DE2528188A1 - Verfahren zur herstellung von eisen- oder eisenlegierungspulvern mit einem niedrigen sauerstoffgehalt - Google Patents

Description

?A. Juni 1975

No. 1-28, 1-Chome, Kitahonmachi-Dori, Fukiai-Ku, Kobe City,

Verfahren zur Herstellung von Eisen- oder Eisenlegieruiigspulvern mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisen- oder Eisenlegierungspulvern mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt für die Verwendung in der Pulvermetallurgie (Metallkeramik), mit dessen Hilfe es möglich ist, den Sest-Sauerstoffgehalt in den Pulvern weit schneller herabzusetzen als nach dem konventionellen Verfahren durch Anwendung einer Induktionserhitzung in der Schlußredulcb ions stufe.

Das Anwendungsgebiet der neuen Pulvermetallurgietechnik bzw. der Metallkeramiktechnik weitet sich aus von der Herstellung von kleinen Maschinenteilen auf die Herstellung von Maschinenteilen oder Werkzeugen mit einer hohen Zähigkeit

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oder großen Maschinenteilen, oder Materialien (z.B. durch.
Pulverwalzen hergestellte Platten) durch Erhöhung der
Verdichtung und der Festigkeit und es sind bereits verschiedene Untersuchungen zur Erzielung hochfester Produkte durchgeführt worden.

Auf diesem Anwendungsgebiet ist einer der wichtigsten Faktoren der Sauerstoffgehalt der Pulver. Selbst reine Eisenpulver
oder Eisenlegierungspulver enthalten in der Regel 1000 bis 5OOO ppm Sauerstoffj und wenn unter Verwendung solcher Pulver als Ausgangsmaterialien Maschinenteile mit einer hohen Dichte hergestellt werden, werden dadurch, wie bekannt, die Ermüdungsfestigkeit und Zähigkeit beeinträchtigt. In Pulvern aus einem niedriglegierten Stahl oder einem hochlegierten Stahl ist der Sauerstoffgehalt noch hoher und die Pulverhersteller verwenden den größten Teil ihrer Arbeit darauf, den Sauerstoffgehalt zu senken.

Im allgemeinen wird die Desoxydation der Pulver durch Glühen bei einer hohen Temperatur unter Verwendung eines reduzierenden Gases, wie Wasserstoff, oder durch Glühen bei einer hohen Temperatur unter Vakuum unter Anwendung eines äußeren Heizsystems bewirkt und in diesen Verfahren werden die Pulver
indirekt erhitzt und es sind eine hohe Temperatur und eine lange Erhitzungsdauer erforderlich und die Sinterung zwischen den Pulvern schreitet fort und die Pulverisierbarkeit des
Sinterkuchens nach der Schlußreduktion wird schlechter und die Kontrolle (Regulierung) des Taupunktes der Atmosphäre
in dem Ofen ist streng>und es bestehen viele Temperaturbeschränkungen im Hinblick auf den Aufbau des Ofens, so daß es ■ sehr schwierig ist, eine große Menge Stahlpulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt auf wirtschaftliche Weise, d.h. billig, herzustellen.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Desoxydation

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durch Zugabe von Legierungskomponenten, bei denen es sich in der Hauptsache um Ni oder Mo handelt, zu erleichtern. Wenn billiges Mn und Cr, die in der Regel in den Formstahl einlegiert werden, vorher in den geschmolzenen Stahl einlegiert werden und wenn die dabei erhaltene Legierung nach einem wirtschaftlichen Verfahren, beispielsweise dem Wasserzerstäubungsverfahren, zu einem Pulver verarbeitet wird, werden diese Elemente leicht oxydiert und es ist bisher kein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe das dabei erhaltene Pulver in zufriedenstellender Weise desoxydiert werden könnte.

Wenn man versucht, die Schlußreduktion dieser Pulver auf übliche Weise durchzuführen, v/ird die Reduktionstemperatur hoch und die Atmosphärenbedingungen werden streng und die Reduktion ist sehr schwierig durchzuführen und die Kosten steigen dadurch an. Außerdem wird die.Pulverisierbarkeit des Sinterkuchens nach der Schlußreduktion sehr schlecht, weil die Reduktionsstufe sich verlängert und die Sinterung zwischen den Pulvern fortschreitet und die pulverisierten Pulver sehr hart werden, so daß nach dem Pulverisieren die Bearbeitungsbelasbung auf den pulverisierten Pulvern verbleibt und die Pulver selbst hart werden, wodurch die Preßbarkeit (Verdichtbarkeit) der gebildeten Pulver beeinträchtigt wird.

Mit der vorliegenden Erfindung v/ird eine einfache Lösung dieser Probleme angestrebt und diese besteht darin, daß man den Redukt ions zustand der nach verschiedenen Verfahren hergestellten Eisen- oder Eisenlegierungspulver einstellt durch Verminderung des Sauerstoffgehaltes der Pulver vor der Schlußreduktion und durch Verminderung des Gesamtkohlenstoffgehaltes einschließlich des in die Pulver einlegierten Kohlenstoffes in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt in den Pulvern und Erhitzen der Pulver durch interne Wärmeerzeugung, wodurch die zum Erhitzen erforderliche Zeit beträchtlich verringert wird, und dabei erhält man einen reduzierten Kuchen, der leicht pulverisiert werden kann, und auf diese Weise können

