DE2432338A1

DE2432338A1 - RAW POWDER FOR RAW POWDER METALLURGY

Info

Publication number: DE2432338A1
Application number: DE2432338A
Authority: DE
Inventors: Shunji Ito; Yoshihiro Kajinaga; Yasuaki Morioka; Minoru Nitta; Ichio Sakurada
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1975-01-16
Also published as: SE412257C; SE7706654L; SE7408807L; JPS5023303A; GB1472331A; JPS5441968B2; US3890136A; DE2432338B2; SE412256B; SE412257B

Description

Rohpulver für die PulvermetallurgieRaw powder for powder metallurgy

Die Erfindung betrifft Rohpulver für die pulvermetallurgische Herstellung von niedriglegierten Stählen und insbesondere solche Rohpulver, die zur Herstellung von Automobilteilen mit Hilfe des sogenannten Sinterschmiedens verwendet werden.The invention relates to raw powders for the powder metallurgical production of low-alloy steels and in particular those raw powders that are used for the manufacture of automobile parts with the help of so-called sinter forging.

Das Sinterschmieden ist in jüngerer Zeit in der Pulvermetallurgie bekanntgeworden» Es besteht jedoch noch eine An ζ aiii ungelöster Probleme, so daß das Sinterschmieden bis jetzt nicht industriell ausgeführt worden ist. Das wichtigste noch ungelöste Problem stellt das zu verwendende Rohpulver selber dar, wobei darauf hinzuweisen ist, daß Roh- oder Ausgangsmaterialien bis jetzt noch nicht vorgeschlagen worden sind, die der Härtbarkeit und den mechanischen Eigenschaften des durch das Sinterschmieden hergestellten Erzeugnisses Rechnung tragen.Sinter forging has recently become known in powder metallurgy »However, there is still an ζ aiii unsolved problem Problems that sinter forging has not been carried out industrially until now. The most important still unsolved The problem is posed by the raw powder to be used itself, whereby it should be pointed out that raw or starting materials Hitherto not yet proposed, the hardenability and mechanical properties of the Sinter forging manufactured product take into account.

Bei demjenigen, auf welches das Sinterschmieden zur Einwirkung gebracht wird, handelt es sich um Automobilteile und diene Teile erfordern Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und andere mechanische Eigenschaften, wobei eine ausgezeichnete Jiärtbarkeit von unverzichtbarer Bedeutung ist. So werden beisp.iels-The one on which the sinter forging is applied is an automobile part and serves Parts require wear resistance, toughness, and others mechanical properties, with excellent hardenability being of indispensable importance. For example,

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ORiGlNAL INSPECTEDORiGlNAL INSPECTED

weise selbst bei gegenwärtig verwendeten Automobilteilen, die durch Bearbeitung von Stabmaterial hergestellt werden, die endgültigen Güteeigenschaften durch die Wärmebehandlung bestimmt und werden auch bei dem Sinterschmieden unterzogenen Teilen die endgültigen Güteeigenschaften naturgemäß durch die Wärmebehandlung bestimmt, wobei das Sinterschmieden eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten überflüssig machen kann.wisely even with currently used automotive parts, which are produced by machining rod material, the final quality properties by heat treatment and are also subjected to sinter forging Share the final quality properties naturally determined by the heat treatment, sinter forging being one Can make a multitude of processing steps superfluous.

Die Erfinder haben die Gründe untersucht, wegen derer Rohpulver mit den obenbeschriebenen Eigenschaften nicht erzielbar sind und sind zu den folgenden Ergebnissen gekommen.The inventors have investigated the reasons why raw powders having the properties described above cannot be obtained have and have come to the following results.

a) Da die Roh- oder Ausgangsmaterialien pulverförmig sind, ist die spezifische Oberfläche groß. Insbesondere haben die . Rohpulver eine größere spezifische Oberfläche als die schmelzmetallurgisch erzeugten Produkte mit gleichen Volumina, wodurch der Sauerstoffgehalt zunimmt. So sind beispielsweise selbst in vollständig reduzierten Reineisenpulvern etwa 0,3 Gew.% Sauerstoff üblicherweise enthalten, wobei dieser Wert weit höher liegt als bei unberuhigtem Stahl mit einem Sauerstoffgehalt von 0,02 bis 0,03 % und bei beruhigtem Stahl mit einem Sauerstoffgehalt von 0,01%.a) Since the raw or starting materials are powdery, the specific surface is large. In particular, the. Raw powder has a larger specific surface area than that used in smelting metallurgy produced products with equal volumes, as a result of which the oxygen content increases. So are for example Even in completely reduced pure iron powders, they usually contain about 0.3% by weight of oxygen, this being the case The value is much higher than with unkilled steel with an oxygen content of 0.02 to 0.03% and with killed steel with an oxygen content of 0.01%.

Demzufolge beeinträchtigt der hohe Sauerstoffgehalt die Härtbarkeit und führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften.As a result, the high oxygen content impairs hardenability and leads to a deterioration in mechanical properties.

b) Im allgemeinen steigern Chrom, Mangan und dgl. die Härtbarkeit, wie dieses bei schmelzmetallurgisch erzeugten Legierungen der Fall ist. Die genannten Elemente beeinträchtigen jedoch die Härtbarkeit beim Sinterschmieden-(Sinter forging) Insbesondere sind Chrom und Mangan leicht oxydierbare Elemente, die dazu neigen, Oxide zu bilden. Sind die Oxide dieser Elemente einmal entstanden, so sind dieselben schwer zu reduzieren, was die Folge hat, daß der Sauerstoffgehalt noch weiterb) In general, chromium, manganese and the like increase the hardenability, as is the case with alloys produced by melt metallurgy. The elements mentioned affect However, the hardenability in sintering forging. In particular, chromium and manganese are easily oxidizable elements, which tend to form oxides. Once the oxides of these elements have arisen, they are difficult to reduce, which has the consequence that the oxygen content continues

