DE2234279A1

DE2234279A1 - Sintered iron alloy of improved density and hardness - - produced by sintering

Info

Publication number: DE2234279A1
Application number: DE19722234279
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hamamoto; Takashi Kimura; Azusa Majima
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1973-01-25
Also published as: CA958255A; JPS5345283B1

Abstract

The alloy is produced by mixing Fe, C and a metal carbide in powder form, heating the mixt. to a temp. at which Fe and C from a solid/liq. phase, which depends on the ratio of Fe:C. maintaining the mixt. which is simultaneously compacted, at that temp. to effect sintering and then cooling the sintered compact. Pref. the powder mixt. is filled into a ceramic mould in which it is sintered under a weight.

Description

Verfahren zum Herstellen einer gesinterten Eisenlegierung hoher Dichte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer gesinterten Eisenlegierung hoher Dichte und großer Härte. Process for producing a high density sintered iron alloy The invention relates to a method for producing a sintered iron alloy high density and great hardness.

Gesinterte Eisenbasislegierungen werden bereits in verschiedenen industriellen Zweigen verwendet und da ihre Verwendung zunimmt, besteht ein ernst zu nehmendes Bedürfnis nach einer Sinterlegierung hoher Dichte und großer Härte. Bisher wird der Sintervorgang jedoch im Temperaturbereich der Fest-Phase ausgeführt, d. h. bei einer Temperatur, bei der die gesinterte Legierung einen festen Zustand aufweist, so daß zwischen den Pulverteilchen,die die Sinterlegierung bilden, Zwischenräume verbleiben. Die Dichte ist somit niedrig und es ist auch die Härte der Legierung im Vergleich zu geschmolzenem Material geringer.Sintered iron-based alloys are already used in various industrial Branches are used and as their use increases, there is a serious one Need for a high density, high hardness sintered alloy. So far will However, the sintering process is carried out in the temperature range of the solid phase, d. H. at a temperature at which the sintered alloy has a solid state, so that there are gaps between the powder particles forming the sintered alloy remain. The density is thus low and so is the hardness of the alloy lower compared to molten material.

Es sind bereits verschiedene Verfahren entwickelt worden, um die Dichte der Sinterlegierung zu vergrößern. Eines dieser Verfahren besteht darin, die Nateneteilchen unter Druck zu sintern und ein anderes darin, die erhaltene Sinterlegierung bei hoher Temperatur zu schmieden. Diese Verfahren machen jedoch eine sehr starke Form und eine sehr große Presse erforderlich, die in der Lage ist, sehr hohe Drücke zwischen einigen 100 kg!cm2 bis mehreren Tonnen/cm2 zu liefern. Es ist somit sehr schwierig, große Sinterprodukte zu erhalten.Various methods have already been developed to obtain the density to enlarge the sintered alloy. One of these methods is the nateneteilchen sintering under pressure and another in the sintered alloy obtained forging high temperature. However, these procedures make a very powerful form and a very large press that is capable of producing very high pressures between to deliver a few 100 kg! cm2 to several tons / cm2. It is therefore very difficult to obtain great sintered products.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, in den Sinterkörper geschmolzenes Metall eines niedrigen Schmelzpunktes eindringen zu lassen, um die Hohlräume im Sinterkörper auszufüllen und dadurch die Dichte zu erhöhen. Dieses Verfahren macht jedoch einen zusätzlichen Sickervorgang erforderlich und ist dadurch sehr aufwendig.Another method is to melt it into the sintered body To allow metal of a low melting point to penetrate the cavities in the Filling in the sintered body and thereby increasing the density. This procedure makes however, an additional seepage process is required and is therefore very expensive.

Zur Lösung des Problems, die Dichte der Sinterlegierung zu vergröBern, haben die Erfinder bereits vorgeschlagen, eine Teilchenmischung aus Eisenpulver als Hauptmaterial und einem anderen Metallpulver und/oder Kohlenstoffpulver, oder auch aus einem Legierungßpulver, das aus diesen Materialien besteht, auf eine Temperatur zu erhitzen, die in dem Bereich liegt, in dem die feste und die flüssige Phase des Werkstoffes gleichzeitig vorliegt (D-OS 21 23 307)* Das vorgeschlagene Verfahren liefert bereits eine Sinterlegierung, deren Dichte nahezu gleich der Dichte von geschmolzenem Material ist. Die Erfinder haben nun ihre Untersuchungen fortgesetzt und konnten durch ein vertieftes Studium ein neues einzigartiges Verfahren finden, das im folgenden beschrieben wird.To solve the problem of increasing the density of the sintered alloy, the inventors have already proposed a particle mixture of iron powder as the main material and another metal powder and / or carbon powder, or also from an alloy powder consisting of these materials to a temperature to heat, which is in the area in which the solid and the liquid phase of the Material is present at the same time (D-OS 21 23 307) * The proposed The process already provides a sintered alloy, the density of which is almost equal to the density is of molten material. The inventors have now continued their investigations and were able to find a new, unique process through in-depth studies, which is described below.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilchengemisch aus Eisen, Eohlenstoff und einem Metallkarbi-d auf die Temperatur im Bereich der dem Zusammensetzungsverhältnis von Eisen und Kohlenstoff entsprechenden Fest-Fliissig Phase erhitzt, eine für das Sintern ausreichend lange Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten und danach abgekühlt wird.The present invention is characterized in that a mixture of particles of iron, carbon and a metal carbide to the temperature in the range of Solid-liquid corresponding to the composition ratio of iron and carbon Phase heated, a sufficiently long time for sintering at this temperature is held and then cooled.

Auf diese Weise kann eine Eisenlegierung hoher Dichte und großer Härte innerhalb sehr kurzer Zeit erhalten werden.In this way, an iron alloy can be made of high density and great hardness can be obtained within a very short time.

