DE2234683C3

DE2234683C3 - Process for the production of a wear-resistant sintered iron

Info

Publication number: DE2234683C3
Application number: DE19722234683
Authority: DE
Inventors: Akira Yokohama Kanagawa Shibata (Japan)
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1971-07-27
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1980-08-28
Also published as: DE2234683A1; IT968283B; FR2147644A5; DE2234683B2; CA975193A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Herstellung eines verschleißfesten Sintercisens aus Gußciscnpulvcr. 20 bis 50% Titancarbidpulver und nach Bedarf zusätzlichen, das Bindemetallgefüge verbessernden Metallpulvmi.The invention relates to a method / for production a wear-resistant sintered iron made of cast powder. 20 to 50% titanium carbide powder and as needed additional metal powder that improves the binding metal structure.

Es ist ein härtbares Sintereiscn mit hohem Titangchall im Handel, das durch Sintern eines Preßkörpers hergestellt wird, der Titancarbidpulver, Kohlensioffpulver und Eisenpulver enthalt. Dieses bekannte Sinlereisen weist als Bindemetall Stahl auf. Ferner ist dieses Sintereisen wegen des Vorhandenseins von in dichter Form dispergierten Titanearbidkörnern hoch verschleißfest. Bei seiner Herstellung muß jedoch eine SintertempcraUir von mindestens 1400 C angewendet werden, wobei der Stahl in die flüssige Phase übergeführt wird. Die genannte Sinteriemperatur ist derart hoch, daß cias erhaltene Sinierprodukt eine von jener des Preßkörpers stark verschiedene Form aufweist. Trot/ ihrer Herstellung nach dem Sinierverfahrcn müssen Formteile aus diesem .Sintermetall daher nachbcarbeiiet werden, nachdem sie einer Glühung unterworfen wurden.It is a hardenable sintered ice with a high titanium echo commercially, which is produced by sintering a compact, the titanium carbide powder, carbon powder and contains iron powder. This well-known single iron has steel as the binding metal. Furthermore this is Sintered iron is highly wear-resistant due to the presence of densely dispersed titanium arbide grains. In its manufacture, however, a sintering temperature of at least 1400 ° C. must be used the steel is converted into the liquid phase. The said sintering temperature is so high that the sine product obtained is one of that of the compact has greatly different shape. Trot / their production according to the Sinierverfahrcn Molded parts made from this .Sintermetall must therefore be nachbcarbeiiet after they have been annealed were subjected.

Dieses handelsübliche Sinicrciscn besii/l lerner zwar selbst eine bemerkenswert hohe Verschleißfestigkeit, es verhüll sich jedoch gegenüber einem mit ihm kombinierten Material nicht immer vorteilhaft. Teile aus dem bekannten .Sintereisen können an der Oberfläche von mit ihnen betriebsmäßig zusammenwirkenden Teilen einen hohen Verschleiß verursachen.It is true that this commercially available Sinicrciscn learns itself remarkably high wear resistance, but it disguises itself from one combined with it Material not always beneficial. Parts made from the well-known sintered iron can be found on the surface of with them operationally cooperating parts cause high wear.

Es war die 1 lauplaufgabe der Erfindung, ein Sintereisen mit hohem Titangehalt /ur Verfugung /u stellen, das dieselbe außerordentlich hohe Verschleißfestigkeit wie das bekannte Sintcrcisen besii/l, wobei jedoch die nach dem Sintern erzielte Form der Teile im wesentlichen vorhcrbestimmbar ist. Die Erfindung soll ein verschleißfestes Sinlcreisen mit hohem Tilangehali schaffen, bei dem die nachteilige Verschleißwirkung des bekannten .Sintereisens gegenüber funktionell zusammenwirkenden Teilen nicht auftritt.It was the first task of the invention, a Sintered iron with a high titanium content / ur jointing / u provide the same extraordinarily high wear resistance like the well-known sintering process, except that the shape of the parts obtained after sintering is in the is essentially determinable in advance. The invention is to provide a wear-resistant Sinlcreisen with a high Tilangehali create, in which the disadvantageous wear effect of the known .Sintereisens compared to functionally cooperating Sharing does not occur.