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Eisen- oder Eisenlegierungspulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt und einer ausgezeichneten Zusammenpreßbarkeit (Verdichtbarkeit) leicht hergestellt werden. Erfindungsgemäß wird zum Erhitzen der vorstehend beschriebenen Eisen- oder Eisenlegierungspulver vor der Schlußreduktion durch interne Wärmeerzeugung ein Wechselstrom mit einer niedrigen, mittleren oder hohen Frequenz verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Eisen- oder Eisenlegierungspulvern mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt für die Verwendung in der Pulvermetallurgie (Metallkeramik), das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von nicht mehr als 8 Gew.-% und einem Gesamtkohlenstoffgehalt einschließlich des in die Pulver einlegierten Kohlenstoffs von nicht mehr als 6 Gew.-% entsprechend dem Sauerstoffgehalt bei einer relativen Dichte von 5 bis 65 %» bezogen auf die Dichte des Formstahls der Pulver, einer Induktionserhitzung unterwirft unter Anwendung eines Wechselstroms von 50 Hz (Hertz) bis 1 MHz (Megahertz), um die Pulver auf eine Temperatur von 750 bis 1400°C zu erhitzen und dadurch eine schnelle Reduktion zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird eine Induktionserhitzung angewendet, die sich jedoch von dem beim Erhitzen und Trocknen von Kunststoffen und Holz angewendeten dielektrischen Erhitzungsverfahren wesentlich unterscheidet. Während nämlich die beim dielektrischen Erhitzen von Kunststoff en oder Holz zu erhitzenden Gegenstände isolierende Materialien oder praktisch isolierende Materialien sind und die angewendete Frequenz eine sogenannte Hochfrequenz oder Superhochfrequenz von mehr als 1 MHz ist, stellen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Induktionserhitzen zu erhitzenden Gegenstände Halbleiter oder Leiter dar, so daß die obere Grenze der verwendeten Frequenz 1 MHz beträgt und die angewendete Frequenz im allgemeinen unterhalb dieses Grenzwertes liegt.

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Ein solches Induktionserhitzungsverfahren wird in breitem Umfange angewendet für die Schmelzraffination und die Wärmebehandlung von Blockmetallen und auch in der Pulvermetallurgie, wobei das Indukt ions erhitzungsverfahren auf Produkte mit einer scheinbaren Dichte von mehr als 70 %, beispielsweise ein grünes Produkt und einen gesinterten Körper, angewendet wird, während das Induktionserhitzungsverfahren bisher nicht zum Erhitzen von Pulvern angewendet worden ist, in denen einzelne, voneinander unabhängige Teilchen vorliegen, wie bei der Reduktion von Eisen- oder Eisenlegierungspulvern.

Erfindungsgemäß wurden die verschiedensten Versuche in bezug auf die schließlich zu reduzierenden Eisen- oder Eisenlegierungspulver durchgeführt und dabei wurde gefunden, daß bei einer relativen Dichte von 5 bis 65 %_} bezogen auf die Dichte des Formstahls der Eisen- oder Eisenlegierungspulver ein Wechselstrom von 50 Hz bis 1 ECHz angewendet wird, wodurch eine besonders wirksame Induktionserhitzung erzielt v/erden kann. Der durch die Induktionserhitzung bewirkte Temperaturanstieg resultiert aus der inneren Wärmeerzeugung und hat die folgenden Vorteile:

1.) das Erhitzen zur'Erhöhung der Temperatur kann innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes durchgeführt werden und innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes können Pulver mit einem sehr niedrigen Sauerstoffgehalt erhalten werden;

2.) die höchste Temperatur, die großtechnisch durch Erhitzen in einem üblichen Vakuumofen und in einem Reduktionsofen erzielt werden kann, beträgt im Hinblick auf den Aufbau des Ofens und andere Beschränkungen etwa 1 150°0, beim direkten Induktionserhitzen der Pulver selbst wie in dem erfindungsgeraäßen Verfahren kann jedoch innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne eine möglichst hohe Temperatur erzielt werden und da die feuerfesten Bestandteile nicht direkt erhitzt werden,

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kann die Haltbarkeit (Lebensdauer) des Ofens verlängert werden;

3.) die zum Erhitzen und Aufrechterhalten der Temperatur erforderliche Zeit ist kurz, so daß die Sinterung zwischen den Pulvern nicht zu weit fortschreitet und das Pulverisierungsvermö'gen des Kuchens sehr vorteilhaft ist; so kann beispielsweise selbst wenn nach dem Erhitzen eine Temperatur von 1350⁰C aufrechterhalten wird, die Pulverisierung leicht durchgeführt werden; und

4.) es kann irgendein beliebiger horizontaler oder Schachtofen verwendet werden.

Zu den Zwischenprodukten unter den Pulvern für die Pulvermetallurgie gehören nicht-fertig reduzierte Eisen- oder Eisenlegierungspulver, die nach bekannten Verfahren hergestellt worden sind, beispielsweise das auf einer Kathode bei der Elektrolyse abgeschiedene plattenförmige Schwammeisen, der in einem Reduktionsverfahren vorläufig reduzierte Kuchen, d.h. das Schwammeieen oder pulverisierte Produkte davon, verdüste Eisen- oder Eisenlegierungspulver und in einem mechanischen Zerkleinerungsverfahren gestampfte Pulver und unter den Endprodukten sind solche zu verstehen, die nach der Schlußreduktion im Handel in Form von Eisen- oder Eisenlegierungspulvern erhältlich sind.

Aber selb.st bei den Endprodukten handelte es sich bisher nicht immer um Pulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt und in den schwer reduzierbaren Pulvern, d.h. in den Pulvern mit einem hohen Sauerstoffgehalt, und selbst in den im Handel erhältlichen" reinen Eisenpulvern beträgt der Sauerstoffgehalt 1000 bis 5OOO ppm und ist in der Regel um eine oder zwei Größenordnungen höher als in dem Formstahl.