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ansteigt. Dadurch kann die zugehörige Aktivität zur Verbesserung der Härtbarkeit von Chrom, Mangan u.dgl. nicht entwickelt werden und die enthaltenen nicht-metallischen Einschlüsse nehmen zu, wodurch die mechanischen Eigenschaften verschlechtert werden. Demzufolge hat man sich in der Regel "bei der Herstellung von Rohpulvern bemüht, Mangan und Chrom in möglichst geringen Gehalten zuzusetzen, was aus dem Pulver nach AISI 4600 (etwa 0,3% Mangan, etwa 2% Nickel, etwa 0,5% Molybdän, Rest Eisen) und dem Pulver nach AISI 8600 (etwa 0,5% Mangan, etwa 0,5% Nickel, etwa 0,5% Chrom, etwa 0,5% Molybdän, Rest Eisen) ersichtlich ist.increases. As a result, the related activity for improving the hardenability of chromium, manganese and the like cannot be performed are developed and the contained non-metallic inclusions increase, thereby increasing the mechanical properties be worsened. As a result, efforts have generally been made "in the manufacture of raw powders, manganese and add chromium in as low a content as possible, which results from the powder according to AISI 4600 (about 0.3% manganese, about 2% nickel, about 0.5% molybdenum, remainder iron) and the powder according to AISI 8600 (about 0.5% manganese, about 0.5% nickel, about 0.5% chromium, about 0.5% molybdenum, remainder iron) can be seen.

Wie bereits erwähnt, beinhalten die herkömmlichen Rohpulver zahlreiche Probleme, so daß der Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, diese Probleme zu lösen.As already mentioned, the conventional raw powders involve numerous problems, so that the invention is based on the object to solve these problems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rohpulver für die .pulvermetallurgische Herstellung von niedriglegierten Stählen mit ausgezeichneter Härtbarkeit, bestehend aus 0,9 bis 2,5% Mangan,.0,35 bis 1,5% Chrom, 0,1 bis 1,0% Molybdän, max. 0,1% Silicium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Mangan- und Chromgehalte 1,7 bis 3»1% beträgt.According to the invention, this object is achieved by a raw powder for the powder-metallurgical production of low-alloy steels with excellent hardenability from 0.9 to 2.5% manganese, 0.35 to 1.5% chromium, 0.1 to 1.0% Molybdenum, max. 0.1% silicon, the remainder iron and production-related impurities, with the proviso that the sum the manganese and chromium content is 1.7 to 3 »1%.

Die der vorstehend bezeichneten Zusammensetzung zugrundeliegenden Gründe im Hinblick auf die Auswahl und Bemessung der einzelnen Gehalte v/erden im folgenden näher erläutert.The reasons on which the above-mentioned composition is based with regard to the selection and dimensioning of the individual contents are explained in more detail below.

0,9 bis 2,5% Mangan. Mangan dient zur Steigerung der Härtbarkeit und erfindungsgemäß wird dieses Element zu diesem Zweck zugesetzt. Bei Gehalten von weniger als 0,9% Mangan ist der Einfluß auf die Verbesserung der Härtbarkeit gering, weshalb die untere Gehaltsgrenze für Mangan auf 0,9% festgelegt wurde. Der Mangangehalt liegt vorzugsweise im Hinblick auf die Härtbarkeit oberhalb dieser unteren Grenze, aber die 0.9 to 2.5% manganese . Manganese serves to increase the hardenability and according to the invention this element is added for this purpose. If the manganese content is less than 0.9%, the influence on the improvement in hardenability is small, which is why the lower content limit for manganese was set at 0.9%. The manganese content is preferably above this lower limit in view of the hardenability, but the

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_/j _ / j

Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die verbesserte Härtbarkeit durch das Nebeneinandervorliegen der angegebenen Mengen an Molybdän und Chrom erreicht wird. Demzufolge ist für den Mangangehalt die obere Grenze im Hinblick auf die Härtbarkeit festgelegt und wenn der Mangangehalt mehr als 2,5% beträgt, so wird die Härtbarkeit ziemlich beeinträchtigt. Übersteigt der Mangangehalt 2,5%? so steigt außerdem der Sauerstoffgehalt unnormal an und werden die Pulvergranulate sehr hart, so daß das Verdichten in der Kälte schwierig wird.The invention is characterized in that the improved hardenability due to the coexistence of the specified Amounts of molybdenum and chromium is achieved. Accordingly, the manganese content is the upper limit in view is set to the hardenability, and if the manganese content is more than 2.5%, the hardenability is rather deteriorated. Does the manganese content exceed 2.5%? so also the oxygen content rises abnormally and becomes the Powder granules are very hard, making them difficult to compact in the cold.

0,55 bis 1,50% Chrom. Chrom ist ein Element, welches gemeinsam mit Mangan und Molybdän zur Verbesserung der Härtbarkeit beiträgt. Demzufolge ist es erforderlich, den Chromgehalt in Relation zu den Mangan- und Molybdängehalten zu bestimmen. Die untere Grenze des Chromgehaltes liegt im Hinblick auf die Härtbarkeit bei 0,35 %· Die obere Grenze des Chromgehaltes sollte aus dieser Sicht bestimmt werden, wobei jedoch zu beachten ist, daß die Viskosität des geschmolzenen Stahles bei einem hohen Chromgehalt groß ist und daß die Zerstäubungsdüse vor der Granulation verstopft wird, wenn die Temperatur nicht in unnormaler Weise erhöht wird. Der Sauerstoffgehalt nimmt zu und es wird schwierig, die Pulver in der Kälte zu verdichten, so daß die obere Gehaltsgrenze für Chrom auf 1,5% festgelegt worden ist. 0.55 to 1.50% chromium . Chromium is an element which, together with manganese and molybdenum, contributes to improving hardenability. It is therefore necessary to determine the chromium content in relation to the manganese and molybdenum contents. The lower limit of the chromium content in view of the hardenability is 0.35%. The upper limit of the chromium content should be determined from this point of view The atomizing nozzle before granulation becomes clogged if the temperature is not abnormally increased. The oxygen content increases and it becomes difficult to compact the powders in the cold, so the upper limit of the chromium content has been set at 1.5%.