Gegenstand der Erfindung ist somit das Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines verschleißfesten Sintereisens aus Gußciscnpulver, 20 bis 50% Titancarbidpulver und nach Bedarf zusätzlichen, das Bindemeiallgefüge verbessernden Metallpulvern, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch unter einem Preßdruck von 2000 bar verpreßt, der Preßkörper 1 h bei 1000' C unter vermindertem Druck vorgesintert, der vorgcsinlcrte Preßkörper abkühlen gelassen, nochmals bei einem Preßdruck von 4000 bar verpreßt und 15 min bei 1180 bi; 1220 C unter vermindertem Druck fertiggesintert, in einem 1 lochfrequenz-Vakuumofen abgekühlt und dabei zur Ausscheidung von 2 bis 4,5% fein dispergierten Kohlenstoffs in dem Bindemetall auf Eisenbasis 1 h bei 900 C gehalten wird.The invention thus relates to the method of the type mentioned at the outset for producing a wear-resistant sintered iron made of cast iron powder, 20 to 50% titanium carbide powder and, if required, additional, Metal powders which improve the binding agent structure, characterized in that the powder mixture is under a pressure of 2000 bar, the pressed body is pressed for 1 hour at 1000 ° C. under reduced pressure pre-sintered, cool the pre-sintered compact left, pressed again at a pressure of 4000 bar and 15 min at 1180 bi; 1220 C under Finished sintered under reduced pressure in a 1 high frequency vacuum furnace cooled and thereby to the precipitation of 2 to 4.5% finely dispersed carbon in the iron-based binder metal is held at 900 ° C. for 1 hour.

ίο Der ausgeschiedene Kohlenstoff tritt im Bindemetall nach Beendigung des Sinierprozcsses auf. Da die Kohlenstoffausscheidung in einer flüssigen Phase zwischen bereits gesinterten, in dichter Form dispergierten Titancarbidkörpern erfolgt, besitzt der ausgeschiedene Kohlenstoff eine sehr feine Korngröße. 13er ausgeschiedene Kohlenstoff wirkt als Schmiermittel, das den Verschleiß von betriebsmäßig mit dem Sintereisentcil zusammenwirkenden Teilen verringert, wobei gleichzeitig die Dauerfestigkeit bei einem genügend hohen Wert gehalten wird.ίο The excreted carbon occurs in the binding metal after finishing the sizing process. Because the carbon precipitation is in a liquid phase takes place between already sintered, densely dispersed titanium carbide bodies, the precipitated Carbon is a very fine grain size. 13er excreted carbon acts as a lubricant that the wear and tear of operationally with the sintered iron part cooperating parts reduced, while at the same time the fatigue strength with a sufficient high value is maintained.

Die bei der Herstellung des erfinduiigsgemiißen Sintercisens eingesetzten Materialien sind Titancarbidpulver, Gußeiscnpulver sowie nach Bedarf zusätzlich beliebige andere das Bindemetallgefüge verbessernde pulverförmige Metalle.The materials used in the production of the inventive sintering iron are titanium carbide powder, Casting powder and, if required, any other types of binder that improve the structure of the binding metal powdered metals.