Die hier verwendeten Ausdrücke "Zwischenprodukt" und "Endprodukt"

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umfassen auch den durch Sintern eines pulverförmigen Materials im Vakuum oder in einer nicht-oxydi er enden Atmosphäre, beispielsweise einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre, nach einem bekannten Verfahren hergestellten Kuchen oder die durch Pulverisieren dieses Kuchens (Sinterkuchens) erhaltenen Pulver.

Der hier verwendete Ausdruck "Eisen- oder Eisenlegierungspulver" umfaßt sowohl die reinen Eisenpulver als auch die Eisenlegierungspulver, wenn jedoch diese Eisen- oder Eisenlegierungspulver einer Induktionserhitzung unterworfen werden, wenn die relative Dichte weniger als 5 %·, bezogen auf die Dichte des Formstahls, beträgt, wird die für die Erhöhung der Temperatur durch Induktionserhitzen erforderliche Zeit sehr lang, wahrend dann, wenn die relative Dichte 65 % übersteigt, das Pulverisierungsvermögen des Sinterkuchens nach der Induktionserhitzung und die Desoxydation sehr schlecht werden und die Pulverisierung nur schwer durchführbar ist, so daß die unteren und oberen Grenzen der Dichte 5 und 65 % betragen.

Die Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien umfassen solche, bei denen die Pulver .'in natürlicher Weise gefüllt sind, solche, bei denen die Pulver zusammengepreßt (verdichtet) und unter einem Druck von weniger als 1 t/cm gefüllt worden sind zur Verbesserung des Püllungszustandes ohne Erzielung einer Verdichtungjund solche, die durch Abstich gefüllt sind (tap filled ones), die relative Dichte dieser Materialien sollte jedoch innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen.

Wenn die Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von 0,6 bis 8,0 Gew,-% durch Induktionserhitzen erhitzt werden, muß eine relativ höhere Frequenz angewendet werden als beim Erhitzen der Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem niedrigeren Sauerstoffgehalt als die oben angegebenen Materialien, deren Sauerstoffgehalt jedoch innerhalb des oben angegebenen Sauerstoffgehaltsbereiches liegt,

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wobei die erforderliche Frequenz I50 Hz bis 1 MHz beträgt.

Wenn der Sauerstoffgehalt in den Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien innerhalb des oben angegebenen Bereiches
ansteigt, muß die anzuwendende Frequenz im allgemeinen innerhalb des oben angegebenen Bereiches erhöht werden. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der spezifische Widerstand der
Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien ebenfalls ansteigt, wenn der Sauerstoffgehalt in den Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien zunimmt.

Obgleich das Induktionserhitzen und die Desoxydation von
Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 8,0 Gew.-% natürlich ebenfalls möglich sind, wird erfindungsgemäß hauptsächlich die Schlußreduktion
der Eisen- und Eisenlegierungspulvermaterialien angestrebt,
die auch als sekundäre Reduktion bezeichnet wird, und Ziel der Erfindung ist es, Pulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt herzustellen, die auf wirtschaftliche (billige) Weise innerhalb eines kurzen Zeitraumes und in großer Menge geliefert werden, so daß die obere Grenze des Sauerstoffgehaltes in den Eisenoder Eisenlegierungspulvermaterialien auf 8,0 Gew.-% festgesetzt wird. Das heißt, wenn' der Sauerstoffgehalt 8,0 Gew.-# übersteigt, ist selbst dann, wenn das Erhitzen zur Erhöhung der Temperatur innerhalb einer kurzen Zeitspanne durchgeführt werden kann, für die Reduktion eine verhältnismäßig lange Zeit erforderlich.

Nach verschiedenen Untersuchungen wurde nun gefunden, daß das Pulvermaterial mit einem Sauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,6 Gew.-% und das Pulvermaterial mit einem Sauerstoffgehalt
von weniger als 0,6 Gew.-% in bezug auf den Frequenzbereich,
welcher diese Pulvermaterialien erhitzen kann, um die Temperatur zu erhöhen, voneinander abweichen und daß in dem Pulvermaterial mit einem Sauerstoffgehalt von 0,6 bis 8,0 Gew.-% der-Frequenzbereich von I50 Hz bis 1 MHz, vorzugsweise von 10 KHz bis 1 MHz, bevorzugt ist. Der Frequenzbereich, dem die Eisen-

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oder Eisenlegierungspulvermaterialien rait einem Sauerstoffgehalt von weniger als 0,6 Gew.-% beim Induktionserhitzen unterworfen werden, ist relativ niedriger als der, der für die Pulvermaterialien mit einem höheren Sauerstoffgehalt angewendet werden muß und er "beträgt vorzugsweise 50 Hz bis 500 KHz, insbesondere 50 Hz bis 10 KHz.

Der Frequenzbereich hängt nämlich im wesentlichen von dem. Sauerstoffgehalt der Pulvermaterialien ab und erfindungsgemäß ist der Bereich von 50 Hz bis 1 MHz in bezug auf den Erhitzungswirkungsgrad bevorzugt. Wenn die Frequenz außerhalb des Bereiches von 50 Hz bis 1 MHz liegt, nimmt der Erhitzungswirkungsgrad ab.