0,1 bis 1,0% Molybdän. Es ist bekannt, daß Molybdän ein Element darstellt, welches zur Verbesserung der Härtbarkeit, der Zunderbeständigkeit, der Sprödigkeit beim Glühen u.dgl. beiträgt. Im Rahmen der Erfindung zeichnet sich Molybdän jedoch dadurch aus, daß es ein Element ist, welches die auf Mangan und Chrom beruhende Härtbarkeit verbessert und fördert. Mangan ist jedoch teuer und demzufolge ist es erforderlich, die Gehaltsgrenzen von Molybdän aus wirtschaftlicher und metallurgischer Sicht zu bestimmen. Aus diesem 0.1 to 1.0% molybdenum . It is known that molybdenum is an element which contributes to improving hardenability, scaling resistance, brittleness during annealing and the like. In the context of the invention, however, molybdenum is characterized in that it is an element which improves and promotes the hardenability based on manganese and chromium. However, manganese is expensive and therefore it is necessary to determine the content limits of molybdenum from an economic and metallurgical point of view. For this

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Gesichtswinkel ist der Molybdängehalt auf 0,1 bis 1,0% in Relation zu den Mengen an Mangan und Chrom festgelegt.Viewing angle is the molybdenum content to 0.1 to 1.0% in Relation to the amounts of manganese and chromium established.

1,7 bis 3,1% Mangan + Chrom. Die untere Grenze der aufsummierten Gehalte an Mangan und Chrom muß im Hinblick auf die Härtbarkeit 1,7% betragen, wobei der Mangangehalt 0,9 bis 2% und der Chromgehalt 0,35 bis 1,5% ausmacht. 1.7 to 3.1% manganese + chromium . The lower limit of the total manganese and chromium contents must be 1.7% with regard to hardenability, the manganese content being 0.9 to 2% and the chromium content being 0.35 to 1.5%.

Selbst wenn es im Hinblick auf die Härtbarkeit bevorzugt ist, mit größeren Mengen an Mangan und Chrom zu arbeiten, so muß beachtet werden, daß bei zu hohen Gehalten der Sauerstoffgehalt des Pulvers ansteigt und die Härtbarkeit sowie die mechanischen Eigenschaften verschlechtert werden, weshalb die obere Grenze des Gesamtgehaltes an Mangan und Chrom auf 3,1% festgelegt worden ist. Übersteigt der aufsummierte Gehalt an Mangan und Chrom 3i1%» so steigt die Härte der Pulvergranulate selbst an, so daß die Verdichtbarkeit der Pulver in der Kälte schwierig wird. Dieses ist auch der Grund der obengegebenen Festlegung. Bei den obengenannten Elementen Mangan, Chrom und Molybdän handelt es sich um Elemente, welche den Effekt durch ihre positive Existenz steigern, wohingegen es bevorzugt ist, daß Silicium nicht anwesend ist. Silicium ist somit im Rahmen der Erfindung als unerwünschtes Element anzusehen. Even if it is preferable to work with larger amounts of manganese and chromium in view of hardenability, it must It should be noted that if the content is too high, the oxygen content of the powder increases and so does the hardenability and mechanical properties Properties are deteriorated, which is why the upper limit of the total content of manganese and chromium is 3.1% has been established. Exceeds the accumulated salary of manganese and chromium 3i1% »the hardness of the powder granules increases itself, so that it becomes difficult to compress the powders in the cold. This is also the reason for the above Definition. The above-mentioned elements manganese, chromium and molybdenum are elements which the Increase the effect by their positive existence, whereas it is preferred that silicon is absent. Silicon is thus to be regarded as an undesirable element in the context of the invention.

Demzufolge wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Silicium nicht gesondert zugegeben, was einen Unterschied gegenüber den herkömmlichen schmelzmetallurgisch erzeugten Stählen darstellt und der unvermeidbare Gehalt an Silicium innerhalb der Legierung wird auf maximal 0,1% festgelegt.Accordingly, silicon is not added separately in the context of the present invention, which is a difference from this the conventional melt-metallurgically produced steels and the inevitable content of silicon within of the alloy is set to a maximum of 0.1%.

Außerdem stellt Silicium im Rahmen der Erfindung ein ungünstiges oder unerwünschtes Element im Hinblick auf die Härtbarkeit dar und ein geringer Gehalt an Silicium trägt zur Verbesserung der Härtbarkeit gemeinsam mit den obengenanntenIn addition, silicon is an unfavorable or undesirable element in terms of hardenability in the context of the invention and a low content of silicon contributes to the improvement of hardenability along with the above

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positiven oder erwünschten Elementen Mangan, Chrom und Molybdän bei. Insbesondere dann, wenn Silicium nur maximal in einer Menge von 0,1% vorliegt, und Chrom, Molybdän, Mangan innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegen, kann die Wirkung des Siliciums im größtmöglichen Ausmaß entwickelt werden.positive or desirable elements manganese, chromium and molybdenum. Especially when silicon is only at a maximum is present in an amount of 0.1%, and chromium, molybdenum, manganese can be within the limits given above the effect of silicon can be developed to the greatest possible extent.

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigung;en. Der Rest der Legierung besteht nicht'allein aus Eisen, sondern aus Eisen und Verunreinigungen in einem solchen Ausmaß, wie dieses bei herkömmlichen pulvermetallurgisch oder schmelzmetallurgisch erzeugten Stählen der Fall ist. Das gleiche gilt auch im Hinblick auf Kohlenstoff und der Kohlenstoffgehalt beträgt etwa 0,2% im Falle von einsatzgehärteten Stählen, während der Kohlenstoffgehalt etwa 0,4·% beträgt, wenn es sich um einen angelassenen oder getemperten Stahl handelt. Remainder iron and manufacturing-related impurities . The remainder of the alloy does not consist of iron alone, but of iron and impurities to the extent that this is the case with conventional steels produced by powder metallurgy or melt metallurgy. The same also applies with regard to carbon and the carbon content is about 0.2% in the case of case-hardened steels, while the carbon content is about 0.4% if it is a tempered or tempered steel.