Bei der Herstellung des bekannten .Sintereisens muß die Temperatur, wie erwähnt, auf über 1400 C" erhöht werden. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Siniereisens ist die erforderliche Temperatur dagegenIn the production of the well-known .Sintereisens must the temperature, as mentioned, increased to over 1400 C " will. In contrast, the temperature required for the production of the iron according to the invention is used

jo geringer, da die für das Sintern erforderliche flüssige Phase bei einer niedrigeren Temperatur erhalten wird (vgl. das nachstehende Beispiel). Durch die Verringerung der Sinteriemperatur wird das Kornwachslum des Tilancarbids so stark verzögert, daß Tiiancarbidkörnerjo less, since the liquid required for sintering Phase is obtained at a lower temperature (see. The example below). By reducing At the sintering temperature, the grain wax of the tilane carbide is retarded so much that titanium carbide grains

J5 mit größerer leinheil als im Falle des bekannten Siniereisens dispergiert werden.J5 with a larger unit than in the case of the known Sinierisens are dispersed.

Das nachfolgende Beispiel erläutert eine I lerstellungsmethode für das erfindimgsgemäUe Smiereisen: die Pro/cntaiigaben beziehen sich auf das Gewicht.The following example explains one creation method for the smear iron according to the invention: the pro / cntaiigabe relate to the weight.

example 1

Eine pulverförmige Vorlegierung (20,Wo Mg. 4b.3% Si. Rest Fe) wird mil einer so bemessenen Menge Gußeisenpulver vermischt, daß man ein Pulvergemisch mit einer Zusammensetzung von 4% C. 2.11%.Si. 0.28% Mn. 0.2% Mg. 0.053% P, 0.0 lb% S. Resile, erhält. 75 Gewiehtstcile dieses Pulvers werden dann mit 25 Gewiehtsieilen Tiiancarbid vermischt, und das erhaltene Gemisch wird 24 Stunden in einer Kugelmüh-Ie gemahlen. Das eingesetzte Tiiancarbid besitzt eine Teilchengröße von 1 bis 3 μ in und enthält 0.1% freien Kohlenstoff, eine vernachlässigbare Menge.A powdery master alloy (20, where Mg. 4b.3% Si, remainder Fe) is used with such an amount Cast iron powder mixed that a powder mixture with a composition of 4% C. 2.11% .Si. 0.28% Mn. 0.2% Mg. 0.053% P, 0.0 lb% S. Resile, receives. 75 parts by weight of this powder are then mixed with 25 parts by weight of titanium carbide, and that The resulting mixture is ground in a ball mill for 24 hours. The titanium carbide used has a Particle size from 1 to 3 μin and contains 0.1% free Carbon, a negligible amount.

Aus dem vorgenannten Pulvergemisch wird dann linier Anwendung eines Prel.klrucks von 2000 bar ein Preßkörper mit den Abmessungen b χ b χ 40 mm hergestellt. Der Preßkörper wird anschließend in einem Graphiibehälter, auf dessen Boden eine Magnesiumoxidplalle liegt, vorgesintcrl. Das Vorsintern erfolgt I Stunde bei 1000' C und vermindertem Druck: der Druck A pressed body with the dimensions b χ b χ 40 mm is then produced from the aforementioned powder mixture using a Prel.klrucks of 2000 bar. The pressed body is then pre-sintered in a graphite container with a magnesium oxide plate on the bottom. The pre-sintering takes place for 1 hour at 1000 ° C. and reduced pressure: the pressure

W) beträgt in der Anfangsphase 400 mbar und in der Endphase 200 mbar.W) is 400 mbar in the initial phase and in the Final phase 200 mbar.

Der vorgesinierte Preßkörper wird dann aus dem Graphiibehälter herausgenommen, abkühlen gelassen, nochmals bei einem Preßdruck von 4000 bar verpreßt und anschließend im vorgenannten Graphitbchältcr fcrtiggcsintcrt. Das Fcrtigsintcrn erfolgt 15 min bei Temperaturen von 1180 bis 1220⁰C und vermindertem Druck; der Druck beträgt in der AnfangsphascThe presinized pressed body is then taken out of the graphite container, allowed to cool, pressed again at a pressure of 4000 bar and then sealed in the aforementioned graphite container. The Fcrtigsintcrn carried out for 15 min at temperatures from 1180 to 1220 ⁰ C and reduced pressure; the pressure is in the initial phase

400 mbar und in der Endphase 200 mbar.400 mbar and in the final phase 200 mbar.