Der in den Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien enthaltene Sauerstoff liegt vor in Form eines Oxid- oder Hydroxid— films (hauptsächlich eines Eisenoxid-, Eisenhydroxidfilms) auf der Oberfläche der Eisen- oder Eisenlegierungspulver, in Form von Eisenoxid- oder Eisenhydroxidpulvern oder in Form von Agglomeraten oder Sinterkörpern davon, die in die Eisen- oder Eisenlegierungspulver eingemischt sind, und in Form von Oxiden von Legierungselementen, wie Mn, Gr, Mo und dgl. Außerdem sind in der Struktur des Eisenoxids und Eisenhydroxids FeO, Fe^O^, Fe₂O,, Fe(OH)₂ und Fe(OH)^ enthalten und dabei kann es sich um Komplexverbindungen oder um Mischungen dieser Verbindungen mit anderen Metalloxiden oder -hydroxiden handeln.

An Hand experimenteller Ergebnisse wurde ferner gefunden, daß in den Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von 0,6 bis 8,0 Gew.-% der Hauptkörper, der die innere Wärmebildung durch den Induktionsstrom verursacht, das in den Pulvermaterialien enthaltene Eisenoxid und Eisenhydroxid ist und daß in den Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 0,6 Gew.-% die Eisenmetallteilchen selbst in erster Linie die innere Wärmebildung verursachen. Daher weichen die für die

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beiden oben beschriebenen Pulvermaterialien bevorzugten Frequenzbereiche wie oben angegeben voneinander ab.

Wenn das erfindungsgemäße Erhitzen unter Vakuum oder in einer neutralen Atmosphäre durchgeführt wird, muß in den Eisenoder Eisenlegierungspulvermaterialien als Reduktionsmittel Kohlenstoff (vorlegiert und/oder vorher eingemischt) enthalten sein, der darin enthaltende Kohlenstoff kann jedoch irgendeine beliebige Struktur haben, beispielsweise kann Kohlenstoff in Form einer Flüssigkeit, wie z.B. ölen, oder in Form eines Feststoffes, wie Graphitpulver, eingemischt werden. Alternativ kann in den nach dem Zerstäubungsverfahren (Verdüsungsverfahren) herzustellenden Pulvern vor dem Zerstäuben bzw. Verdüsen der Kohlenstoff in den geschmolzenen Stahl einlegiert und dann die geschmolzene Legierung zerstäubt (verdüst) und der Kohlenstoff als Reduktionsmittel verwendet werden. In dem Misch- und Legierungsverfahren kann die Gesamtmenge an Kohlenstoff größer sein als die Menge, die für die Desoxydation der Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien erforderlich ist, und sie beträgt nicht mehr als 6,0 Gew.-%.

Wie oben angegeben, besteht das erfindungsgemäße Reduktionsmittel hauptsächlich aus dem in den Pulvermaterialien enthaltenen Kohlenstoff , wenn jedoch zu viel Kohlenstoff in dem Endproduktpulver enthalten ist, können die Eigenschaften der zu verarbeitenden Pulver, beispielsweise die Zusammendrückbarkeit und die Verdichtbarkeit der gebildeten Pulver, beeinträchtigt werden. In einem solchen Falle werden vorher 2 bis 27 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Pulver, zugegeben und die Pulver werden wärmebehandelt, um die Kohlenstoffmenge in den fertigen Pulvern einzustellen.

Das zugegebene Wasser verdampft in einer reduzierenden Atmosphäre bei 170 bis 180°C, die Pulver werden jedoch während der Verdampfung mäßig oxydiert, so daß dieser Sauerstoff mit

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dem restlichen Kohlenstoff reagiert und die Entkohlung (Decarburierung) schreitet fort und die Kohlenstoff menge in den fertigen Pulvern kann auf einen niedrigen Gehalt eingestellt werden. In diesem Falle "besteht der andere Effekt des zugegebenen Wassers darin, zwischen den Pulvern eine Brücke zu bilden und den Füllungszustand der Pulver grob zu halten, so daß die Pulverisierbarkeit des dabei erhaltenen Kuchens (Sinterkuchens) verbessert wird.

Bezüglich der Atmosphäre bei der Wärmereduktion muß das Vakuum im Falle einer Atmosphäre mit einem verminderten Druck höher als 1 mm Hg sein, im Falle einer neutralen Atmosphäre besteht diese Atmosphäre hauptsächlich aus inerten Gasen, wie Np, Ar, He und dgl., und im Falle einer reduzierenden Atmosphäre besteht diese Atmosphäre aus einem reduzierenden Gas, z.B. CO, H₂, Kohlenwasserstoffen und dgl., allein oder in Mischung oder Gemischen dieser Gase mit inerten Gasen, wie N^, Ar, He und dgl., und die Atmosphäre muß in Abhängigkeit von dem Element der Pulverkomponente auf eine neutrale oder reduzierende Atmosphäre eingestellt werden.

Die Temperatur, die beim Erhitzen eingehalten werden muß, beträgt 750 bis 14-00⁰C. Bei einer Temperatur unterhalb 75O°C dauert die Desoxydation lange und es ist unmöglich, Pulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt zu erhalten, wie dies erfindungsgemäß angestrebt wird. Wenn die Temperatur 1400°C übersteigt, wird selbst dann, wenn dieses Erhitzen nur sehr kurzzeitig durchgeführt wird, die Pulverisierbarkeit des schlußreduzierten Kuchens schlechter und es besteht die Gefahr, daß das reduzierte Produkt teilweise oder vollständig schmilzt.