Unter dem Temperaturbereich der Fest-Blüssig-Phase soll der Temperaturbereich verstanden werden, in dem gleichzeitig die feste und die flüssige Phase in dem in Fig. 1 dargestellten Bisenkohlenstoff-Zustandsdiagramm vorliegen.The temperature range should be below the temperature range of the solid-liquid phase be understood, in which the solid and the liquid phase in the in 1 are present.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zustandsdiagramm ist auf der Abszisse der Xohlenstoffgehalt in Gewichtsprozenten und auf der Ordinate die Temperatur in OC aufgetragen. Der Bereich der Fest-Flüssig-Phase bzw. Solidus-Liquidus-Phase entspricht dem Bereich der L Phase und der L 4Phase, die in Fig. 1 auf der oberen linken Seite nach links unten schraffiert dargestellt sind. Der dem Kohlenstoffgehalt in der L+ 6- -Phas e und der L+ -Phase entsprechende Temperaturbereich ist der Temperaturbereich der Best-Flüssig-Phase in dem der erfindungsgemäße Sintervorgang durchgeführt wird.In the state diagram shown in FIG. 1, it is on the abscissa the carbon content in percent by weight and on the ordinate the temperature in OC applied. The area the solid-liquid phase or solidus-liquidus phase corresponds to the area of the L phase and the L 4 phase, which in Fig. 1 on the upper are shown hatched on the left to the bottom left. The carbon content in the L + 6- phase and the L + phase corresponding temperature range is the temperature range the best liquid phase in which the sintering process according to the invention is carried out.

Es ist allgemein bekannt, daß der Temperaturbereich der Fest-Flüssig-Phase auch bei einem Kohlenstoffgehalt oberhalb 4,3 % vorliegt. In diesem Fall wandert der 4,3 % übersteigende Kohlenstoffgehalt jedoch im Zustand der Flüssig-Phase an die Oberfläche der geschmolzenen Eisen-Kohlenstoff-Legierung und es ist nicht möglich, im Zustand der Flüssig-Phase ein einheitliches Material mit einem 4,3 % übersteigenden Kohlenstoffanteil zu erhalten. Die tatsächliche Grenzlinie zwischen der Eest-Flüsslg-Phase und der Flüssig-Phase ist somit nicht eindeutig. Die Grenzlinie ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie W angedeutet.It is well known that the temperature range of the solid-liquid phase is also present at a carbon content above 4.3%. In this case migrates however, the carbon content exceeding 4.3% appears in the state of the liquid phase the surface of the molten iron-carbon alloy and it is not possible in the state of the liquid phase, a uniform material with an excess of 4.3% To maintain carbon content. The actual boundary line between the Eest liquid phase and the liquid phase is thus ambiguous. The boundary line is through in Fig. 1 the dashed line W indicated.

Gemäß dem bereits vorgeschlagegen Verfahren nach der DT-OS 21 23 307 wird Teilchenmaterial, welches einen Kohlenstoffgehaltsvon mehr als 4,3 % umfaßt, bei einer Temperatur gesintert, die höher als die Solidus-Linie g (etwa 1.147° C) liegt, um eine Eisenlegierung der gleichen Zusammensetzung, wie der des Teilchenmaterials, zu erhalten.According to the already proposed method according to DT-OS 21 23 307 becomes particulate material which has a carbon content of more than 4.3%, sintered at a temperature higher than the solidus line g (about 1,147 ° C) is an iron alloy of the same composition as that of the particulate material, to obtain.

Es wurde erkannt, daß eine L+Fe3C-Phase existiert, in der gleichzeitig die flüssige Phase und Zementit koexistent sind.It was recognized that an L + Fe3C phase exists in which simultaneously the liquid phase and cementite are coexistent.

Der Bereich der L+Fe3C-Phase ist in Fig. 1 rechts oben mit nach links unten verlauf ender Schraffur dargestellt. Dieser Bereich ist ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar. Der Bereich unterhalb der Linien T und U, die die untere Grenze des Bereiches der Fest-Flüssig-Phase darstellen, gibt den Best-Phasen-Bereich an. Der Temperaturbereich zwischen 8000 C und 1.1200 C, der in der Zeichnung nach rechts unten schraffiert dargestellt ist, ist der übliche Bereich der Sintertemperatur.The area of the L + Fe3C phase is in Fig. 1 top right with to the left The hatching shown below. This area is also with that Process according to the invention can be used. The area below the lines T and U, which represent the lower limit of the range of the solid-liquid phase gives the Best phase area. The temperature range between 8000 C and 1.1200 C, the is shown hatched to the lower right in the drawing, is the usual one Range of the sintering temperature.

Wenn in dem oben beschriebenen Fall das Geilchengemisch aus 87,3 % (e-s sind hier immer Gewichtsprozente gemeint) Eisen (Fe)-Pulver, 2,7 % Graphit (O)-Pulver7und 10 % Chromcarbidpulver als metallisches Carbidpulver benutzt werden, beträgt die Zusammensetzung aus Eisen und Kohlenstoff Fe-3% C, so daß der Fest-Flüssig-Phasen-Temperaturbereich, wie aus Fig. 1 ablesbar, zwischen 1.1470 C und 1.3000 a liegt. Wird das Teilchengemisch bis zur Temperatur der Best-Flüssig-Phase erhitzt, dann diffundiert zunächst der Graphit des Geilchengemisches in das Eisenpulver und dann wird die Legierung aus Fe-3% C in einer festen Phase gebildet. Danach gelangt die Legierung in die Fest-Flüssig-Phase, um den Sintervorgang zu voll enden.If in the case described above the Geilchen mix of 87.3% (e-s always mean percentages by weight) Iron (Fe) powder, 2.7% graphite (O) powder 7 and 10% chromium carbide powder are used as metallic carbide powder, the composition of iron and carbon is Fe-3% C, so that the solid-liquid-phase temperature range, as can be read from Fig. 1, is between 1.1470 C and 1.3000 a. Will the particle mixture Heated up to the temperature of the best liquid phase, then the first diffuses Graphite the mixture of geilchen into the iron powder and then the alloy is made out Fe-3% C formed in a solid phase. Then the alloy enters the solid-liquid phase, to complete the sintering process.

