DE2220673B2 - Metallische Sinterlegierung, insbesondere Sinterstahllegierung - Google Patents
Metallische Sinterlegierung, insbesondere SinterstahllegierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine metallische Sinterlegierung, insbesondere Sinterstahllegierung aus einem aus
Metall und Legierungsbestandteilen und/oder einem Legierungspulver bestehenden Gemisch, welches verpreßt
und gesintert, gegebenenfalls kalt oder warm nachverdichtet wird.
Es ist bekannt, legierte Sinterstähle aus Eisenpulver, Kohlenstoff und Legierungselementen in metallischer
Form, oder aber aus Legierungspulver, d. h. eine in der chemischen Zusammensetzung fertige Legierung
in pulverisiertem Zustand, wie sie z. B. durch Verdüsen entsprechend legierter Schmelzen gewonnen
werden kann, herzustellen.
Es sind nach dem Sinterverfahren hergestellte Karbidhartlegierungen
bekannt (deutsche Auslegeschriften 2000257 und 2 008 197), die Karbide der Elemente
der 4., 5. und 6. Gruppe des Periodensystems der Elemente in hochgekohlter Form enthalten. Bei
Legierungen dieser Art werden die hochgekohlten Karbide als Härteträger zugegeben.
Andererseits ist es bekannt (österreichische Patentschrift 247 891), zur Herstellung legierter
Schnellarbeitstähle nach dem pulvermetallurgischen Verfahren sogenannte eta-Karbide als Legierungskomponenten zu verwenden. Bei diesen Karbiden
handelt es sich um zwei Metalle enthaltende Doppelkarbide. Sie sind intermediäre Phasen mit begrenztem
Homogenitätsbereich vom Strukturtyp M6C. Aus Chrom und Mangan aufgebaute eta-Karbide sind
nicht bekannt und überdies strukturtheoretisch nicht möglich.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Chrom und/oder Mangan enthaltende Legierungen
auf pulvermetallurgischem Wege herzustellen, die in ihren Eigenschaften, beispielsweise hinsichtlich
ihrer Zähigkeit, den schmelzmetallurgisch hergestellten chrom- und/oder manganlegierten
Stählen gleichkommen und somit die herkömmlichen wenig duktilen Sinterlegierungen übertreffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer metallischen Sinterlegierung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß das Gemisch 0,5 bis 50% an Karbidzusätzen enthält, die vollständig oder überwiegend
aus kohlenstoffarmen Chrom- und/oder Mangankarbiden und/oder Mischkarbiden dieser Elemente vom
Strukturtyp M23C6, M7C1 oder M3C bestehen, wobei
1S M Chrom oder Mangan und C Kohlenstoff bedeutet.
Gegenüber dem Stand der Technik enthält die erfindungsgemäße Legierung im vorliegenden Zusammenhang
neuartige Karbidtypen, welche kristallographisch gegenüber den bekannten hochgekohlten
Karbiden und den bekannten eta-Karbiden eindeutig abgrenzbar sind. Treten die kohlenstoffarmen Karbide
der Elemente Chrom und Mangan im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre nebeneinander in der
Legierung auf, so bilden sie einen homogenen Mischkristall mit einem den Ausgangskarbiden isomorphen
Gitter.
Durch das Zulegieren der eine hohe Sauerstoffaffinität
besitzenden Elemente Chrom und Mangan in Form von Karbiden des erfindungsgemäß verwendeten
Strukturtyps gelingt es, die nachteiligen Oxidationen zu vermeiden und damit die Porosität bzw. den
Anteil der oxydischen Verunreinigungen zu reduzieren.
Gegenüber den bekannten hochgekohlten Karbiden der Elemente Chrom und Mangan konnte bei den
erfindungsgemäß legierten Karbiden dieser Elemente die Löslichkeit in der Metallmatrix erheblich verbessert
werden.
Die erfindungsgemäße Legierung eignet sich für die
üblichen Verwendungsarten von Baustählen, Werkzeugstählen, Ventilstählen od. dgl., aber auch bei
Verwendung einer Nichteisenmatrix, beispielsweise zur Herstellung von dynamisch hochbelastbaren, korrosionsbeständigen
und hochtemperaturfesten Konstruktionswerkstoffen.
Die erfindungsgemäße Legierung wird durch Pressen und Sintern des Gemisches aus Metall oder legiertem
Metallpulver, insbesondere Eisen- oder Stahlpulver, Legierungspulver und aus den gekennzeichneten
Karbiden, wobei gegebenenfalls weitere Legierungselemente zugegeben werden, hergestellt und kann
durch eine nachfolgende Kalt- oder Warmverformung, wie z. B. Kalibrieren, Heißpressen, Gesenkschmieden,
Strangpressen od. dgl. zur Herstellung von hochdichten Formkörpern verwendet werden.
Zur Beeinflussung bestimmter Eigenschaften der Sinterlegierung werden erfindungsgemäß Karbidzusätze
gemäß den Unteransprüchen 2 bis 5 vorgeschlagen.
So Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen
erläutert, wobei die Prozentangaben Gewichtsprozente bedeuten.
Ein Gemisch aus Eisenpulver und 2% Chrom-Mangan-Mischkarbidpulver (Cr : Mn im Verhältnis
1/1,25) wurde unter Zusatz von 0,5% Preßhilfsmittel zu einem Vorformkörper mit einer Dichte von 6,5 g/
cmJ verpreßt und während 30 Minuten bei 1200" C
gesintert. Der verpreßte und gesinterte Vorformkörper erreichte eine Dichte von 7,1 g/cm1 und eine Brinellhärte
HB 2,5/187,5 von 150 kp/qmm.
Der Sinterkörper wurde anschließend im Gesenk verformt, wobei die Dichte auf 7,79 g/cm3 und die
Brinellhärtc HB 2,5/187,5 auf 250 kp/qmm anstieg.
Ein Gemisch aus legiertem Eisenpulver (1,6% Nikkei) und 2% Chrom-Mangan-MischkarbidpulveT
(Cr: Mn im Verhältnis 1 :(),3) unter Zusatz von 0,05 Kohlenstoff und 1 % Preßhilfsmittel wurde zu einem
Vorformkörper mit einer Dichte von 6,0 g/cm1 verpreßt und bei 1250° C während 30 Minuten gesintert.
Die Dichte des Sinterkörpers betrug 6,8 g/cm3, die Brinellhärte HB 5/5 100 kp/qmm. Der Sinterkörper
wurde mit einem Druck von 7 t/qcm bei 1150° C auf
eine Dichte von 7,76 g/cm1 nachgepreßt. Die Legierung wies bei einer Brinellhärte HB 2,5/187,5 von
230 kp/qmm eine Zugfestigkeit von 87 kp/qmm auf.
Ein Gemisch aus Eisenpulver, 12% Nickelpulver und 10% Chrom-Mangan-Mischkarbidpulver
(Cr: Mn im Verhältnis 1:1) wurde unter Zusatz von 1 % Preßhilfsmittel zu einem Vorformkörper mit einer
Dichte von 6,3 g/cm3 verpreßt und bei 1200° C während
60 Minuten auf eine Dichte von 7,0 g/cm1 gesintert. Der Formkörper wurde anschließend im Gesenk
in zwei Verformungsschritten auf eine Enddichte von 7,97 g/cm1 kompaktiert. Die Zugfestigkeit der Legierung
betrug 75 kp/qmm.
Ein Gemisch aus Stahlpulver (0,5% Mn, 0,4% Si) und 20% Chromkarbid mit Gehalten an Molybdän
ίο und Vanadin (Cr:Mo:V im Verhältnis 18:1:0,1)
wurde unter Zusatz von 1 % Preßhilfsmittel zu einem Vorformkörper mit einer Dichte von 6,1 g/cm3 verpreßt
und bei 1230° C während 30 Minuten auf eine Dichte von 6,9 g/cm3 gesintert. Der Sinterkörper
wurde mit einem Druck von 6 bis 8 t/qcm bei 1200° C auf eine Dichte von 7,66 g/cm3 nachgepreßt. Die Legierung
wurde auf 56 HRc vergütet.
Ein Gemisch aus Eisenpulver, 7% Chrom-Mangan-Mischkarbid (Cr: Mn im Verhältnis 1:1) und
20% einer pulverisierten Ferromanganlegierung (75 % Mn, 5 % N) wurde unter Zusatz von 1,5 % Preßhilfsmittel
zu einem Vorformkörper mit einer Dichte von 6,2 g/cm1 verpreßt und bei 1180° C 60 Minuten
gesintert. Der Sinterkörper wurde im Gesenk umgeformt und anschließend kalt kalibriert. Bei einer Enddichte
von 7,75 g/cm1 betrug die Zugfestigkeit der Legierung 72 kp/mm2.
Claims (5)
1. Metallische Sinterlegierung, insbesondere Sinterstahllegierung aus einem aus Metall und Legierungsbestandteilen
und/oder einem Legierungspulver bestehendem Gemisch, welches verpreßt und gesintert, gegebenenfalls kalt oder warm
nachverdichtet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemisch 0,5 bis 50 % an Karbidzusätzen enthält, die vollständig oder überwiegend
aus kohlenstoffarmen Chrom- und/oder Mangankarbiden und/oder Mischkarbiden dieser
Elemente vom Strukturtyp M23C6, M7C, oder M3C
bestehen, wobei M Chrom oder Mangan und C Kohlenstoff bedeutet.
2. Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbidzusätze Fe und/
oder Co und/oder Ni enthalten.
3. Sinterlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbidzusätze Elemente
der 4., 5. und/oder 6. Gruppe des Periodensystems der Elemente, gegebenenfalls in Form
von Mischkarbiden enthalten.
4. Sinterlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbidzusätze
Bor enthalten.
5. Sinterlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben den
Karbidzusätzen kohlenstoffhaltige Ferrolegierungen verwendet werden.
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