Die Zeit zur Aufrechterhaltung des oben angegebenen Temperaturbereiches kann in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt in den Pulvern des reduzierten Produktes in beliebiger Weise festgesetzt werden, aber trotz der Tatsache, daß die Erhitzungsdauer weit kurzer ist als bei dem konventionellen Verfahren kann

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eine vollständige Desoxydation erzielt werden. Die Desoxydation ist im wesentlichen beendet, nachdem die Temperatur auf den oben angegebenen Temperaturbereich angestiegen ist, selbst wenn diese Temperatur sofort wieder heruntergeht. Dies ist die bemerkenswerteste Eigenschaft und der bemerkenswerteste Torteil der Desoxydation durch direktes Induktionserhitzen nach dem Verfahren der Erfindung. .

Zur Erzielung der Desoxydation der Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien läßt man einen direkt induzierten Wirbelstrom (Nehrstrom) durch die Pulvermaterialien fließen, um Wärme zu erzeugen, und die Desoxydation wird bei erhöhter Temperatur bewirkt, in diesem Falle ist jedoch die Desoxydationsgeschwiiidigkeit viel höher als bei dem üblichen Desoxydationsverfahren der indirekten Erhitzung durch ein äußeres Heizsystem und der Sauerstoffgehalt kann innerhalb einer kurzen Zeitspanne bis auf einen niedrigeren Wert verringert werden, was nachfolgend als "forcierte Desoxydation" bezeichnet wird. Sie ist vermutlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Mechanismus der erfindungsgemäßen Desoxydation eine Desoxydation in einem H"icht-Gleichgewichtszustand ist als Folge der schnellen Erhitzung, die sehr stark verschieden ist von dem konventionellen Verfahren. _.'"..

Das erfindungsgemäße Erhitzungsverfahren umfaßt auch das nachfolgende Verfahren zur noch wirksameren Desoxydation zusätzlich zu dem vorstehend "beechriebenen Verfahren, bei dem die Ausgangspulver von Raumtemperatur auf die angegebene Temperatur erhitzt und für eine bestimmte Zeitdauer bei der erhöhten Temperatur gehalten und dann abkühlen gelassen werden.

Das heißt, nachdem die angegebene Temperatur eingehalten worden ist, wird bis auf eine beliebige Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Ar^-TJmwandlungstemperatur liegt, bei der die Perlit-Umwandlung erfolgt, und dann wird erhitzt, um die Temperatur zu erhöhen, diese Temperatur wird gehalten und das

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Abkühlen wird auf die gleiche Weise wie oben angegeben wiederholt und wenn das Erhitzen zur Erhöhung der Temperatur und das Halten dieser Temperatur wiederholt werden, werden das Erhitzen zur Erhöhung der Temperatur und das Halten der Temperatur durch direktes Induktionserhitzen durchgeführt. In diesem Falle kann der Heizcyclus, bestehend aus dem Erhitzen zur Erhöhung der Temperatur, dem Halten der Temperatur und dem Abkühlen, erforderlichenfalls wiederholt werden, bei Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien, wie z.B. Austenit, der keine Perlitumwandlung aufweist, und reinem Eisenpulver mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt ist dieses Wiederholungsverfahren unwirksam. Bei diesem Wiederholungsverfahren wird nämlich beim .· Abkühlen ein relativ langsames Abkühlen durchgeführt zur Erzeugung der Eutektoid— Umwandlung und es wird ein schnelles Erhitzen durchgeführt, um den Kohlenstoffausscheidungszustand bei einer hohen Temperatur zu entwickeln, so daß die Desoxydation auf wirksame Weise durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Die weiter unten folgende Tabelle I zeigt die chemische Zusammensetzung und die relative Dichte der in der Schlußreduktion zu verwendenden Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien;

die Tabelle II zeigt die .Schlußreduktionsbedingungen dieser Pulvermaterialien;

die Tabelle III zeigt die in den Pulvermaterialien vor der Schlußreduktion enthaltenen Kohlenstoff- und Sauerstoffmengen und die Kohlenstoff — und Sauerstoffmengen der schlußreduzierten (fertig reduzierten) Pulver; und

die Tabelle IV zeigt das Verhalten von Kohlenstoff und Sauerstoff, wenn das erfindungsgemäße Verfahren unter Vakuum oder in

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einer neutralen Atmosphäre durchgeführt wird und wenn die Schlußreduktion nach dem konventionellen Verfahren durchgeführt wird.

In der !Tabelle I handelt es sich bei dem Pulvermaterial A um im Handel erhältliche reduzierte Eisenpulver, zu deren Herstellung als Ausgangsmaterial Walzzunder verwendet wird.

Das Pulvermaterial B wird hergestellt durch vorläufiges Reduzieren eines Hämatits, der als Nebenprodukt beim Behandeln einer Abfallsäure aus der Beizanlage in einer Eisenherstellungsfabrik erhalten wird, mit Koks und Pulverisieren des dabei gebildeten Schwammeisens.

Bei dem Pulvermaterial G handelt es sich um ein solches, das durch vorläufiges Reduzieren des Walzzunders bis auf einen Reduktionsprozentsatz von etwa 70 % und Pulverisieren des so reduzierten Kuchens erhalten wird, dessen durchschnittlicher Sauerstoffgehalt sehr hoch ist.

Bei dem Pulvermaterial D handelt es sich um durch Wasser zerstäubte (verdüste) reine Eisenpulver.

Bei dem Pulvermaterial E handelt es sich um niedriglegierte Stahlpulver, die 1,3 Gew.-^ Mn und Jeweils 0,5 Gew.-% Ni,, Cr und Mo enthalten umd durch Zerstäubung (Verdüsung) des niedriglegierten Stahls mit Wasser und anschließendes reduzierendes Glühen des gerstäubtea (verdüsten) Legierungsstahlpulvers unter Wasserstoff bei 1000% für einen Zeitraum von 4- Stunden hergestellt worden sind und einen verhältnismäßig niedrigen Sauer— stoff gehalt aufweisen.

