DE2221965B1 - Pulvergemisch fuer die pulvermetallurgische herstellung von sintergenauteilen aus stahl - Google Patents

Description

• In den F i g. 1 bis 3 ist an Hand der dargestellten Kurven das Verhalten einiger Proben näher erläutert, welche aus einer Pulvermischung mit unterschiedlichen Anteilen an Weicheisenpulver und austenitischem Stahlpulver hergestellt worden sind. In der nachfolgenden Tabelle sind die Analysenwerte enthalten:

  Weicheien Austenit. Pulver

  puiver

  0,'o olo

  Kohlenstoff. . 0.006 0,023

  Silizium . 0,03 0,90

  Mangan . 0,01 0,22

  Phosphor . 0,027 0,010

  Schwefel . 0,009 0,014

  Chrom. 0,01 1S,55

  Nickel .. . 0,02 10,15

  Sauerstoff . 0,042 0,23

  Stickstoff 0,002 0,061

  Siebanalyse

  0,15 bis 0,10 mm... 35,4 13,2

  0.10 bis 0,06 mm. . 33,1 25,3

  0,06 bis 0,033 mm.. 22,2 30,6

  unter 0,033 mm.. 9,1 30.5

  Aus den Pulvergemischen wurden nach Zumischen von 0,50'0 Zinkstearat MPA-Stäbe mit gleicher Dichte von 6,8 g/cms bei Anwendung von Drucken nahe bei 6 t/cm- gepreßt und diese nach Abrauchen des Stearates bei 4500 zwei Stunden bei l200° in Wasserstoff gesintert. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß sich die Sinterdichte mit dem Mischverhältnis Austenit/Ferrit nicht geradlinig, sondern nach einer Beziehung mit einem schwachen Minimum ändert. Über 60 % Austenit steigt die Dichte stärker an. Entsprechend diesem Befund erreichen die Längenänderungen durch das Sintern (Fig. 2) oberhalb 60 % Austenit beträchtliche Werte. Bei 55 % Austenit ist die Längenänderung gleich Null, d. h., diese Mischungen sind vollständig schwundkompensiert. Auch die Zugfestigkeiten und Dehnungen ergeben ganz ungewöhnliche Kurvenverläufe. Das Maximum der Zugfestigkeit (F i g. 3) von 55 kg/mm und das Maximum der Dehnung, die bei dem sehr beachtlich hohen Wert von 8 °!o liegt, treten bei dem Mischungsverhältnis 1:1 auf.
• Der Grund für das ungewöhnliche Verhalten der erfindungsgemäßen Pulvermischung beim Sintern beruht gemäß eingehender Untersuchungen auf der Bildung von Diffusionshöfen mit mittleren Chrom-, Nikkel- bzw. Mangangehalten. Dieses heterogene Gefüge dürfte der Grund für das Entstehen der hohen Festigkeiten und Dehnungen, insbesondere für die unerwartet niedrige Formänderung beim Sintern sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Pulvergemisch für die pulvermetallurgische Herstellung von gepreßten Sinterteilen aus Stahl mit hoher Festigkeit, die beim Sintern eine hohe Formbeständigkeit aufweisen, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Pulvermischung aus 45 bis 65 ovo eines durch Zerstäuben oder Reduktion erzeugten Weicheisenpulvers mit mindestens 99 ovo Eisen und 35 bis 55°/o eines zerstäubten austenitischen Stahlpulvers besteht.
2. 2. Pulvergemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Weicheisenpulvers 50 bis 60 O/o und der Anteil des austenitischen Stahlpulvers den Rest zu 100 O/o beträgt.
3. 3. Pulvermischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das austenitische Stahlpulver aus einer Chrom-Nickel-Stahl-Legierung, vorzugsweise mit 15 bis 20°ío Chrom und 8 bis 15 ovo Nickel besteht.
4. 4. Pulvermischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das austenitische Stahlpulver aus einer Eisen-Mangan-Legierung besteht.
5. 5. Pulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das austenitische Stahlpulver eine mittlere Korngröße aufweist, die etwa ein Drittel bis die Hälfte derjenigen des Weicheisenpulvers, vorzugsweise zwischen 0,03 bis 0,06 mm beträgt.

   Die Erfindung betrifft ein Pulvergemisch für die pulvermetallurgische Herstellung von gepreßten Sinterteilen aus Stahl mit hoher Festigkeit, die beim Sintern eine hohe Formbeständigkeit aufweisen, d. h., hierbei nur eine sehr geringe Formänderung durch Schwindung erfahren.

   Die zahlreichen aus der Schmelzmetallurgie her bekannten legierungstechnischen Maßnahmen zur Herstellung von Stählen mit Sondereigenschaften, z. B. hohen Festigkeitswerten bei genügender Zähigkeit und auch guter Härtbarkeit, können bekanntlich nicht auf deren pulvermetallurgische Herstellung durch Verwendung von fertiglegierten Stahlpulversorten übertragen werden, weil diese zu schlechte Preßeigenschaften besitzen. Aus diesem Grunde werden hierfür Mischungen aus gut verpreßbaren Ausgangspulversorten verwendet, welche zu einer Legierungsbildung beim Sintern der Preßlinge führen.