Die erfindungsgemäßen Pulver besitzen die vorstehend im einzelnen aufgeführte Zusammensetzung. Ist jedoch bei dieser Zusammensetzung ein Teil des aus Eisen bestehenden Restes durch Nickel ersetzt, so kann, die Verbesserung der Härtbarkeit noch weiter gesteigert werden.The powders according to the invention have the composition detailed above. However, this is the case Composition, part of the remainder consisting of iron is replaced by nickel, so can improve hardenability can be increased even further.

0,1 bis "1,0% Nickel. Allgemein herrscht die Meinung, daß es sich bei Nickel um ein Element handelt, welches nicht zur Härtbarkeit beiträgt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei niedrigem Siliciumgehalt und einem hohen Gehalt an Mangan in Anwesenheit von Chrom und Molybdän Nickel zu einer beträchtlichen Verbesserung der Härtbarkeit führen kann. Außerdem verbessert Nickel die Reduzierbarkeit und selbst wenn Mangan und Chrom in einer großen Menge vorhanden sind, kann durch die Anwesenheit von Nickel der Sauerstoffgehalt beträchtlich gesenkt werden. 0.1 to 1.0% nickel . It is generally believed that nickel is an element which does not contribute to hardenability. However, it has been found that with a low silicon content and a high manganese content in the presence of chromium and molybdenum, nickel can significantly improve hardenability, nickel improves reducibility, and even when manganese and chromium are present in a large amount, the presence of nickel can significantly lower the oxygen content.

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Der obengenannte Einfluß des Nickels wird durch später noch folgende Beispiele näher erläutert. Es sei jedoch bereits im folgenden eine Erklärung der auf Nick el beruhenden Wirkung gegeben.The above-mentioned influence of nickel is explained in more detail by the examples below. However, it is an explanation of the effect based on Nick el has already been given below.

Fig. 1 bezieht sich auf die Pulver nach der Erfindung und wenn die Pulver A, B und C mit den Pulvern A' , B' und C verglichen werden, wobei den· erstgenannten Pulvern A, B und C Nickel gesondert zugesetzt worden ist, so ist ersichtlich, daß die Sauerstoffgehalte dieser Pulver stärker verringert und die Härtbarkeiten dieser Pulver stärker verbessert sind, als im Falle der Pulver A', B' und C. Zu-. sätzlich führt Nickel zu einem feinkörnigen Gefüge und demzufolge wird das Gefüge selbst dann nicht grob, was einen vorteilhaften Einfluß auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften besitzt, wenn die Zementation oder die Wärmebehandlung im Anschluß an das Sinterschmieden ausgeführt werden.Fig. 1 relates to the powders according to the invention and when the powders A, B and C with the powders A ', B' and C. are compared, with the first-mentioned powders A, B and C nickel having been added separately, it can be seen that that the oxygen content of these powders is reduced more and the hardenability of these powders is improved more are than in the case of powders A ', B' and C. Add. In addition, nickel leads to a fine-grain structure and consequently the structure does not become coarse even then, which has a beneficial influence on the improvement of the mechanical Has properties when cementing or heat treatment can be carried out following sinter forging.

Demzufolge wird erfindungsgemäß ein Nickelzusatz bevorzugt und ist es erforderlich, wenigstens 0,1% Nickel zuzugeben, um die Wirkung der Nickelzugabe zu erreichen. Bei steigenden Nickelzusätzen kann der Effekt oder die Wirkung jedoch nicht in Relation zu der gesteigerten Menge vergrößert werden und zu große Nickelmengen sind nicht wirtschaftlich und vergrößern den Gehalt an bleibendem' Austenit, so daß die obere Grenze für Nickel auf 1,0% festgelegt worden ist. Durch Herstellen der Rohpulver aus den obenbeschriebenen Zusammensetzungen können die Pulver nach der Erfindung gewonnen werden. Accordingly, a nickel additive is preferred according to the invention and it is necessary to add at least 0.1% nickel in order to achieve the effect of the nickel addition. With increasing However, the addition of nickel cannot increase the effect or the effect in relation to the increased amount and too large amounts of nickel are not economical and increase the content of permanent austenite, so that the upper Limit for nickel has been set at 1.0%. By preparing the raw powders from the compositions described above the powders can be obtained according to the invention.

Diese Pulver können beispielsweise durch Granulation der Rohpulver mit Hilfe des Zerstäubungsprozesses oder anderer herkömmlicher Arbeitsweisen hergestellt werden, worauf dieThese powders can, for example, by granulating the raw powder with the help of the atomization process or others conventional working methods are produced, whereupon the

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Pulver beispielsweise einem Reduktionsglühen unter Wasserst off atmosphäre unterworfen werden.Powder, for example, be subjected to a reduction annealing under a hydrogen atmosphere.

Die Erfindung wird im folgenden, anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained. In this show:

Pig. 1 ein Schaubild von Jominy-Kurven der Pulver nach der Erfindung_} Pig. 1 is a graph of Jominy curves of the powders according to the invention _}

Fig. 2 und 3 Schaubilder von Jominy-Kurven von Vergleichspulvern, und FIGS. 2 and 3 are graphs of Jominy curves of comparative powders, and FIGS

Fig. 4- und 5 Schaubilder von Jominy-Kurven bekannter Pulver.Figs. 4 and 5 show graphs of Jominy curves more known Powder.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert, wobei die Erfindung jedoch keinesfalls auf die Beispiele beschränkt ist.The invention is further illustrated below with the aid of examples, although the invention is in no way limited to the examples is limited.