Bei dem Material F handelt es sich um einen Sinterkuchen vor dem Pulverisieren, der dadurch erhalten wird, daß man das Pulvermaterial I, wie nachfolgend näher erläutert, 15 Minuten

—P
lang unter einem Vakuum von 10 mm Hg einer Induktionserhitzung

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auf 1350⁰G unterwirft, um eine Desoxydation zu bewirken, dessen Sauerstoffgehalt sehr gering ist.

Bei dem Pulvermaterial G handelt es sich um ein solches, wie es beim Pulverisieren des Kuchens P erhalten wird.

Bei dem Pulvermaterial H handelt es sich'um ein solches, wie es durch Aufsprühen von Wasser auf das Pulver G und Trocknen des feuchten Pulvers an der Luft und Wiederholen dieser Behandlungen, um die Pulver erneut zu oxydieren (mit teilweise gebildetem Eisenhydroxid) erhalten wird.

Bei dem Pulvermaterial I handelt es sich um ein durch Wasser zerstäubtes (verdüstes) niedriglegiertes Stahlpulver und das oben beschriebene Pulvermaterial E wird durch Reduzieren des Pulvermaterials I unter Wasserstoff erhalten.

In die Pulvermaterialien A, B, C, D und H wird anschließend Graphitpulver eingemischt, so daß die Gesamtkohlenstoffmenge die in der weiter unten folgenden Tabelle I angegebenen Y/erte annimmt.

Bei dem Pulvermaterial I handelt es sich um ein solches, das erhalten wird durch Einlegieren von etwa Λ Gew.-% Kohlenstoff in geschmolzenen Stahl unmittelbar vor der Wasserzerstäubung.

Bei dem Pulvermaterial J handelt es sich um ein solches, das erhalten wird durch Zerstäuben (Verdüsen) eines 0,21 Gew.-% Kohlenstoff enthaltenden Stahls und anschließendes Zumischen von 3 Gew.-% Rapssamenol zu den zerstäubten (verdüsten) Pulvern.

Bei dem Pulvermaterial K handelt es sich um ein hochlegiertes Stahlpulver, das durch Zerstäuben von SKH-9 (einem Hochgeschwindigkeitsstahl entsprechend AISI M2), in dem die Kohlenstoffmenge in dem geschmolzenen Stahl hoch ist, durch Wasser

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erhalten wird.

Bei dem Pulvermaterial Ii handelt es sich um durch Wasser zerstäubte (verdüste) niedriglegierte Stahlpulver einer solchen Legierungszusammensetzung, daß etwa 0,35 Gew.-% Si in das Pulvermaterial I einlegiert sind.

Die Änderungen der Sauerstoffgehalte, wenn die vorstehend beschriebenen Pulvermaterialien A bis L den in der Tabelle II angegebenen Schlußreduktionsbehandlungen unterworfen werden, sind in der weiter unten folgenden Tabelle III angegeben.

In der Tabelle II stellen die Beispiele 1 und 2 Ausführungsformen der Schlußreduktion des Pulvermaterials A dar, wobei A-1 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und A-2 nach dem konventionellen Wasserstoffreduktionsverfahren durchgeführt werden.

Bei A-1 wird das Pulvermaterial A einer 15-minütigen Induktionserhitzung auf 1300^oG in einem Vakuum von etwa 10" mm Hg unter Anwendung einer !Frequenz von 8,3 KHz unterworfen, um die Desoxydation zu bewirken. Selbst beim Erhitzen auf eine solch hohe Temperatur ist die Haltezeit bei dieser Temperatur kurz, so daß keine wesentliche Sinterung zwischen den Pulvern auftritt und das desoxydierte Produkt in zufriedenstellender Weise pulverisiert werden kann.

Der Sauerstoffgehalt der in A-1 erhaltenen Pulver beträgt 162 ppm, wie die weiter unten folgende Tabelle III zeigt. Andererseits beträgt bei dem konventionellen Verfahren A-2 der Sauerstoffgehalt 735 ppm und ist höher als derjenige von A-1. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Reduktions— temperatur bei dem konventionellen Verfahren nur 1000°C beträgt. Obgleich die Reduktion unter Verwendung von Wasserstoff mit einer hohen Reinheit (Taupunkt" (Tp.) -5O⁰G) durchgeführt wird und die Reduktionszeit 10 Stunden beträgt und die Zeit zur , Erhöhung der Temperatur 3 Stunden beträgt, nimmt der Sauerstoff- '

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gehalt nicht ab.

Der Grund, warum bei dem konventionellen Verfahren keine Temperatur oberhalb 1000⁰C angewendet wird, liegt darin, daß dann, wenn eine derart hohe Temperatur bei reinen Eisenpulvern angewendet würde, die Sinterung zwischen den Pulverteilchen fortschreiten würde und die nachfolgende Pulverisierung des Sinterkuchens erschwert würde.

Wie oben bei A-1 angegeben, können die Pulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt hergestellt werden durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dies ist darauf zurückzuführen, daß die eingemischten Graphitpulver als Desoxydationsmittel wirken. Dies wird dadurch bestätigt, daß dann, wenn ein Material, bei dem Graphitpulver aus dem Pulvermaterial A ausgeschlossen ist, auf die gleiche Weise wie A-1 unter Vakuum dem Induktionserhitzen unterworfen wird,' der Sauerstoffgehalt in den dabei erhaltenen Pulvern 0,31 Gew.-% beträgt und praktisch der gleiche ist wie der Sauerstoffgehalt vor dem Erhitzen. Wenn das Pulvermaterial sehr wenig Kohlenstoff enthält, tritt selbst bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Desoxydation auf.

