige Nickelpulver mit einer Teilchengröße bis zu etwa 10 Mikron.
Mangan Ferromanganpulver, welches vollständig darch ein B.S.S. (British Standard Specification) 300 mesh-Sieb mit einer Öffnungsgröße von
ρ
Mikron hindurchgeht.
Es kann auch ein Mangancarbonatpulver verwendet werden.
Molybdän Molybdän- oder Ferromolybdänpulver, das vollständig durch ein B.S.S. 300 mesh-Sieb hindurchgeht.
Weiches Eisenpulver, das vollständig durch ein
BAD ORJOINAL
109841/1254
B.S.S, 100 mesh-Sieb mit einer Öffnungsgröße yon
152 Mikron hindurchgeht und wovon 75 i° durch ei:
B.S.S. 200 mesh-Sieb mit einer Öffnimgsgröße von 76 Mikron2 und 50 g durch ein B.S.S. 300 mesh-Si hindurchgehen.
Ein kleiner Anteil des Eisengehalts kann durch das gleiche Gewicht eines oder mehrerer anderer Elemente ersetzt werden, welche die Zugfestigkeit und die Duktilität der aus der Pulvermischung hergestellten Gegenstände nicht nachteilig heeinflussen. Die so ersetzte Eisenmenge übersteigt nicht 5 g des Gesamtgewichts der Mischung, Es folgt eine Aufstellung von Elementen, die zugesetzt werden können, wobei die Zahlen in Klammern die obere Grenze angeben: Al (Ig), B (0,3g), Co (5$), Cu (5g), Mg (Ig), lib und/oder Ta {Mo), P (0,3g), Si (lg), Ti (lg), W (4g), V (0,3g), Zr (0,6g), Se (O,6g), Pb (O,5g).
Zur Herstellung eines Stahlgegenstands werden die Pulver in den gewünschten Mengen abgewogen und dann gründlich bis zur Erzielung einer homogenen Mischung gemischt. Zu diesem Zeitpunkt können Gleitmittel, z.B. Paraffinwachs, Stearate oder andere dem Fachmann bekannte, in den gewünschten Anteilen zugesetzt werden. Die Mischling kommt dann in eine Form mit der Gestalt des herzustellenden Gegenstands und wird unter einem Druck von vorzugsweise mindestens 3 150 kg/cm gepreßt. Das verdichtete Pulver wird dann in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von vorzugsweise zwischen 1 100 und 1 400° C se lange erhitzt, bis eine Sinterung erfolgt ist, was in der Regel mindestens etwa 30 Minuten dauert. Beispiele für geeignete nicht-oxidierende Atmosphären sind Mischungen aus 75 g Wasserstoff und 25 g Stickstoff oder 70 g Wasserstoff, 25 $ Kohlenmonoxid und 5 g Stickstoff.
BAD ORIGINAL 1098A1/1254
Ein Vergleich der mechanischen Eigenschaften eines aus der erfindungsgemäßen Pulvermischung hergestellten Stahlgegenstands mit den Eigenschaften eines aus der PulVermischung gemäi3 dem Hauptpatent erhaltenen Stahlgegenstands ist in der nachstehenden Tabelle 1 enthalten. In dieser Tabelle "bedeutet der in der ersten Spalte vorangestellte große Buchstabe A, daß die Testprobe aus Pulvern der elementaren Metalle hergestellt wurde und der vorangestellte Buchstabe B bedeutet, daß die Mischung ein vorlegiertes Pulver mit der nominellen Zusammensetzung ITi (1,9 ^), Mn (0,3 #), Mo (0,65$), C (0,02#) und Pe (97.15$) enthält, und zwar zusammen mit den vorstehend genannten bevorzugten Zusätzen, um den gewichtsprozentualen Anteil jedes elementaren Bestandteils der Mischung auf den in der Tabelle angegebenen Wert zu bringen. Beide Gruppen von Proben wurden unter identischen Verfahrensbedingungen hergestellt, d.h. die Sintertemperatur betrug 1 140° G und die Sinterzeit 45 Minuten.