Bei diesem Sintervorgang bleibt das Chromcarbid, dessen Schmelzpunkt viel höher als die Sintertemperatur liegt, im festen Zustand, so daß die Chromcarbidpulverteilchen in der Teilohenmischung zwischen der Be-3%C-Legierung der Feste Blüssig-Phase existieren und die Hohlräume des gesinterten Körpers mit dem Fest-Flüssig-Phasenmaterial ausgefüllt werden.During this sintering process, the chromium carbide remains, its Melting point is much higher than the sintering temperature, in the solid state, so that the chromium carbide powder particles exist in the partial mixture between the Be-3% C alloy of the solid Blüssig phase and the voids of the sintered body are filled with the solid-liquid phase material will.

Hierdurch kann-eine Sinterlegierung hoher Dichte erhalten werden. Durch diese Erhitzung tritt auch ein Diffusionsvorgang zwischen den Chromcarbidteilchen und der Fe-3%0-Legierung auf. Der gesinterte Körper wird zu einer Legierung aus Eisenr Chrom und Kohlenstoff.As a result, a high-density sintered alloy can be obtained. This heating also causes a diffusion process between the chromium carbide particles and the Fe-3% O alloy. The sintered body is made into an alloy Ferrous chromium and carbon.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Sinterlegierung aus Eisen, Chrom und Kohlenstoff wird als 'Peilchenma-terial.In the production of a sintered alloy from iron according to the invention, Chromium and carbon are used as' particle material.

eine Mischung aus Chromcarbid als Metallquelle der gesinterten Eisenlegierung und Eisenpulver, sowie Kohlenstoffpulver verwendet. Das Gemisch wird wie oben beschrieben erhitzt. Die Zeit, die verstreicht, bis die Fest-Flüssig-Phase erreicht wird, ist gleich der die Eisen und Kohlenstoff benötigen, um gegenseitig zu diffundieren und eine Eisen-Eohlenstoff-Legierung zu bilden. Werden im Vergleich hierzu das Eisenpulver, das Chrompulver und das Kohlenstoffpulver ohne Verwendung von Chromcarbid als Metallquelle gemischt, dann reagiert der Eoblenstoff mit dem Eisen und dem Chrom und bildet Eisen-Kohlenstoff, Chrom-Eohlenstoff und teilweise Eisen-Chrom und dann eine nahezu homogene Legierung aus Eisen, Chrom und Kohlenstoff im Zustand der Fest-Flüssig-Phase. Die Zeit, die hierfür benötigt wird, ist länger als die beim erfindungsgemäßen Verfahren benötigte Zeit.a mixture of chromium carbide as the metal source of the sintered iron alloy and iron powder, as well as carbon powder are used. The mixture is as described above heated. The time it takes for the solid-liquid phase to be reached is equal to that which iron and carbon need to diffuse and mutually to form an iron-carbon alloy. In comparison, if the iron powder, the chromium powder and the carbon powder without using chromium carbide as a metal source mixed, then the Eoblenstoff reacts with the iron and the chromium and forms iron-carbon, Chromium-carbon and partly iron-chromium and then an almost homogeneous alloy from iron, chromium and carbon in the state of the solid-liquid phase. The time that therefor is required is longer than the time required in the method according to the invention.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Metallquelle in dem Teilchenmaterial Chromcarbid verwendet wird, reagieft das Kohlenstoffpulver nicht mit dem Chromcarbid, sondern nur mit d-em Eisenpulver, um sofort eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung im Zustand der Fest-Flüssig-Phase zu bilden. Die Zeit hierfür ist kürzer als in dem Fall, in dem Eisen, Chrom und Sohlenstoff getrennt gemischt werden. Die Sinterzeit, d. h. die Zeit, während der die Sintertemperatur aufrecht erhalten wird, kann somit beim erfindungsgemäßen Verfahren sehr kurz gehalten werden.As in the method according to the invention as a metal source in the particulate material Chromium carbide is used, the carbon powder does not react with the chromium carbide, but only with d-em iron powder to immediately create an iron-carbon alloy in the Form state of solid-liquid phase. The time for this is shorter than that Case where iron, chromium and carbon are mixed separately. The sintering time d. H. the time during which the sintering temperature is maintained can thus be kept very short in the method according to the invention.

Wird, wie beim bekannten Verfahren, das Teilchengemisch lediglich bis zu einer Temperatur zwischen 8000 a und 11200 C im Bereich der Fest-Phasen-Temperatur erhitzt, dann wird es bei dieser Temperatur als Best-Phasen-Sinterkörper legiert. Die Hohlräume verbleiben im gesinterten Körper im festen Zustand, selbst wenn auf das Pulver ein sehr hoher Druck ausgeübt wird.As in the known method, the particle mixture is only up to a temperature between 8000 a and 11200 C in the range of the solid phase temperature heated, then it is alloyed as a best-phase sintered body at this temperature. The voids remain in the solid state in the sintered body even when open very high pressure is applied to the powder.

So ist es unmöglich, eine gleich hohe Dichte zu erzielen, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.So it is impossible to achieve the same density as with the method according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Endsintertempe ratur nicht im Bereich der festen Phase, sondern im Bereich der Fest-Flüssig-Phase. Das Teilchenmaterial wird auf die folgende Weise erhitzt.In the method according to the invention, the final sintering temperature is not in the area of the solid phase, but in the area of the solid-liquid phase. That Particulate matter is on the heated in the following way.

Das Teilchenmaterial wird in eine Form gepackt, in einen Ofen gebracht und dann bis zu der Temperatur im Bereich der Fest-Flüssig-Phase erhitzt oder in einen Ofen gebracht, dessen Temperatur in diesem Temperaturbereich gehalten wird und dann eine vorgegebene Zeit lang gesintert.The particulate material is packed into a mold, placed in an oven and then heated up to the temperature in the region of the solid-liquid phase or in brought an oven, the temperature of which is kept in this temperature range and then sintered for a predetermined time.

