DE2250495B2

DE2250495B2 - Verfahren zum isostatischen Heißpressen von Gegenständen aus einer gesinterten StahHeglerung

Info

Publication number: DE2250495B2
Application number: DE2250495A
Authority: DE
Inventors: Sven-Erik Robertsfors Isaksson (Schweden)
Original assignee: Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-14
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2156788A1; US3772009A; DE2250495A1; JPS5030005B2; CA974382A; JPS4849609A; FR2156788B1; DE2250495C3; SE357213B; GB1397818A

Description

g^^ ^ (S ^IU, U%C 0,_% Si,

Dichte beim Heißpressen. Eine solche Dichte wird erst °'J {* ¥"'*'] i ^Cr' ⁵'° ^{% Mo}>⁶'⁴ % ^W·¹⁰·³ % ^Co>

ASS-Mssr s—äs^4s j^sS^oi^'-i^v νψ

unterworfen worden ist °'⁵ ^/o ^Mn>
12'° /° ^Cr· °'⁸ % Mo, 0,9 % V, Rest Fe.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 053 842 ^Ι^ΤλΙγ^ ?Ä°Ä ^* °'^{25% SL}

ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Gemisch aus °'⁶⁵^^Μη' ^S^Ä' °Λ°ί^οΜθ' ^RestFe·

Eisenpulver und Kohlenetoffpulver zunächst durch 50 f^^ ^i PVfflJ'T'fr V⁷**' konventionelles Pressen zu einem Preßkörper verdich- ¥ (⁰^"'¹⁷'⁵ ^/a ^Cr' ¹⁰'^{0% Nl}'¹⁰ ' ^c"Gehalt Nb,

tet wird und anschließend auf zwei Temperaturstufen

gesintert wird wobei die erste Temperaturstufe im Für alle diese Stähle gilt, daß die Temperatur bei

«.Phasenbereich und die zweite im y-Phascnbereich der mindestens 25 % des Stahls sich in der «-Phase bewegt Bei chesem bekannten Verfahren wird im Ver- 55 finden, bei 700 bis 950⁰C liegt, und die Temperatur gleich zu dem Verfahren, auf das sich die Erfindung bei der die Legierung sich ganz in der y-Phase befindet' bezieht, von einem anderen Pulver als Ausgangs- bei 950 bis 1225⁰C liegt.

1 ^aSi»^te%^Md? i^uch ·, ^Dif ^untefe Temperaturgreflze zu» Heißpressen, bei ^{Der Zweck dieses der sich zumind}«t ein Teil der Stahllegierung in der . einen Sinterkörper 60 «-Phase befindet, liegt gemäß der Erfindung auch für

FrL^ r⁸ ?a· _A?^äh'g^keit herzustellen. andere als die als Beispiel genannten Legierungen ^E,^rfindu.ⁿ8 ^he8^{{ dle Auf}8^ab« zugrunde, das Ver- zweckmäßigerweise bei 700⁰C Die obere Temperatur-AnT F ^{Aft derart}, weiter- grenze zum Heißpressen, bei der die Stahllegierung

, daß bereits durch das isostatische Heiß- sich in der y-Phase befindet, liest in hdIJ

zu°r Sί«Η?,«ΐ ¹Jΐΐ,**Ζ ΐ" "^ ^ ^{W 1225}°^ ^{Dk Zdt} ^{ÖT ^Erstgenannte ^Efhöhun8 ^der Materialdichte ent- pressen mit vorhandener Λ-Phase beträgt mindestens

_{x Std (} zweckmäßigerweise 1 bis 10 Std.. und die Zeit

für das Heißpressen in dery-Phase mindestens Ve Std., zweckmäßigerweise */» bis 10 Std.

Eine denkbare Erklärung für das günstige Resultat, das man gemäß der Erfindung erhält, ist, daß die Diffusion der verschiedenen Bestandteile des Pulvers an den Korngrenzen bedeutend größer wird, wenn ein Teil des Sinterns in «-Phase oder bei teilweise vorhandener «-Phase ausgeführt wird, als wenn es ganz in der y-Phase stattfindet. Dies hat zur Folge, daß das Produkt ein homogeneres Gefüge erhält. Das Sintern in der y-Phase führt auf Grund des höheren Temperat^rniveaus zu einem wirksamen plastischen Zusammenpressen des Pulvers, so daß eine maximale Dichte des Materials erreicht wird. Das isostatische Heißpressen in der x-Phase oder bei teilweise vorhandener «-Phase und das isostatische Heißpressen in der y-Pbase werden zweckmäßigerweise unmittelbar nacheinander ausgeführt. Wird das Heißpressen in der λ-Phase zuerst ausgeführt, so wird die Temperatur nach abgeschlossener Behandlung in der a-Phase direkt auf das für das Heißpressen in der y-Phase erforderliche Niveau gebracht. Wird das Heißpressen in der y-Phase zuerst ausgeführt, wird die Temperatur erst auf einen Wert gesenkt, der unter dem liegt, bei dem die Behandlung beim Vorhandensein von α-Phase ausgeführt wird, um ein Erstarren der y-Phase zu verhindern, ehe die Temperatur auf die für die Behandlung beim Vorhandensein von «-Phase erforderliehe Temperatur erhöht wird. Der Druck beim isostatischen Heißpressen gemäß der Erfindung betrag,. zweckmäßigerweise 700 bis 3000 Bar.