Tabelle 1 Mn Mo Koh
len
stoff
(Gra
phit)		 I1Ji s en
U.
Verun
reini
gungen		 Zug
festig
keit 2
kg/cm		 Dehnung
nrozentuale Zusammensetzung 0,5
0,5		 0,5
0,5		 0,9
0,9		 Rest
It		 5 418
6 756		 5,5
2,5
Mi
schung
ITo.		 Ni 0,5
0,5		 2,0
2,0		 0,5
0,5		 Rest
π		 6 646
7 686		 5,0
5,0
A1
B1		 2,0
2,0		 0,5
0,5		 1,0
1,0		 0,6
0,6		 Rest
Il		 7 717
9 639		 5,0
5,0
A2
B2		 4,9
4,9		 0,5
0,5		 2,0
2,0		 0,9
0,9		 Rest
Il		 7 245
8 995		 5,0
5,0
A5
B5		 4,9
4,9
A4
B4 		4,9
4,9
109841/1254
BAD ORIGINAL
Aus. Tabelle 1 ist ersichtlich, daß bei Herstellung unter den angegebenen Bedingungen die Zugfestigkeit einer au3 der erfindungsgemäßen Pulvermischung hergestellten Probe besser ist als diejenige von aus Pulvermischungen gemäß dem Hauptpatent hergestellten Proben. Nur im !Falle der mit BI angegebenen Probe wird diese Erhöhung der Zugfestigkeit auf Kosten einer geringen Dulctilitätseinbuße erzielt.
In Tabelle 2 sind weitere erfindungsgemäße Pulvermischungen und die mechanischen Eigenschaften von daraus hergestellten Gegenständen angegeben. Alle Mischungen enthalten das gleiche, vorstehend beschriebene vorlegierte Pulver und alle Testproben wurden durch Sintern bei 1 140° G währen(i 45 Minuten hergestellt.
Tabelle .2
prozentuale ' Mn Mo Susammensetzung !Eisen
U.
Verun
reini
gungen		 Zug
festig
keit ρ
kg/cm		 Dehnung
Mi
schung
No.		 I
Ni		 0,30 2,00 Koh
len
stoff
(Gra
phit)		 Rest 5 292 3,5
1 1,87 0,30 2,00 0,80 Rest 6 048 3
2 2,12 0,30 2,00 0,80 Rest 7 024 3
3 3,12 0,30 2,00 0,80 Rest 8 520 . 3
4 4,12 0,30 0,65 0,80 Re 3 t 5 276 3,5
5 1,7-
2,0		 0,30 2,00 0,80 Rest 4 378 4 -
6 1,87 0,30 2,00 0.50 Rest 4 929 3,5
7 2,12 0,30 2,00 0,50 Rest 5 937 3
8 3,12 0,30 2,00 0,50 Rest 7 182 3
9 4,12 0,30 0,65 0,50 Rest 5 622 3,5
10 1,7-
LiziL.		 0,50
BAD ORIGINAL
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Ein aus der Pul Vermischung gemäi3 der Erfindung herge~ s teilt er gesintex'ter Gegenstand kann bei Drücker, "bis zu etwa 9 450 kg/cm zur Erhöhung seiner Festigkeit und Zähigkeit oder zur Erzielung einer besseren Ahmessungs~ genauigkeit noch nachgepreßt werden. Der so erhaltene Preßling kann dann nochmals "bei einer Temperatur Ms zu 1 400 0 in einer geeigneten Atmosphäre gesintert verden.
Die gesinterten oder nachgepreßten Gegenstände können auf übliche Weise einer Wärmebehandlung, wie sie für Schweißstähle üblich ist, unterworfen werden und sie können nach üblichen Methoden einsatzgehärtet, elektroplattiert, phosphatiert oder mit einem eindiffundierten Chromüberzug versehen v/erden.