Die Pulver der in der folgenden Tafel 1 zusammengestellten Zusammensetzung wurden mit Hilfe des Wasser-Zerstäubungsverfahrens hergestellt und nach dem Granulieren wurden die Granulate bei 1050 ⁰C drei Stunden lang einer' Re dulcti ons glühung unter Wasserstoffatmosphäre unterworfen»The powders of the results summarized in the following table 1 were prepared of the water-sputtering with the aid of and after granulation, the granules were a 'Re dulcti ons subjected annealing under a hydrogen atmosphere at 1050 ⁰ C for three hours "

Bei den in Tafel 1 zusammengestellten Pulvern liegen die Pulver A bis G¹ innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, während die Pulver E bis K Ifergleichspulver darstellen. Die Pulver A bis K besaßen im wesentlichen die folgende Siebanalyse:In the powders compiled in Table 1, powders A through G ^{1 are} within the scope of the present invention, while powders E through K are equal powders. Powders A to K essentially had the following sieve analysis:

etwa 17% war Pulver von 100 bis I50 mesh etwa 28% xvar Pulver von I50 bis 200 mesh etwa 15% war Pulver von 200 bis 250 mesh etwa 15% war Pulver von 250 bis 325 mesh und etwa 25% war Pulver von - 325 mesh,about 17% was 100 to 150 mesh powder about 28% xvar powder from 150 to 200 mesh about 15% was 200 to 250 mesh powder about 15% was 250-325 mesh and powder about 25% was powder of - 325 mesh,

wobei die Teilchengrößenverteilung von Pulver zu Pulver keine großen Unterschiede zeigte.the particle size distribution from powder to powder showing no great differences.

Die Pulver A bis K wurden,wie oben erläutert, hergestellt und diese Pulver sowie die Pulver mit der Zusammensetzung gemäß der folgenden Tafel 2 wurden unter einem Druck von 5 t/cm verdichtet, um Grünpreßlinge mit einer Dichte von 6,5 g/cm^ zu erzielen. Diese Grünpreßlinge wurden unter einem endothermischen Gas (Propan-Luft-Grack-Gas) bei 1050 C eine Stunde lang gesintert, worauf die gesinterten Probekörper fünf Minuten lang unter Wasserstoffatmosphäre bei 1200 C erhitzt wurden, woran sich ein Ausschmieden in einem Preßstempel unter einem Druck von 10 t/cm anschloß. Durch dieses Sinterschmieden wurden Stahlblöcke mit einer Dichte von mehr als 99»5% erzielt. Diese Stahlblöcke wurden bei 870 C gemäß der japanischen Industrienorm G0561 normalisiert und sodann zu Jominy-Versuchskörpern verarbeitet. Diese Proben wurden einem Abschreckversuch an nur einem Ende bei 845 C unterworfen. Der in den Tafeln 1 und 2 aufgeführte Kohlenstoffgehalt ist ein Analysenwert der Proben nach Durchführung des obenbeschriebenen Versuches, während die anderen Komponenten Analysenwerte der Pulver selbst darstellen. Die Ergebnisse der Absehreckversuche sind dargestellt.Powders A to K were prepared as explained above and these powders, as well as the powders with the composition according to Table 2 below, were subjected to a pressure of 5 t / cm compressed to green compacts with a density of 6.5 g / cm ^ to achieve. These green compacts were under an endothermic Gas (propane-air-grack-gas) at 1050 C. Sintered for one hour, after which the sintered test specimens for five minutes in a hydrogen atmosphere at 1200 ° C were heated, followed by forging in a ram under a pressure of 10 t / cm. Because of this Sinter forging, steel blocks with a density of more than 99 »5% were achieved. These steel blocks were at 870 C according to normalized to the Japanese industrial standard G0561 and then processed into Jominy test specimens. These samples were subjected to a quenching test on only one end at 845 C. The carbon content listed in Tables 1 and 2 is an analysis value of the samples after the test described above, while the other components represent analysis values of the powder itself. The results the deterrent tests are shown.

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Tafel 1Table 1

Stahlpulvei*Steel powder *

ITiITi

MoMon

O LegierungskomponentenO alloy components

Er f indung s g emäßIt is found accordingly

Beispielexample 11 AA. 0,450.45 Verglei chspulverComparison powder 77th EE. 0,410.41 0,0540.054 1,411.41 0,540.54 0,540.54 0,580.58 0,150.15 KeinNo Si-Zusatz j Mn-Ni-Cr-MoSi additive j Mn-Ni-Cr-Mo II. IlIl 22 BB. 0,410.41 Beispielexample 88th FF. 0,550.55 0,0100.010 0,980.98 0,620.62 0,980.98 0,540.54 0,200.20 keinno Si-Zusatz; Mn-Ni-Cr-MoSi additive; Mn-Ni-Cr-Mo OO ** .**. IlIl 55 CC. 0,570.57 ttdd 99 GG 0,580.58 0,0070.007 1,761.76 0,890.89 0,410.41 0,780.78 0,170.17 keinno Si-Zusatz j Mn-Ni-Cr-MoSi additive j Mn-Ni-Cr-Mo OO
(O(O UU 44th A'A ' o,59o, 59 IIII 1010 HH 0,470.47 0,0290.029 1,541.54 0,050.05 0,440.44 0,600.60 0,520.52 keinno Si-Zusatz;Mn-Cr-MoSi additive; Mn-Cr-Mo 0000
OOOO IlIl 55 B¹ B ¹ 0,590.59 ItIt 1111 II. 0,440.44 0,0210.021 0,910.91 0,040.04 1,051.05 0,520.52 0,240.24 keinno Si-Zusatz;Mn-Cr-MoSi additive; Mn-Cr-Mo IlIl 66th CC. 0,580.58 titi 1212th JJ 0,560.56 0,0250.025 1,871.87 0,050.05 0,570.57 0,690.69 0,550.55 keinno Si-Zusatz;Mn-Cr-MoSi additive; Mn-Cr-Mo —*- * ItIt 1515th KK 0,450.45 οο ttdd 0,0150.015 1,591.59 0,020.02 0,550.55 0,0210.021 0,580.58 keinno Si-ZusatzjMn-CrSi additive jMn-Cr 0,220.22 1,251.25 0,010.01 0,610.61 0,460.46 0,450.45 Si-Mn-Cr-MoSi-Mn-Cr-Mo Ts>Ts> 0,510.51 1,571.57 0,560.56 0,470.47 0,600.60 0,550.55 Si-Mn-Ni-Cr-MoSi-Mn-Ni-Cr-Mo -P-
CO
ISJ
CO
CO
OO -P-
CO
ISJ
CO
CO
OO 0,0580.058 0,780.78 0,740.74 0,010.01 0,650.65 0,190.19 keinno Si-Zusatz ^Mn-Ni-MoSi additive ^ Mn-Ni-Mo 0,0260.026 5,025.02 0,710.71 0,59 '0.59 ' .0,49.0.49 0,620.62 keinno Si-Zus at ζ· Mn-Ni-Cr-MoSi addition at ζ · Mn-Ni-Cr-Mo 0,0450.045 1,211.21 0,590.59 2,542.54 0,510.51 0,850.85 keinno Si-Zusatz-Mn-Ni-Cr-MoSi additive-Mn-Ni-Cr-Mo 0,0720.072 1,251.25 1,651.65 0,580.58 0,540.54 0,210.21 keinno Si-Zusatz'Mn-Ni-Cr-MoSi additive'Mn-Ni-Cr-Mo