Durch Sintern unter Druck kann-ein Sinterkörper einer Dichte erhalten werden, die der von geschmolzenem Material entspricht.A sintered body of a density can be obtained by sintering under pressure equivalent to that of molten material.

Aber selbst ohne Anwendung von Druck kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Sinterkörper höherer Dichte erhalten werden, als bei .den bekannten Verfahren.But even without the application of pressure can with the invention Method, a sintered body of higher density can be obtained than in the known Procedure.

Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Technik die erzielte Dichte im allgemeinen umso höher ist, je höher die Sintertemperatur ist. Mit ansteigender Temperatur wird jedoch der Sintervorgang komplizierter und deshalb ist es vorzuziehen, eine Sintertemperatur im unteren Teil des Temperaturbereiches der Fest-Flüssig-Phase zu verwenden.It has been found that using the technique of the invention The density achieved is generally higher, the higher the sintering temperature is. However, as the temperature rises, the sintering process becomes more complicated and therefore, it is preferable to have a sintering temperature in the lower part of the temperature range to use the solid-liquid phase.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Telichengemisch Eisenpulver und Kohlenstoffpulver, wie Graphitpulver oder ein Pulver aus einer Bisen-Kohlenstoff-Legierung, wie aus Gußeisen verwendet. Im letztgenannten Fall wird zuvor aus Eisen und Kohlenstoff eine Legierung gebildet, damit der Sintervorgang in kürzerer Zeit ausgeführt werden kann, als bei Verwendung von Eisenpulver und Kohlenstoffpulver.In the process according to the invention, iron powder is used as the Telichen mixture and carbon powder, such as graphite powder or a powder of a bis-carbon alloy, as used from cast iron. In the latter case, iron and carbon are made beforehand an alloy is formed so that the sintering process can be carried out in a shorter time can, as when using iron powder and carbon powder.

Als Metallcarbidpulver werden, entsprechend der vorgegebenen Legierungszusammensetzung, eines oder mehrere der folgenden Carbide verwendet: Wolframcarbid, Molybdäncarbid, Mangancarbid, Chromcarbid, Titancarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid, Borcarbid und dergleichen.As metal carbide powder, according to the specified alloy composition, one or more of the following carbides are used: tungsten carbide, molybdenum carbide, Manganese carbide, chromium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, Boron carbide and the like.

Das Teilchenmaterial wird in der Form gesintert Diese Form ist aus Keramikmaterial, wie z. B. Aluminiumoxid, hergestellt, das mit der Legierung des Teilchenmaterials nicht reagiert und die Sintertemperatur aushält. Die Form kann von einer Art sein, wie sie zum Formen gesinterter Körper, wie ebener Materialien oder Stangenmaterialien benutzt wird. Sie kann auch als Form ausgebildet sein, die die gleiche'Formfläche wie die Außenfläche des Sinterprodukts aufweist.The particulate material is sintered in the shape that this shape is made of Ceramic material, such as B. aluminum oxide, produced with the alloy of the Particulate material does not react and can withstand the sintering temperature. The shape can be of a type used for molding sintered bodies, such as planar materials or rod materials are used. It can also be designed as a shape that has the same shape surface as the outer surface of the sintered product.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch bereits gesinterte porenhaltige Eisenlegierungen erneut im Temperaturbereich der Best-Flüssig-Phase gesintert werden, um die Dichte dieser Legierungen zu verbessern.With the method according to the invention, already sintered porous iron alloys again in the temperature range of the best liquid phase sintered to improve the density of these alloys.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele erläutert, in denen auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen Fig. 1 das bereits erwähnte Zustandsdiagramm einer Eisen-Kohl enstofflegierung Fig. 2 bis 4 Kurven, die die Beziehung zwischen der Sinterzeit und der Dichte, sowie zwischen der Sinterzeit und der Härte des erfindungsgemäße hergestellten Sinterkörpers darstellen. Die den Kurven der Fig. 2 bis 4 zugeordneten Zahlen weisen auf die entsprechenden Proben in den Tabellen hin.The invention is illustrated by embodiments in which reference is made to the drawing. 1 shows the state diagram already mentioned an iron-carbon alloy Figs. 2 to 4 curves showing the Relationship between the sintering time and the density, as well as between the sintering time and the hardness of the sintered body produced according to the present invention. The den Curves of the numbers assigned to FIGS. 2 to 4 indicate the corresponding samples in the tables.

Beispiel 1 Bei diesem Beispiel wurde das zu den Proben 1 und 2 in Tabelle 1 angegebene Teilchenmaterial verwendet, um eine Sinterlegierung aus Fe-1,5%Cr-3,9%C zu erhalten. Das jeweilige Teilchenmaterial wurde in einen Behälter aus Aluminiumoxid eingepackt und in einem elektrischen Graphitofen erhitzt. Auf das jeweilige Teilchenmaterial in dem Behälter wurde durch Aufsetzen eines Aluminiumoxidstempels und eines Eisengewichtes ein vorgegebener Druck von 10,3 kg/cm2 ausgeübt und der mit dem Material bepackte Behälter in den Ofen bei einer Temperatur von etwa 6000 C eingesetzt. Sodann wurde die Temperatur des Ofens mit einer Geschwindigkeit von etwa 4-50 0/min. bis zuz Sintertemperatur von 1.2000 C im Temperaturbereich der Best-Flfi ig-Phase erhöht. Diese Temperatur wurde für eine Zeitdauer von 5 bis 30 Minuten aufrecht erhalten. Danach wurde der Ofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 C /min. auf etwa 1.0000 C abgekuhlt und der Behälter aus dem Ofen genommen und an Luft abgekühlt. Die Dichte (g/cm3) und die Brinellhärte (HB) der erhaltenen Sinterlegierungen sind in Tabelle 1 ange-: geben und in Fig. 2 dargestellt, wobei die Bezeichnung der Kurven der Bezeichnung der Proben in Tabelle 1 entspricht. Example 1 In this example, that became Samples 1 and 2 in Particulate material given in Table 1 used to make a sintered alloy of Fe-1.5% Cr-3.9% C to obtain. Each particulate material was placed in an aluminum oxide container wrapped and heated in an electric graphite furnace. On the particular particle material in the container was made by placing an alumina stamp and an iron weight exerted a predetermined pressure of 10.3 kg / cm2 and the packed with the material Container placed in the oven at a temperature of about 6000 C. Then became the temperature of the oven at a rate of about 4-50 0 / min. up to Sintering temperature of 1,2000 C in the temperature range of the best liquid phase increased. This temperature was maintained for a period of 5 to 30 minutes. The furnace was then turned on at a rate of about 10 C / min. to around 1.0000 C cooled and the container removed from the oven and air cooled. The concentration (g / cm3) and the Brinell hardness (HB) of the sintered alloys obtained are shown in the table 1 displayed: give and shown in Fig. 2, where the designation of the curves corresponds to the designation of the samples in Table 1.