109841/1754
BAD ORIGINAL

Claims (14)

Patentansprüche
1. PulVermischung jsur Herstellung von Stahlgegenständen nach bekannten pulverraetallurgisehen Verfahren gemäß Patent 1 207 634, bestehend aus:
1,0 - 4,9 Gew.f .Wickel 0,1 - 2,0 Gew.^ Mangan 0,1 - 5,0 Gcw.$ Molybdän 0,1 - 1,0 Gew.^ Kohlenstoff (Graphit)
Rest Eisen und den üblichen Verunreinigungen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Bestandteil der Mischung aus einer JJiekel, Mangan, Molybdän und Eisen enthaltenden pulverförmigen legierung besteht.
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der angegebenen Bereiche durch die folgenden ersetzt sind:
2,0 * 4,9 Gew.$> Nicke! 0,1 - 1,0 Gew.^ Mangan 0,1 - 2,0 ßew.$ Molybdän
3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung eines oder mehrere Pulver aus elementares Bficköl, Mangan, Molybdän oder Eisen enthält, '
4« Mischung nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet t dags sie pulverförmiges filckelcarbonyl enthält«
109841/12S4
5. Mischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ITickelearbonylpuhrer eine Teilchengröße von bis zu 10 Mikron "besitzt.
6. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekeimzeichnet, daß sie pulverförmiges Ferromangan enthält.
7. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie pulverförmiges Ferroniolybdän enthält.
8. Mischung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die pulverförmige Ferrolegierung durch ein Sieb mit e;
geht.
ο mit einer lichten Maschenv/eite von 53 Mikron hindurch-
9. Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Vorlegierung skomponente der Mischung Nickel, Mangan, Molybdän und Eisen in folgenden Anteilen enthält:
Fickel 1,9 Gew.Yo
Mangan 0,3 Gew.$
Molybdän 0,65 Gew.fo
Kohlenstoff 0,02 Ge*r.$
Eisen (und übliche
Verunreinigungen) Rest
10. Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eisen in einer Menge bis zu 5 der gesamten Mischung durch ein gleiches Gewicht aus einem oder mehreren der nachstehenden pulverförmigen Elemente ersetzt ist: "Aluminium höchstens 1
BAD ORIGINAL 109841/175'♦
Bor höchstens 0,3-Gew.$, Chrom höchstens 5 Gew.
Kupfer höchstens 5 Gew.^, Magnesium höchstens 1 Nioh und/oder !Tantal höchstens 4 Gew. ^, Phosphor höchsten* 0,3 Gew.$, Silicium höchstens 1 Gew.?&, Titan höchstens 2 Gew.$, Wolfram höchstens 4 Gew.^j, Vanadin höchstens 0,3 Gew.^, Zirkon höchstens 0,6 Gew.95, Selen höchstens 0,6 Gew.# und Blei höchstens 0,5 Gew.^.
11.Verfahren zur Herstellung eines Stahlgegenstands aus einer Mischung gemäß einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung unter einem Druck von mindestens 3 150 kg/cm in die gewünschte Perm preßt, den Preßling aus der Form ausstößt und dann in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre "bei einer •Temperatur zwischen
30 Minuten erhitzt.
Tenroeratur zwischen 1 100 und 1 400 C mindestens
12.Verfahren nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling 45 Hinuten auf 1 140° C erhitzt wird.
13.Verfahren na~h Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nioht-oxidierende Atmosphäre aus etwa 75 $> Wasserstoff und 25 # Stickstoff "besteht.
14.Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, da.durch gekennzeichnet, daß die nicht-oxidierende Atmosphäre aus etwa 70 'fo Wasserstoff, 25 c/o Kohlenmonoxid und 5 $ Stickstoff besteht.
PAD ORIGINAL
109841/1754
DE19712112944 1970-03-18 1971-03-17 Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenstaenden nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren Pending DE2112944A1 (de)

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