Die Teilchengröße des Pulvers liegt unter 1000 μΐη, vorzugsweise zwischen 50 μπι und 800 μπι. Der Sauerstoffgehalt des Pulvers muß niedrig sein und darf höchstens 200 ppm betragen.

Es ist zweckmäßig, das Pulver zwecks Bildung eines zusammenhängendenKörpersisostatischkaltzupressen, ehe es dem beschriebenen isostatischen Heißpressen unterworfen wird. Das Pulver wird dabei in einen Behälter au« nachgiebigem Material eingeschlossen, der zweckmaßigerweise derselbe ist, der später beim isostatischen Heißpressen verwendet wird und der die Form des herzustellenden Gegenstandes hat. Nach Evakuierung und Versiegelung wird der Behälter zum isostatischen Kaltpressen in eine Druckkammer ge- $;tzt, wo er einem hohen allseitigen Druck ausgesetzt wird, zweckmäßigerweise mindestens 1000 Bar. Das Pulver wird dabei gleichförmig von allen Seiten zuiammengepreßt, so daß der gebildete Kaltpreßkörper ein etwas verkleinertes Abbild des ursprünglichen Behälters ist.

Nach dem Kaltpressen erwärmt man die Vorpreßkörper bei Atmosphärendruck unter gleichzeitigem Evakuieren zwecks Entgasen des Pulvers. In der Regel wird die Erwärmung in zwei Stufen ausgeführt, einer Vorerwärmung auf 550°C, während der entgast wird, und einer Weitererwärmung bei völlig geschlossenem Behäl'er auf die beim isostatischen Heißpressen erforderliche Temperatur.

An Hand der in den Figuren dargestellten Diagramme, die die Temperatur als Funktion der Zeit beim isostatischen Heißpressen gemäß der Erfindung zeigen, soll die Erfindung näher erläutert werden.

Gemäß F i g. 1 wird der Kaltpreßkörper während einer Zeitspanne tp bei Atmosphärendruck auf die Temperatur Tot. erhitzt. Tx ist eine Temperatur, bei der mindestens 25% des Stahls in der α-Phase sind. Danach erfolgt während der Zeitspanne /« das isostatische Heißpressen bei der Temperatur Ta. und einem Druck von 700 bis 3000 Bar. Die Temperatur wird dann während der Zeitspanne i_u :.<Λ die Temperatur Ty erhöht, bei der sich der Stahl in der )'-Phase befindet, und das isostatische Heißpressen wird bei der Temperatur Ty während der Zeitspanne ty fortgesetzt. Danach ist das Sintern beendet und das heißgepreßte ProdLKt fertig. Während der Zeilspanne t_u und ty wird ein Druck von 700 bis 30C0 Bar beibehalten. Für den im Ausführungsbeispiel angegebenen Schnellstahl können Tx 750 bis 950^aC, Ty 1000 bis 1200⁰C, ta. 1 bis 5 Std., ty 1 bis 5 Std., t_F 3 Std. und /« 1 Std. betragen. Der zweckmäßige Druck beim isostatischen Heißpressen beträgt 1000 Bar.