Tafel 2Table 2

Stahlpulver Steel powder

SiSi

NiNi

CrCr

Mo 0 Legierungs-(%) (%) i komponentenMo 0 alloy (%) (%) i components

herkömmlich legierte Stahlpulv erconventionally alloyed steel powder he

L M N OL M N O

P QP Q

0,37-0,45 6,20-0,350.37-0.45 6.20-0.35

0,37-0,4-5 0,37-0,45 0,590.37-0.4-5 0.37-0.45 0.59

0,39 0,470.39 0.47

0,20-0,35 0,20-0,350.20-0.35 0.20-0.35

0,020 0,0160.020 0.016

0,70-1 0,70-10.70-1 0.70-1

0,60-00.60-0

.051 ,05!.051, 05!

,95, 95

0,54 0,280.54 0.28

0,35=0,75'0.35 = 0.75 '

1 ,50-2,001.50-2.00

0,580.58

1,911.91

0,80-1,15:0,15-0,25 -0.80-1.15: 0.15-0.25 -

0,35-0,65 0,15-0,25 0,65-0,95:0,20-0,30 - 0.35-0.65 0.15-0.25 0.65-0.95: 0.20-0.30 -

0,59 ■0.59 ■

0,42
0,020.42
0.02

iSi-haltig nach SAE 4140 HContains iSi according to SAE 4140 H

iSi-haltig nach SAE 8640 HContains iSi according to SAE 8640 H

Si -haltig nach SAE 4p4G· HContains Si according to SAE 4p4G · H

Mu- u. Mo-arm nach J3p ,Pa j tentanmNo. 20 049/72) £Mu- and Mo-arm according to J3p, Pa j tentanmNo. 20 049/72) £

0,45 ;0,46 wenig Mn,Ni, Cr u. Mo nac0.45; 0.46 a little Mn, Ni, Cr and Mo nac

45 Ό 25 ^{AIBI 8600}
' ν y^=·^, wenig Mn,Ni u. Co nach45 Ό 25 ^{AIBI 8600}
'ν y ^ = ^, a little Mn, Ni and Co after

! ; AISI 4600! ; AISI 4600

-11--11-

NJ CO CO 00NJ CO CO 00

Die Pulver A¹ , B¹ und C sind im wesentlichen nickelfrei. Bei den Pulvern A¹, B¹ und C¹ ist die Härtbarkeit stärker gesteigert als bei den Pulvern nach den Fig. 2 und 3» wobei die Werte jedoch mehr oder weniger ungünstiger als bei den Pulvern A, B und C liegen, welche Nickel enthalten.The powders A ¹ , B ¹ and C are essentially nickel-free. The hardenability of the powders A ¹ , B ¹ and C ¹ is greater than that of the powders according to FIGS .

Liegen die Gehalte, an Mangan und Molybdän tiefer, d;.h. bei 0,9 bis 1,65% Mangan und 0,1 bis 0,8% Molybdän, so wird die Härtungstiefe der Abschreck-Härtekurven mehr oder weniger flach, wobei die Kurvenzüge einen derartigen Verlauf nehmen, daß die Härte allmählich vom abgeschreckten Ende in Richtung auf das Probeninnere abnimmt. Werkstoffe, die eine derartige Eigenschaft besitzen, sind am geeignetsten für Teile, bei welchen die Dauerstandsfestigkeit von Bedeutung ist.Are the contents of manganese and molybdenum lower, i.e. at 0.9 to 1.65% manganese and 0.1 to 0.8% molybdenum, the hardening depth of the quench hardness curves becomes more or less flat, with the curves taking such a course that the hardness gradually from the quenched end in the direction decreases on the inside of the sample. Materials that have such a property are most suitable for parts which the durability is important.