Die Beispiele 3 und 4- zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die vorläufig reduzierten (vorreduzierten) Pulver B der Schlußreduktion unterworfen werden, wobei bei B-1 das erfindungsgemäße Verfahren und bei B-2 das konventionelle Wasserstoffreduktionsverfahren angewendet wird. Da der Sauerstoffgehalt des Pulvermaterials B höher ist als derjenige des Pulvermaterials A werden bei B-1 Graphitpulver zugegeben und es wird eine Frequenz von 380 EHz angewendet und die Reduktion wird 15 Minuten lang unter einem Vakuum von etwa 10*" mm Hg bei 1150°C durchgeführt. Bei B-2 werden keine Graphitpulver zugegeben und die Reduktion wird bei dem konventionellen Erhitzungsverfahren unter einer Wasserstoffatmosphäre (Tp. -50°G) bei 1000⁰G durchgeführt, jedoch beträgt

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die Reductionszeit 5 Stunden. Der Sauerstoffgehalt bei B-1 beträgt 149 ppm, während der Sauerstoffgehalt bei B-2 833 beträgt und der Sauerstoffgehalt bei dem konventionellen Verfahren ist höher als derjenige bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. .

Die Beispiele 5 und 6 stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, bei denen die durch Pulverisieren von Schwammeisen, wie es bei der Vorreduktion erhalten wird, hergestellten Pulver mit Graphitpulvern gemischt und die dabei erhaltenen gemischten Pulver nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (G-1) und nach dem konventionellen Verfahren (C-2) einer Schlußreduktion unterworfen werden.

Bei C-1 wird die Desoxydation 15 Minuten lang unter einem Vakuum von etwa 10" mm Hg bei 1300°0 unter Anwendung einer J'requenz von 380 EHz durchgeführt. In diesem Falle wird die Temperatur innerhalb von 3 Minuten auf 1000 C erhöht, 6 Minuten lang bei 1000°C gehalten, um die Desoxydation und die Decarburierung fortschreiten zu lassen, dann wird die Temperatur innerhalb von -1 M:
Desoxydation zu bewirken.

peratur innerhalb von -1 Minute auf 1300°C erhöht, um die

In diesem Falle erzeugen die zugemischten Graphitpulver selbst Wärme durch, das Induktionserhitzen (ein Experiment zeigt, daß selbst dann, wenn nur Graphitpulver verwendet werden, die Temperatur durch das Induktionserhitzen ansteigt), ein Material, bei dem Graphitpulver aus dem Pulvermaterial.C ausgeschlossen werden, kann aber ebenfalls dem Induktionserhitzen unterworfen werden, so daß erfindungsgemäß davon ausgegangen wird, daß der Eisenoxidanteil im wesentlichen die Wärme erzeugt.

Bei C-2 wird das Pulvermaterial C 10 Stunden lang unter einer Wasserstoffatmosphäre (Tp. -50⁰G) bei 1000⁰C reduziert und der Sauerstoffgehalt in den dabei erhaltenen Pulvern beträgt 1800 ppm und wenn dieser Sauerstoffgehalt mit den 227 ppm in

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C-1 verglichen, wird, so zeigt sich, daß dieser Gehalt etwa das 8-fache desjenigen von C-1 "beträgt.

Die Beispiele 7 bis 9 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, "bei denen das Pulvermaterial D (etwa 0,25 Gew.-% G werden in einen geschmolzenen Stahl einlegiert und dieser geschmolzene Stahl wird zerstäubt (verdüst) und dann werden damit Graphitpulver gemischt) der Schlußreduktion unterworfen wird und die Fälle ;D-1 und D-2 zeigen die erfindungsgemäße Durchführung, während der Fall D-3 die Anwendung des konventionellen Verfahrens zeigt.

Bei D-1 wird die Reduktion unter einem Vakuum von etwa 10

Hg durchgeführt, während bei D-2 die Reduktion unter einer neutralen ITp-Atmosphäre durchgeführt wird. In beiden Fällen v/ird, da der Sauerstoffgehalt in dem Palvermaterial D hoch ist, eine Frequenz von 380 KHz angewendet und die Reduktionsbedingungen betragen 1150⁰G für einen Zeitraum von 15 Minuten. Bei D-3 wird die Reduktion 10 Stunden lang unter einer Wasserst off atmosphäre (Tp. -50°G) bei 1000⁰G durchgeführt. Außerdem wird bei D-1 und D-2 eine Temperatur von 1000⁰C im Verlaufe der Erhöhung der Temperatur einmal festgehalten und dann wird die Temperatur auf 1150⁰G erhöht.

Die Sauerstoffgehalte in den reduzierten Pulvern betragen 189 ppm bei D-1, 322 ppm bei D-2 und 892 ppm bei D-3. Daraus ist zu ersehen, daß die Desoxydation nach dem erf indungsgemäßen Verfahren beträchtlich besser ist.