In Fig. 2 stellt die Abszisse die Sinterzeit (min.) und die Ordinate die Dichte bzw. die Härte dar. Bei der Probe 1 nach Tabelle 1 diente als Ohromquelle ein Chromcarbidpulver Cr3C2 der Naschenzahl 200. Bei Probe 2 diente als Chromquelle ein Ferrochrompulver Fe-63,4%Or der Maschenzahl 200. Das Teilchenmaterial wurde gemischt, um die gleiche Zusåmmensetzung der Sinterlegierung zu erhalten, wie bei Probe 1, damit zu dieser Probe ein Vergleich möglich war. Als Eisenpulver wurde elektrolytisches Eisenpulver der Maschenzahl 100 und als Graphitpulver ein Graphitpulver der durchschnittlichen Teilchengröße von 24 verwendet. Die Dichte der Produkte wurde nach dem Archimedischen Prinzip gemessen. Dieses MeR-verfahren wurde im übrigen auch bei den folgenden Beispielen angewandt. Zur Bestimmung der Härte wurde die Brinellhärte bei Sinterkörpern gemessen, die 20 Minuten lang auf 9500 C erhitzt und dann in Öl abgekühlt worden waren.In Fig. 2, the abscissa represents the sintering time (min.) And the ordinate the density or the hardness. In the case of sample 1 according to Table 1, the source of the ear was used a chromium carbide powder Cr3C2 with a stitch number of 200. In sample 2, the chromium source was used a ferrochrome powder Fe-63.4% Or of 200 mesh. The particulate material was mixed in order to obtain the same composition of the sintered alloy as in Sample 1, so that a comparison with this sample was possible. When iron powder was made 100 mesh electrolytic iron powder and graphite powder as graphite powder the average particle size of 24 was used. The density of the products was measured according to the Archimedean principle. This MeR method was also used also used in the following examples. To determine the hardness, the Brinell hardness measured on sintered bodies heated to 9500 C for 20 minutes and then cooled in oil.

Der in der Tabelle angegebene Temperaturbereich der Fest-Flüssig-Phase entspricht dem Mischungsverhältnis von Eisen und Graphit (Fe-2%C) unter Ausschluß von Chromcarbid aus der Mischung der Probe 1 und dem Mischungsverhältnis (Fe-1,5% Cr-3,9%C) des Teilchenmaterials der Probe 2.The temperature range of the solid-liquid phase given in the table corresponds to the mixing ratio of iron and graphite (Fe-2% C) with exclusion of chromium carbide from the mixture of sample 1 and the mixing ratio (Fe-1.5% Cr-3.9% C) of the particulate material of sample 2.

*Anzahl der Maschen pro Zoll als Maß für die Siebgröße Tabelle 1 Mischungsver- Temperaturbe- Sinter- Dichte Härte Proben hältnis des reich der Fest- zeit Teilchenmaterials Flüssig-Phase (min.) (g/cm3) (HB) (Gewichtsprozent) (00) Eisen 81,1 % 1,149 5 7,1 420 1Graphit 1,6 % ) 10 7,4 560 Chrom- carbid 17,3 % 1,390 30 7,4 610 Eisen 72,5 Olo' 1,150 10 6,5 290 2 Graphit 3,9 % 13 6,8 360 Ferro- chrom 23,6 /% 1,200 30 7,2 480 Im vorliegenden Fall liegt die theoretische Dichte der Sinterlegierung bei etwa 7,5 g/cm3. Wenn Teilchenmaterial der gleichen Zusammensetzung, wie bei Beispiel 1 30 Minuten lang auf die Temperatur der festen Phase von 1.1000 C unter einem Druck von 10,3 kg/cm2 erhitzt wurde, betrug die Dichte der Sinterlegierung 3,8 g/cm3. Die Härte konnte nicht gemessen werden, da die Sinterlegierung sehr porös und brüchig war.* Number of meshes per inch as a measure of the sieve size Table 1 Mixture, Temperature, Sinter, Density Hardness Sample ratio of the realm of the feast Particulate matter liquid phase (min.) (G / cm3) (HB) (Weight percent) (00) Iron 81.1% 1.149 5 7.1 420 1 graphite 1.6%) 10 7.4 560 Chrome- carbide 17.3% 1.390 30 7.4 610 Iron 72.5 Olo '1.150 10 6.5 290 2 graphite 3.9% 13 6.8 360 Ferro- chrome 23.6 /% 1.200 30 7.2 480 In the present case, the theoretical density of the sintered alloy is around 7.5 g / cm3. When particulate matter of the same composition as in Example 1 was heated at the solid phase temperature of 1,1000 C for 30 minutes under a pressure of 10.3 kg / cm 2, the density of the sintered alloy was 3.8 g / cm 3. The hardness could not be measured because the sintered alloy was very porous and brittle.