Liegen andererseits die Gehalte an Mangan und Molybdän höher, d.h. bei 1,1 bis 2,5% Mangan und 0,2 bis 1,0% Molybdän, so nimmt die Abschreck-Härtekurve einen derartigen Verlauf, daß die Härte rasch in einem bestimmten Abstand vom abgeschreckten Ende abnimmt. Derartige Werkstoffe sind am geeignetsten für Teile, die eine hinreichende Schlagzähigkeit erfordern. Werden die Ergebnisse von Pig. 2 mit den Ergebnissen nach S¹Xg.1 verglichen, so kann die Zusammensetzung A mit der Zusammensetzung G und die Zusammensetzung A¹ mit der Zusammensetzung Έ verglichen werdeni Aus diesem Vergleich ist ersichtlich, daß die Zusammensetzungen G und Έ Siliciumgehalte besitzen, die oberhalb der erfindungsgemäßen Siliciumgrenzen liegen und daß bei Siliciumgehalten von mehr als 0,1% der Sauerstoffgehalt ansteigt, wie Tafel 1 zu entnehmen und daß die Härtbarkeit verschlechtert wird. Werden in den Fig. 1 und 2 die Zusammensetzungen A¹ und E miteinander verglichen, wobei die Zusammensetzung E im Hinblick auf die Elemente Mangan, Chrom und Silicium innerhalb des Rahmens der Erfindung liegt, jedoch der Molybdängehalt unterhalt der erfindungsgemäßen Grenze für Molybdän liegt, so wird beobachtet, daß die'Härtbarkeit der Zusammensetzung EIf, on the other hand, the contents of manganese and molybdenum are higher, ie 1.1 to 2.5% manganese and 0.2 to 1.0% molybdenum, the quenching hardness curve takes such a course that the hardness quickly at a certain distance decreases from the quenched end. Such materials are most suitable for parts that require adequate impact strength. Will the results of Pig. 2 compared with the results according to S ¹ Xg.1, the composition A can be compared with the composition G and the composition A ¹ with the composition Έ . From this comparison it can be seen that the compositions G and Έ have silicon contents that are above the silicon limits according to the invention lie and that, at silicon contents of more than 0.1%, the oxygen content rises, as can be seen from Table 1, and that the hardenability is impaired. ^{If the compositions A 1} and E are compared with one another in FIGS. 1 and 2, the composition E being within the scope of the invention with regard to the elements manganese, chromium and silicon, but the molybdenum content being below the inventive limit for molybdenum, so it is observed that the curability of the composition E

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nicht so günstig ist wie diejenige der Zusammensetzung A'. Aus diesem Umstand ist ersichtlich , daß die Verbesserung der Härtbarkeit der Pulver nicht mit der früheren Mutmaßung oder allgemein verbreiteten Annahme bei den Pulvermetallurgen übereinstimmt und daß die Verbesserung der Härtbarkeit eine Folge des gleichzeitigen Vorliegens von Chrom, Mangan; und Molybdän unter der Bedingung ist, daß der Gehalt an Silicium nicht oberhalb von 0,1% liegt.is not as favorable as that of composition A '. From this it can be seen that the improvement the hardenability of the powder does not match the earlier speculation or general assumption among powder metallurgists agrees and that the improvement in hardenability is a consequence of the simultaneous presence of chromium, manganese; and molybdenum is with the proviso that the content of silicon does not exceed 0.1%.

Wird die Zusammensetzung H mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen A bis C verglichen, so zeigt sich, daß die erstgenannte einen sehr niedrigen Chromgehalt besitzt. Aus dem Vergleich der in Fig. 1 und Fig. 2 veranschaulichten Daten ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäß definierte Gehalt an Chrom als eines der gleichzeitig vorliegenden Elemente von Bedeutung ist.If the composition H with the compositions according to the invention A to C compared, it turns out that the former has a very low chromium content. From the Comparison of the data illustrated in Fig. 1 and Fig. 2 shows that the content defined according to the invention of chromium as one of the elements present at the same time is important.

Die Zusammensetzung I hat einen höheren Mangangehalt als die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen A bis C und die Zusammensetzung J hat einen höheren Chromgehalt als die Zusammensetzungen A bis C und wie aus Tafel 1 ersichtlich, haben die Zusammensetzungen I und J einen höheren Sauerstoffgehalt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Härtbarkeiten dieser Zusammensetzungen geringer und sind die mechanischen Eigenschaften und die Verdichtbarkeiten in der Kälte bei diesen Pulvern schlechter. The composition I has a higher manganese content than the compositions A to C according to the invention and the composition J has a higher chromium content than compositions A through C and as can be seen from Table 1, the compositions have I and J have a higher oxygen content. As can be seen from Fig. 3, the curabilities of these compositions are lower and the mechanical properties and the compressibility in the cold with these powders are worse.

Bei der Zusammensetzung J mit einem großen Chromgehalt war die Viskosität des geschmolzenen Stahles hoch und war die Zerstäubungsdüse im Anschluß an den Zerstäubungsvorgang verstopft. Composition J with a large chromium content was the viscosity of the molten steel was high and the atomizing nozzle was clogged following the atomizing process.

Bei der Zusammensetzung K ist der Nickelgehalt zu groß und bei dieser Zusammensetzung steigt der Anteil an bleibendem Austenit an, so daß die Härte an dem abgeschreckten Ende ab-In the case of composition K, the nickel content is too high and With this composition, the proportion of permanent austenite increases, so that the hardness at the quenched end decreases.

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nimmt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Außerdem ist der Sauerstoffgehalt vergleichsweise hoch, wie aus Tafel 1 ersichtlich. Dieses zeigt, daß Nickel zwar den obenbeschriebenen Effekt besitzt, jedoch ein optimaler Bereich vorhanden ist.takes, as can be seen from FIG. Also is the oxygen content comparatively high, as can be seen from Table 1. This shows that nickel, although the above-described Has effect, but there is an optimal range.