   Für die Herstellung von gesinterten Stahlgegenständen mit erhöhter Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind Metallpulvermischnngen bekannt, die hauptsächlich aus gepulvertem Weicheisen mit einem Zusatz von 2 bis 8 ovo Nickel, 0,2 bis 1,4 ovo Mangan und 0,08 bis 1,0 ovo Graphit bestehen.

   Ferner ist es mit der deutschen Patentschrift 1 213 625 bekanntgeworden, zur Herstellung von gesinterten Gegenständen aus Stahl hoher Festigkeit und guter Dehnung eine Mischung aus mehreren Metall- oder Legierungspulvern zu verwenden, welche insgesamt 5 bis 15 O/o Nickel, 0,4 bis 1 o/o Mangan, 0 bis 3 ovo Kobalt, 0,5 bis 5 O/o Molybdän, 0,1 bis 1 °/o Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit, Rest Eisen und die üblichen -Verunreinigungen aufweist. Die deutsofre Patentschrift 1172432 empfiehlt für die pulvermetallurgische Erzeugung von korrosionsfesten Metallteilen, welche neben Eisen mindestens 100/o Chrom enthalten, die Verwendung einer Pulvermischung, die aus zwei verschiedenen Metallpulvern im Verhältnis 2 : 1 bis 1: 2 zusammengesetzt ist, von denen das eine Pulver weich ist und aus Eisen, Nickel und/oder Kobalt besteht, während das andere Pulver Eisen und das gesamte Chrom in legierter Form enthält sowie in seinem Gefüge zu mindestens 25 O/o aus der Sigmaphase besteht.

   Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Herstellung völlig gleichmäßiger Metallpulvermischungen, insbesondere bei den geringen Zusätzen von Kohlenstoff (Graphit), Mangan, Phosphor und dergleichen Pulver technisch sehr schwierig ist. Eine Pulvermischung gemäß der deutschen Patentschrift 1172432 ist wegen der Sigmaphase der einen Pulverkomponente sehr hart und daher schwer preßbar. Außerdem weisen die bekannten Pulvermischungen den wesentlichen Nachteil auf, daß die daraus gepreßten Gegenstände beim Sintern zu stark schrumpfen.

   Durch Zugabe von etwa 2 0/o Nickel- oder Kupferpulver gelingt es zwar, den Schwung in gewissen Grenzen zu kompensieren, jedoch reichen die Festigkeitswerte der gesinterten Teile nicht aus.

   Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Stahlteile aus preiswerten und einfach zu handhabenden Pulvern herzustellen, die eine dem Weicheisenpulver ähnlich gute Verpreßbarkeit aufweisen und mit dei nen sich durch ein einmaliges Pressen und Sintern unter üblichen Bedingungen Gegenstände mit Festigkeiten von 50 bis 60 kg/mm2 bei ausreichenden Dehnungswerten von etwa 5 O/o und einem stets gleichbleibenden Schwund von höchstens 0,10/0 herstellen lassen.

   Gelöst wird diese Aufgabe durch Verwendung einer Pulvermischung, die erfindungsgemäß aus einem durch Zerstäuben oder Reduktion erzeugten Weicheisenpulver mit mindestens 99 0/0 Eisen und einem zerstäubten austenitischen Stahlpulver besteht, wobei der Anteil des Weicheisenpulvers zwischen 45 und 65 O/o vorzugsweise 50 bis 60 O/o und der Anteil des austenitischen Stahlpulvers 35 bis 55 O/o, vorzugsweise 40 bis 500/0 beträgt. Gemäß den weiteren Merkmalen der Erfindung besteht die austenitische Stahlpulverkomponente der Mischung aus einer Chrom-Nickel-Stahl-Legierung, vorzugsweise mit 15 bis 200/0 Chrom und 8 bis 15 0/o Nickel oder aus einer Eisen-Mangan-Legierung.

   Erfindungswesentlich ist ferner, daß das austenitische Stahlpulver wesentlich feinkörniger als das Weicheisenpulver ist und eine mittlere Korngröße aufweist, die etwa ein Drittel bis die Hälfte derjenigen des Weicheisenpulvers, vorzugsweise zwischen 0,03 bis 0,06 mm, beträgt.

   Die mit der erfindungsgemäßen Pulvermischung erzeugten Sinterteile weisen hohe Festigkeitswerte von 50 bis 60 kg/mm2 bei unerwartet hohen Dehnungswerten von 8 bis 10 O/o auf. Überraschend ist ferner die Tatsache, daß die Preßteile beim Sintern praktisch keinen Schwund erfahren.