Gemäß F i g. 2 wird der Kaltpreßkörper während der Zeitspanne tp bei Atmosphärendruck auf die Temperatur Ty gebracht. Danach erfolgt während der Zeitspanne ty das isostatische Heißpressen bei der Temperatur Ty und einem Druck von 700 bis 3000 Bar. Danach wird die Temperatur erst auf die Temperatür T_u gesenkt, um ein Erstarren der y-Phase beim fortgesetzten isostatischen Heißpressen bei der Temperatur Tx zu vermeiden, was während der Zeitspanne tx geschieht, nachdem der Körcer vorher von der Temperatur T_x, auf Toc erwärmt worden ist. Die Zeit zum Senken der Temp:ratur von Ty auf T_u und zum Erhöhen von T_u auf 7"« ist mit t_m bezeichnet. Während der Zeitspan-en t_m und /« wird ein Druck von 700 bis 3000 Bar beibehalten. Nach der Zeitspanne /« ist das Sintern abgeschlossen und das heißgepreßte Produkt fertig. Für den im Ausführungsbeispiel angegebenen Schnellstahl können Tx 750 bis 950°C, Ty 1000 bis 1TOO⁰C, /« 1 Hs 5 Std., ty I bis 5 Std., T_n 650⁰C, t_F 3 Std. und t_m 2 St J. betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der

Patentansprüche: eingangs genannten Art vorgeschlagen, das erfindungs

gemäß die im kennzeichnenden Teil d:s Anspruches 1

1, Verfahren zur Herstellung von Gegenstanden und ergänzend die im Anspruch 2 gern nnten Merkmale aus einer gesinterten StahJlegierung durch iso- 5 aufweist. Das Heißpressen auf der Temperatui stufe, !statisches Heißpressen eines Pulvers der betreffen- bei der sich die Stahllegierung zumindest zu 25 % i_m (den Stahllegierung, wobei das Pulver vor dem «-Phasenbereich befindet, wird vorzugsweise vor dem Pressen in einen Behälter gefüllt und der Behälter Heißpressen auf der Temperaturstufe, bei der sich die verschlossen wird, dadurch gek en nzeich- Stahllegierung im y-Phasenbereich befindet, ausge- n et, daß das isostatische Heißpressen in beliebiger xo führt. Die Reihenfolge kann jedoch auch umgekehrt Reihenfolge auf zwei Temperaturstufen durchge- sein.

führt wird, wobei die eine Temperaturstufe so liegt, Durch das Verfahren nach der Erfindung kann dem

daß die Stahllegierung sich zumindest zu 25% in Preßkörper allein durch das isostatisch Heißpressen der «-Phase befindet, und die andere Temperatur- eine praktisch 100%ige Dichte verliehen werden, so Itufe so liegt, daß die Stahllegierung sich in der 15 daß eine weitere Bearbeitung durch Schmieden oder y-Phase befindet. Walzen zur Steigerung der Dichte nicht erforderlich

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ist Diese Möglichkeit erweist sich besonders voneilzeichnet, daß in den Fällen, in denen das icosta- haft für Gegenstände mit komplizierten Formen, wie tische Heißpressen zunächst auf der höheren 2.. B. Zahnradfräser, Zylinder und Matrizen, sowie für Temperatursiüfe erfolgt, beim Übergang zum 20 das Formen von Gegenständen, bei denen eine Weiter-Pressen auf der niedrigeren Temperaturstufe die verarbeitung durch Schmieden und Walzen unprak-Tempeiatur des Preßkörpers zunächst unter die tisch ist, wie z. B. bei rohrförmigen Teilen. Temperatur der niedrigeren Temperaturstufe ge- Mit einer Stahllegierung ist eine Legierung gemeint, senkt wird. die mindestens zu 50 Gewichtsprozenten aus Eisen

25 besteht. Beispiele hierfür sind gewöhnlicher Stahl, Schnellstahl, Weikzeugstahl, Vergütungsstahl und

rostfreier Stahl. Der Temperaturbereich, bei dem sich

mindestens 25 Prozent der auf Eisen basierten Legierung in der «-Phase befinden, bzw. der Temperatur-30 bereich, bei dem sich die Legierung in der y-Phase

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober- befindet, variiert mit der Zusammensetzung der Lebegriff des Anspruches 1. Als Druckmittel beim iso- gierung. Nachfolgend werden Beispiele für Stahlstatischen Heißpressen wird ein .licht reagierendes legierungen genannt, deren verschiedene Zusammen-Gas verwendet, meistens Argon. Setzungen in Gewichtsprozent angegeben werden

Es ist bekannt, dieses Verfahren bei der Herstellung 35 (die in Klammern genannten Angaben sind die entvon Preßkcrpern aus Stahllegierungen zu verwenden, sprechenden schwedischen Eezeichnungen)· die durch Walzen oder Schmieden in gewünschte Form _r ..... _c< ., ,_cie _ηΐΓΛη,_0/ ^

gebracht werden. Bei dem bekannten Verfahren wird w?*fw' In " r r ^} ' ^% '

das isostatische Heißpressen bei Temperaturen ausge- ^LAK (SB^To^·/. C, 0,2% Si,