Die Härtungstiefe der obenbeschriebenen Vergleichsversuche ist wie folgt. Die Pulver A bis C aus Fig. 1 werden mit den Pulvern E, F, G und H nach Fig. 2 verglichen. Sowohl bei Fig. 1 als auch bei Fig. 2 sind die Härten am abgeschreckten Ende im wesentlichen gleich, wobei jedoch die Pulver nach Fig. 2 im Hinblick auf die Härtbarkeitstiefe schlechter abschneiden. Jedes Element dieser Pulver wird im folgenden untersucht. In der Zusammensetzung E beträgt der Siliciumgehalt lediglich 0,015%, wobei gleichfalls der Molybdängehalt mit 0,021% sehr niedrig liegt, so daß die Härtbarkeit schlecht ist. Bei den Zusammensetzungen F und G beträgt der Siliciumgehalt 0,22 bzw. 0,31%* was hoch ist, während bei der Zusammensetzung F der Fickelgehalt mit 0,01% einen niedrigen Wert besitzt, wohingegen in der Zusammensetzung G der Fickelgehalt 0,36% beträgt und somit innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegt. Der Einfluß des Siliciumzusatzes ist jedoch groß und die Härtbarkeit ist schlecht. Bei der Zusammensetzung H ist der Siliciumgehalt niedrig und beträgt auch der Ghromgehalt lediglich 0,01%, so daß dieses Pulver eine schlechte. Härtbarkeit besitzt.The cure depth of the comparative tests described above is as follows. The powders A to C from FIG. 1 are compared with the powders E, F, G and H according to FIG. As well as in Fig. 1 as well as in Fig. 2, the hardnesses at the quenched end are essentially the same, but with the powders after Fig. 2 perform worse with regard to the depth of hardenability. Each element of these powders is examined below. In the composition E, the silicon content is only 0.015%, the molybdenum content also being very low at 0.021%, so that the hardenability is poor is. For compositions F and G, the silicon content is 0.22 and 0.31%, respectively, which is high, while for the composition F the fickel content has a low value of 0.01%, whereas in the composition G the fickel content Is 0.36% and is thus within the scope of the invention. However, the influence of the addition of silicon is great and the hardenability is poor. In Composition H, the silicon content is low and so is the chromium content only 0.01%, making this powder a bad one. Has hardenability.

Werden die die Pulver I, J und K betreffenden Daten aus Fig. mit den Daten aus Fig. 1 verglichen, welche die erfindungsgemäßen Pulver darstellen, so zeigt sich, daß die in Fig. 3 dargestellten Pulver niedrigere Härten am abgeschreckten Ende besit-zen und daß die Härtungstiefen dieser Pulver nicht sehr gut sind.If the data relating to powders I, J and K from FIG. 1 are compared with the data from FIG Represent powders, it is found that the powders shown in Fig. 3 have lower hardnesses at the quenched end and that the hardening depths of these powders are not very great are good.

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Das Verhalten eines jeden Elementes der erfindungsgemäßen Pulver ist nunmehr verständlich. Außerdem sind noch Daten, betreffend bekannte Pulver, in den Fig. 4- und 5 veranschaulicht .The behavior of each element of the invention Powder is now understandable. In addition, data relating to known powders are also illustrated in FIGS .

In Tafel 2 enthalten alle Pulver L bis IT 0,2 bis 0,35% Silicium, wohingegen das Pulver 0 weder Silicium noch Nickel noch Chrom enthält. Das Pulver P hat einen niedrigen Mangangehalt, und das Pulver Q besitzt wenig Mangan und einen zu hohen Nickelgehalt sowie einen zu niedrigen Chromgehalt.In Table 2, all powders L to IT contain 0.2 to 0.35% silicon, whereas powder 0 contains neither silicon nor nickel nor chromium. The powder P is low in manganese, and the powder Q has little manganese and too high a nickel content and too low a chromium content.

Alle Pulver, L,M und N enthalten mehr als 0,1% Silicium und der Effekt des Nebeneinandervorliegens von Mangan, Chrom und Molybdän, und der Effekt des zusätzlichen Zufügens von Nickel dazu sind nicht entwickelt, so daß die Härtbarkeit keine Verbesserung zeigt»All powders, L, M and N contain more than 0.1% silicon and the effect of the coexistence of manganese, chromium and molybdenum, and the effect of the additional addition of Nickel for this are not developed, so that the hardenability shows no improvement »

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Pulver ergibt sich aus der Erläuterung des vorstehenden Beispiels. Wird eine Erläuterung im Hinblick auf den Kohlenstoffgehalt und die Härtungstiefe bei den erfindungsgemäßen Pulvern vorgenommen, so kann davon ausgegangen werden, daß die Pulver zu angelassenen oder ge~ temperten Stählen und zu Einsatζstählen verarbeitet werden. Werden die Pulver für angelassene oder getemperte Stähle verwendet, so liegt der Kohlenstoffgehalt bei etwa 0,4%, wobei es charakteristisch ist, daß die Härte in Abständen von 15 und 25 mm vom abgeschreckten Ende mehr als 50 bzw. mehr als 40 auf der Rockwell-C-Skala beträgt und daß sich die Härte insbesondere in einem Bereich von 10 bis 15 mm Entfernung vom abgeschreckten Ende nicht rasch verändert.The effect of the powders according to the invention can be seen from the explanation of the above example. Will be an explanation made with regard to the carbon content and the depth of hardening in the powders according to the invention, it may It can be assumed that the powders will be processed into tempered or tempered steels and saddle steels. If the powders are used for tempered or tempered steels, the carbon content is around 0.4%, with it is characteristic that the hardness at intervals of 15 and 25 mm from the quenched end is greater than 50 and more, respectively than 40 on the Rockwell C scale and that the Hardness does not change rapidly, particularly in a range of 10 to 15 mm from the quenched end.

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Claims

Remainder iron and production-related impurities,

with the proviso that the sum of the manganese and chromium contents is 1.7 to 3.1%.

2. Raw powder for the powder metallurgical production of low-alloy steels with excellent hardenability, consisting of the end

0.90 to 2.5% manganese, 0.35 to 1.5% chromium, 0.1 to 1.0% molybdenum, 0.1 to 1.0% nickel, max. 0.1% silicon

Remainder iron and production-related impurities,

3. Raw powder according to claim 1, characterized by a manganese content of 0.90 to 1.65% and a Molybdenum content from 0.1 to 0.8%.

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4. coal powder according to claim 1, characterized with a content of 1.10 "to 2.50% and a molybdenum content from 0.20 to 1.0%.

5. Raw powder according to claim 2, characterized with a manganese content of 0.90 to 1.65% and a molybdenum content from 0.10 to 0.80%.

6. Eohpulver according to claim 2, characterized by a manganese content of 1.10 to 2.50% and a molybdenum content from .0.20 to 1.0%.

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