Das i,üs dem Graphitbehülter herausgenommene Sinterprodukt wird dann in einem für den Sinterpro/eß geeigneten Hochfrequenz-Vakuumofen abgekühlt und dabei in einer Zwischenstufe 1 Ii bei 900 C gehalten, um feinteiligen Kohlenstoff zur Ausscheidung zu bringen.The i, üs removed from the graphite container The sintered product is then cooled in a high-frequency vacuum furnace suitable for the sintering process and held in an intermediate stage 1 Ii at 900 C to bring fine carbon to the precipitation.

Das Gefüge des erhaltenen Sinterformteils enthält in dichter Form dispergierte Titancarbidkörner und besonders feine Kohlenstoffkörner in einem Ferritbinder. Das Sinterformteil besitzt eine Hüne von 45 Rr (Rockwell-C-Skala); diese Härte ist wesentlich niedriger als jene des bekannten Sintermetalls (68 R,). Das crfindungsgcmäße Sintermetall besitzt jedoch eine ausreichend hohe Verschleißfestigkeit, wie der nachfolgende Test zeigt.The structure of the sintered molding obtained contains titanium carbide grains and dispersed in a dense form particularly fine carbon grains in a ferrite binder. The sintered molding has a size of 45 Rr (Rockwell C scale); this hardness is significantly lower than that of the known sintered metal (68 R,). That However, sintered metal suitable for the invention has a sufficiently high wear resistance, like the following Test shows.

Zur Durchführung des Versehleißfcsiigkeitstesls wirdTo carry out the Versehleißfcsiigkeitstesls

eine Fläche (6x6 mm) des Formteils aus dem erfindungsgemäßen Sintereisen bei einer Belastung von 3 kp gegen eine hartverchromte Scheibe gepreßt. Die Gleitgeschwindigkeit beträgt 45 m/min und die Versuchsdauer 24 h. Die Testergebnisse werden mit den Ergebnissen eines unter denselben Bedingungen mit dem bekannten Sintermetall geführten Tests verglichen. Im Falle des erfindungsgemäßen Sintereisens weist der Verschleiß mit 0,08 mm einen ausreichend niedrigen Wert auf, und es wird keinerlei Obcrflächcnaufrauhung festgestellt. Bei dem mit dem bekannten Sintereisen durchgeführten Test wird dagegen die entgegengepreßte Scheibe stark aufgerauht. Das Material der Gegenscheibe schlägt sich in starkem Maße auf dem Sintereisen-Tei! nieder, das selbst keinen Verschleiß zeigt.an area (6x6 mm) of the molded part from the Sintered iron according to the invention pressed against a hard chrome-plated disc at a load of 3 kp. the The sliding speed is 45 m / min and the test duration is 24 hours. The test results will be with the Results of a test carried out under the same conditions with the known sintered metal compared. In the case of the sintered iron according to the invention, the wear of 0.08 mm is sufficiently low Value, and no surface roughening is found. The one with the well-known sintered iron On the other hand, when the test is carried out, the counter-pressed disc is heavily roughened. The material of the Opposite disk hits heavily on the sintered iron part! down that itself no wear and tear shows.

Claims

Claim:

Process for the production of a wear-resistant sintered iron from cast iron powder, 20 to 50% Titanium carbide powder and, if required, additional metal powder that improves the binding metal structure !!, characterized in that the powder mixture is under a pressure of 2000 bar pressed, the pressed body 1 h at 1000 ° C under Presintered reduced pressure, the presintered compact allowed to cool, again at one A pressure of 4000 bar and pressed for 15 minutes at 1180 to 1220 ° C under reduced pressure fully sintered, cooled in a high-frequency vacuum furnace and thereby separated from 2 to 4.5% finely dispersed carbon in the iron-based binder metal held at 900 ° C for 1 hour will.