Die Dichte der nach dem bekannten Verfahren im Zustand der festen Phase gesinterten Probe 1 erreicht, selbst bei einer Erhitzung während einer so langen Zeitdauer, wie 30 min., lediglich 50 % der theoretischen Dichte. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei nur einer Sinterzeit von 5 min. im Bereich der Fest-Flüssig-Phase eine Dichte von etwa 95 % der theoretischen Dichte erreicht und bei einer Sinterzeit von 10 Minuten nahezu der Wert der theoretischen Dichte. Bei Probe 2, die kein Chromcarbid enthält, wird durch Sintern im Bereich der Best-Flüssig-Phase während einer Zeitdauer von 10 Minuten eine Dichte von 87 % der theoretischen Dichte erreicht und bei einer Sinterzeit von 30 Minuten ein Wert von 96 % der theoretischen Dichte. In beiden Fällen der Probe 2 kann,verglichen zum bekannten Sintern im Bereich der festen Phase, eine relativ hohe Dichte erhalten werden. Sie ist jedoch niedriger als bei der Probe 1. Es wurde somit festgestellt, daß durch Sintern der Chromcarbi * nthaltenden Probe 1 im Temperaturbereich der Feste Flüssig-Phase innerhalb kurzer Zeit eine Sinterlegierung mit hoher Dichte und großer Härte erhalten werden kann.The density of the solid state according to the known method Phase sintered sample 1 reached even when heated during such a long periods of time, such as 30 min., only 50% of the theoretical density. In which The method according to the invention is carried out with only a sintering time of 5 minutes area the solid-liquid phase reaches a density of about 95% of the theoretical density and with a sintering time of 10 minutes almost the value of the theoretical density. Sample 2, which does not contain any chromium carbide, is sintered in the area of the best liquid phase a density of 87% of the theoretical density over a period of 10 minutes reached and with a sintering time of 30 minutes a value of 96% of the theoretical Density. In both cases, the sample 2 can, compared to the known sintering in the area the solid phase, a relatively high density can be obtained. However, it is lower than the sample 1. It was thus found that by sintering the chromium carbide * Holding sample 1 in the temperature range of the solid liquid phase within a short time Time a sintered alloy with high density and great hardness can be obtained.

Beispiel 2 Bei diesem. Beispiel wurden ur Herstellung einer Sinterlegierung aus Be-10%Mo-2,4%C die zu den Proben 3 und 4 in Tabelle 2 angegebenen Mischungen als Teilchenmaterial verwendet und das jeweilige Gemisch 6 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1 2000C und unter einem Druck von 4,4 kg/cm2 gesintert. Die Dichte und die Brinell-Härte der erhaltenen Sinterlegierungen sind in Tabelle 2 angegeben und in Fig. 3 abhängig von der Sinterzeit in Kurvenform dargestellt. Die Bezugszeichen an den Kurven entsprechen den jeweiligen Proben der Tabelle 2. Example 2 In this. Example were used to manufacture a sintered alloy from Be-10% Mo-2.4% C the mixtures given for samples 3 and 4 in table 2 used as particulate material and the respective mixture for 6 to 30 minutes sintered at a temperature of 1200C and under a pressure of 4.4 kg / cm2. the The density and the Brinell hardness of the sintered alloys obtained are shown in Table 2 and shown in curve form in FIG. 3 as a function of the sintering time. the Reference numerals to the Curves correspond to the respective samples of Table 2.

Bei der Probe 3 der Tabelle 2 wurde als Molybdänquelle Molybdäncarbidpulver Mo2C einer Teilchengröße von etwa 5 µ verwendet.In Sample 3 of Table 2, molybdenum carbide powder was used as the molybdenum source Mo2C with a particle size of about 5 µ is used.

Bei der Probe 4 wurde als Nolybdänquelle ein Ferromolybdänpulver Fe-62,5% Mo der Maschengröße 100 verwendet. Das Teilchenmaterial der Probe 4 wurde so gemischt, daß die Sinterlegierung die gleiche Zusammensetzung hatte, wie die der Probe 3, damit ein Vergleich zu dieser Probe möglich war. Die Sinterlegierungen wurden 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 10000C erneut erhitzt, in Wasser gekühlt und dann ihre Brinell-Härte gemessen.In sample 4, a ferromolybdenum powder Fe-62.5% was used as the nolybdenum source Mo of mesh size 100 is used. The particulate material of sample 4 was mixed so that that the sintered alloy had the same composition as that of sample 3, so that a comparison with this sample was possible. The sintered alloys became 20th Reheated for minutes to a temperature of 10000C, cooled in water and then measured their Brinell hardness.

Der in Tabelle 2 angegebene Temperaturbereich der Fest-Flüssig-Phase stellt den dem Mischungsverhältnis von Eisen und Graphit (Fe-2% a) ausschließlich Molybdäncarbid aus der Mischung der Probe 3 und den dem Mischungsverhältnis (Fe-1OYoMo-2,4% C) des Teilchenmaterials der Probe 4 entsprechenden Bereich dar.The temperature range of the solid-liquid phase given in Table 2 represents the mixture ratio of iron and graphite (Fe-2% a) exclusively Molybdenum carbide from the mixture of sample 3 and the mixing ratio (Fe-1OYoMo-2.4% C) the area corresponding to the particulate material of sample 4.

Tabelle 2 Proben Mischungsver- Temperaturbe- Sinter- Dichte arte hältnis des reich der Fest- zeit (g/cmD (E ) Teilchenmaterials Büssig-Phase (min.) B (Gewichtsprozent) ( C) Eisen 87,5 % 1,149 6 7,2 450 3 Graphit 1,8 % 1 10 7,6 600 Molybdän- carbid 10,7 % 1.390 30 7,8 670 Eisen 81,6% 1.080 10 6,6 420 4 Graphit 2,4 % ) 14 6,8 440 Ferro- molybdän 16,0 % Die theoretische Dichte der Sinterlegierung liegt bei etwa 8g/cm3. Wenn das Teilchenmaterial der zu Probe 3 angegebenen Zusammensetzung 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1 1000C, d.h. im Bereich der festen Phase und bei einem Druck von 4,4 kg/cm2 in bekannter Weise gesintert wurde, dann betrug die Dichte der erhaltenen Sinterlegierung 4,2 g/cm3. Die Härte konnte wegen der porösen und brüchigen Struktur nicht gemessen werden.Table 2 Samples Mixing Temperature Sintering Density arte ratio of the realm of the fixed time (g / cmD (E) Particulate matter Büssig phase (min.) B (Weight percent) (C) Iron 87.5% 1.149 6 7.2 450 3 graphite 1.8% 1 10 7.6 600 Molybdenum- carbide 10.7% 1,390 30 7.8 670 Iron 81.6% 1,080 10 6.6 420 4 graphite 2.4%) 14 6.8 440 Ferro- molybdenum 16.0% The theoretical density of the sintered alloy is around 8g / cm3. When the particulate material of the composition given for sample 3 was sintered for 30 minutes at a temperature of 11000 ° C., ie in the region of the solid phase and at a pressure of 4.4 kg / cm 2, in a known manner, the density of the sintered alloy obtained was 4 , 2 g / cm3. The hardness could not be measured because of the porous and brittle structure.

Die Dichte einer Sinterlegierung der Zusammensetzung gemäß Probe 3 erreicht somit nur 52 % der theoretischen Dichte, wenn gemäß dem bekannten Verfahren im Temperaturbereich der festen Phase gesintert wird, selbst wenn die Probe für eine so lange Zeitdauer erhitzt wird, wie es 30 Minuten entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen erreicht die Probe 3 etwa 90 0% der theoretischen Dichte, wenn lediglich 6 Minuten lang im Bereich der Fest-Flüssig-Phase gesintert wird und 95 % der theoretischen Dichte, wenn 10 Minuten lang in diesem Temperaturbereich gesintert wird. Bei einer Sinterzeit von 30 -Minuten im Bereich der Fest-Flüssig-Phase wird nahezu der Wert der theoretischen Dichte erreicht. Wird die Probe 4, die kein flolybdäncarbid, dafür aber Ferromolybdän enthält, 10 Minuten lang erhitzt, dann liegt die Dichte höher als bei einer Sinterung im Temperaturbereich der festen Phase, es wird jedoch selbst bei einer Erlitsung während einer Zeitdauer von 30 Minuten nur die gleiche Richte erhalten, wie bei der Probe 3, bei einer Sinterzeit non 6 Minuten. Es ist also festzustellen, daß durch Sinterung der Nolybdäncarbid enthaltenden Probe 3 im Temperaturbereich der Fest-Flüssig-Phase innerhalb sehr kurzer Zeit eine Sinterlegierung hoher Dichte und großer Härte erhalten werden kann.The density of a sintered alloy of the composition according to sample 3 thus only reaches 52% of the theoretical density, if according to the known method is sintered in the temperature range of the solid phase even if the sample is for heated for as long as 30 minutes. In the inventive Method, however, reaches the sample 3 about 90 0% of the theoretical density when is sintered for only 6 minutes in the area of the solid-liquid phase and 95 % of theoretical density when sintered for 10 minutes in this temperature range will. With a sintering time of 30 minutes in the area of the solid-liquid phase almost reached the value of the theoretical density. If sample 4, which does not contain flolybdenum carbide, but instead contains ferromolybdenum, heated for 10 minutes, then the density is there higher than with sintering in the temperature range of the solid phase, but it will even if it was achieved during a period of 30 minutes, only the same As with sample 3, straightening was obtained with a sintering time of non 6 minutes. It is thus to establish that by sintering the sample containing nolybdenum carbide 3 a sintered alloy within a very short time in the temperature range of the solid-liquid phase high density and great hardness can be obtained.

Beispiel 3 Bei diesem Beispiel wurden zur Herstellung einer Sinterlegierung aus Fe-20%W-2,9C die in Tabelle 3 zu den Proben 5 und 6 angegebenen Mischungen als Teilc henmaterial verwendet. Das Material wurde in gleicher Weise wie bei dem Verfahren nach Beispiel 1 10 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1 2000C unter einem Druck von 4,4 kg/cm2 gesintert. Die Dichte und die Brinellhärte der erhaltenen Sinterkörper sind in Tabelle 3 angegeben und in Fig. 4 abhängig von der Sintertemperatur als Kurven dargestellt. Die Bezeichnung der Kurven entspricht den Proben der Tabelle 3. Example 3 In this example, a sintered alloy from Fe-20% W-2.9C the mixtures given in Table 3 for samples 5 and 6 as Particle material used. The material was made in the same way as in the procedure according to Example 1 for 10 to 30 minutes at a temperature of 1200C below one Sintered pressure of 4.4 kg / cm2. The density and the Brinell hardness of the sintered bodies obtained are given in Table 3 and in Fig. 4 as a function of the sintering temperature Curves shown. The names of the curves correspond to the samples in the table 3.

Bei Probe 5 wurde als Wolframquelle Wolframcarbidpulver WO der Maschengröße 250 bis 325 und bei Probe 6 Ferrowolframpulver Fe-81,4%W der Maschengröße 100 verwendet. Das Teilclieiimaterial der Probe 6 wurde so gemischt, daß es die gleiche Zusanmensetzung wie die Sinterlegierung der Probe 5 hatte, um eine Vergleich- mit dieser Probe zu ermöglichen. Die gesinterten Begierungen wurden 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 1 1000°C wieder erhitzt und in Öl gekühlt. Dann wurde die Brinell-Härte gemessen.In Sample 5, the tungsten carbide powder WO of the mesh size was used as the tungsten source 250 to 325 and for sample 6 ferrous tungsten powder Fe-81.4% W of mesh size 100 used. The component material of Sample 6 was mixed so that it had the same composition as the sintered alloy of Sample 5 had to be a Compared with to enable this sample. The sintered burrs were 20 minutes long reheated to a temperature of 1 1000 ° C and cooled in oil. Then the Brinell hardness measured.

Der Temperaturbereich der Eest-Blüssig-Phase stellt den dem Mischungsverhältnis von Eisen u-ld Graphit (Fe-2%C) mit Ausnahme von Wolframcarbid aus der Mischung der Probe 5 und den dem Mischungsverhältnis (Fe-20%W-2,9%C) des Teilchenmaterials der Probe 6 entsprechenden Bereich dar.The temperature range of the Eest-Blüssig phase represents the mixing ratio of iron and graphite (Fe-2% C) with the exception of tungsten carbide from the mixture of sample 5 and that of the mixing ratio (Fe-20% W-2.9% C) of the particulate matter area corresponding to sample 6.

Tabelle 3 Mischungsver- Temperaturbe- Sinter- Dicht Härt Probe hältnis des reich der Fest- zeit (g/cm (HB) Teilchenmaterials Füssig-Phase (min.) (Gewichtsprozent) (°C) Eisen 77,1 % 1.149 10 8,8 640 5 Graphit 1,6 % # 20 8,9 650 Wolfram- carbid 21,3 % 1.390 Eisen 72,5 % 1.080 10 8,0 500 6 Graphit 2,9 % # 20 8,2 530 Ferro- wolfram 24,6 % 1.240 30 8,3 570 Die theoretische Dichte der genannten Sinterlegierung liegt bei etwa 10 g/cm3. Wenn das zu Probe 5 genannte Teilchenmaterial entsprechend dem bekannt an Verfahren 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1 100°O im Bereich der festen Phase und unter einem Druck von 4,4 kg/cm2 gesintert wurde, betrug die Dichte nur 3,9 g/cm3 und die härte konnte wegen der porösen und brüchigen Struktur nicht gemessen werden.Table 3 Mixture- Temperature- Sinter- Dense Hardness Sample ratio of the realm of the fixed time (g / cm (HB) Particulate matter liquid phase (min.) (Weight percent) (° C) Iron 77.1% 1,149 10 8.8 640 5 graphite 1.6% # 20 8.9 650 Tungsten- carbide 21.3% 1,390 Iron 72.5% 1,080 10 8.0 500 6 graphite 2.9% # 20 8.2 530 Ferro- tungsten 24.6% 1,240 30 8.3 570 The theoretical density of the sintered alloy mentioned is around 10 g / cm3. When the particulate material mentioned in sample 5 was sintered for 30 minutes at a temperature of 1,100 ° C. in the region of the solid phase and under a pressure of 4.4 kg / cm 2 according to the known method, the density was only 3.9 g / cm3 and the hardness could not be measured due to the porous and brittle structure.

Die 30 Minuten lang bei einer Temperatur im Bereich der festen Phase gesinterte Probe 5 erreichte somit nur einen Wert von 39 % der theoretischen Dichte. Bei dem Verfahren gemäß dieser Erfindung wurde hingegen durch Sintern bei einer Sinterzeit von nur 10 Minuten im Bereich der Fest-Flüssig-Phase ein Wert von nahezu 90 % der theoretischen Dichte erzielt.The 30 minutes at a temperature in the range of the solid phase Sintered sample 5 thus only reached a value of 39% of the theoretical density. In contrast, in the method according to this invention, by sintering at a Sintering time of only 10 minutes in the area of the solid-liquid phase is almost a value 90% of the theoretical density achieved.

Wenn die kein Wolframcarbid enthaltende Probe 6 10 Minuten lang im Bereich der Fest-Flüssig-Phase gesintert wird, wird zwar für die Dichte ein Wert erreicht, der relativ höher als der durch Sintern in der festen Phase erzielbare Wert ist, die Dichte übersteigt jedoch selbst bei e:.;£ Slrìterzeit von 30 Minuten im Temperaturbereich der Fest-Flüssig-Phase den Wert von 83 % der theoretischen Dichte nicht. Es ist somit ersichtlich, daß durch Sintern der Wolframcarbid enthaltenden Probe 5 im Bereich der Fest-Flüssig-Phase entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Sinterlegierung hoher Dichte und großer Härte erhalten werden kann.If the sample containing no tungsten carbide is im The area of the solid-liquid phase is sintered, although a value is given for the density achieved, which is relatively higher than that achievable by sintering in the solid phase Value is, but the density exceeds even with e:.; £ storage time of 30 minutes in the temperature range of the solid-liquid phase the value of 83% of the theoretical Dense not. It can thus be seen that by sintering the tungsten carbide containing Sample 5 in the area of the solid-liquid phase according to the method according to the invention a sintered alloy of high density and great hardness can be obtained.

Claims

Expectations

1. Method of making a sintered iron alloy high Density and great hardness in which a particle mixture of iron, carbon and another substance is heated to a temperature in the range in which the solid and the liquid phase are present at the same time, d a -d u r c h g It is not noted that a particle mixture of iron, carbon and a Metal carbide to the temperature in the range of the composition ratio of Iron and carbon are heated to the corresponding solid-liquid phase, one for sintering kept at this temperature for a sufficiently long period of time and then cooled again will.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the particulate material is pressed during heating.

3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i h e t that the particulate material is sintered and in a suitable shape the sintered product is then removed from this mold.

4. The method according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the mold is formed from a ceramic material.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k It is noted that the particulate material consists of a particle mixture of iron, Carbon and meta; carbide particles and / or a particle mixture of an iron-carbon alloy and metal carbide particles is selected.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e it is not noted that carbon is in the form of graphite.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k It is noted that the metal carbide from the group consisting of tungsten carbide, molybdenum carbide, Nanganese carbide, chromium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, Boron carbide and mixtures thereof is selected.