Die Beispiele 10 und 11 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Pulvermaterialien E (ein niedriglegiertes Mn-Ni-Cr-Mo-Stahlpulver mit einem hohen Mn-Gehalt, das durch Reduzieren des Pulvermaterials I nach einem üblichen Verfahren erhalten wird, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (E-1) und nach dem konventionellen Verfahren (E-2) behandelt werden. In diesem Falle ist der Sauerstoffgehalt in dem Pulvermaterial E bis auf einen bestimmten Grad gesenkt v/orden, so daß bei E-1

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eine Frequenz von 8,3 KHz angewendet wird. Die Reduktionsbedingungen bei E-1 sind: ein Vakuum von etwa 10 mm Hg, Erhitzungsdauer 15 Minuten, Temperatur 135O°C. Bei E-2 wird die Reduktion unter Wasserstoff (Tp. -50°C) 20 Stunden lang bei 1150°C durchgeführt. Die Sauerstoffgehalte der bei E-1 und E-2 erhaltenen Pulver betragen 214· ppm bzw. 537 ppm und daraus ist zu ersehen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch in ausgezeichneter Weise für die Desoxydation von niedriglegiertem Stahlpulver eignet.

Der Grund dafür, daß bei E-2 eine Reduktionstemperatur von 1150^oG angewendet wird, ist in der Beschränkung zu sehen, die aus dem Aufbau des Ofens resultiert," und es ist in der Praxis schwierig, höhere Temperaturen als 115O⁰C anzuwenden. Selbst wenn die Reduktion bei einer höheren Temperatur als 1150⁰G durchgeführt werden kann, wird die Pulverisierbarkeit des Sinterkuchens nach der Schlußreduktion stärker beeinträchtigt, so daß die obere Temperaturgrenze bei dem konventionellen Verfahren bei einem solchen niedriglegierten Stahlpulver bei 1150⁰C liegt (in der Tat war es nach 3-stündiger Reduktion des pulverförmigen Materials in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1200°C in einem kleinen Ofen vom Rohr-Typ unmöglich, den dabei erhaltenen Sinterkuchen zu pulverisieren).

Die Beispiele 12 und 13 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, die sich auf das Pulvermaterial Έ beziehen (Sinterkörper mit einer scheinbaren Dichte von 3,5^ g/cm ), bei dem es sich um einen Kuchen (Sinterkuchen) mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt (Sauerstoffgehalt 377 ppm) handelt und der erhalten wird, wenn man das niedriglegierte Stahlpulver I I5 Minuten lang unter einem Vakuum von etwa 10 mm Hg einer Induktionserhitzung auf 135O°C unterwirft.

Bei 3F-1 wird die Reduktion 20 Minuten lang unter einem Vakuum

—2 ο

von 10 mm Hg bei 1350 C durchgeführt unter Anwendung einer Frequenze von 3 KHz. Das heißt, das Pulvermaterial wird durch

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direktes Induktionserhitzen von Raumtemperatur auf 1350 C erhitzt, wobei diese Temperatur 10 Minuten lang gehalten wird, und dann wird langsam auf 600⁰C abgekühlt zur Erzeugung der Perlitumwandlung und zur Ausscheidung von Kohlenstoff, wodurch die Desoxydation auf wirksame Weise bewirkt wird, und dann wird die Temperatur erneut durch Induktionserhitzen erhöht und wiederum 10 Minuten lang bei 135O°C gehalten, um die forcierte Desoxydation zu bewirken. In diesem Falle kann das Erhitzen von Raumtemperatur von nur 30 Sekunden bewirkt werden.

kann das Erhitzen von Raumtemperatur auf 135O°C innerhalb

Bei F-2 wird eine Frequenz von 380 KHz angewendet und in diesem Falle ist die Frequenz für das Ausgangspulver zu hoch und es ist schwierig, die Temperatur auf wirksame Weise durch Induktionserhitzen von Raumtemperatur ab zu erhöhen. Deshalb wird bei dem konventionellen Verfahren eine Vorerwärmung auf 600°C durchgeführt und dann wird der vorerwärmte Sinterkuchen F durch Induktionserhitzen auf 135O°C erhitzt, danachi wird die gleiche Wärmebehandlung wie bei F-1 angewendet. Es wurde gefunden, daß .eine hohe Frequenz von 380 KHz für das Induktionserhitzen von Raumtemperatur ab ungeeignet ist, daß jedoch das Induktionserhitzen auf wirksame Weise durchgeführt werden kann, wenn die Ausgangspulver bis zu einem gewissen Grade vorerwärmt werden.

Wenn eine hohe Frequenz von beispielsweise 380 KHz angewendet wird, werden etwa 3 Minuten benötigt, um nur die Temperatur von 600°C auf 135O°C zu erhöhen, während die bei F-1 erforderliche Zeit zum Erhitzen des Sinterkuchens von Raumtemperatur auf 135O°C nur 30 Sekunden beträgt. Aus diesem Vergleich ist zu ersehen, daß die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit im Falle der hohen Frequenz von 380 KHz zienlich niedrig ist.

Es wurde gefunden, daß diese Differenzen in bezug auf die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit und die Frequenz die Desoxydation beeinflussen, so daß der Sauerstoffge.halt bei

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F-1 98 ppm beträgt, während der Sauerstoffgehalt bei F-2 ^39 ppm beträgt, d.h. der zuletzt genannte Sauerstoffgehalt ist mehr oder weniger höher als der zuerst genannte Sauerstoffgehalt. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bei F-2 gering ist und daß infolgedessen die Kohlenstoffausscheidung gleichmäßiger erfolgt und daß keine hohe Kohlenstoffkonzentration auftritt, so daß die Desoxydatxonsgeschwxndigkeit niedrig wird.

Die Beispiele 14· bis 16 betreffen solche Ausführungsformen, bei denen das Pulvermaterial G mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt, das durch Pulverisieren des vorstehend beschriebenen Kuchens F erhalten wurde, reduziert wird, wobei G-1 und G-2 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und G-3 nach dem konventionellen Verfahren unter Verwendung von Wasserstoff -5O⁰C) durchgeführt werden. Sowohl bei G-1 als auch bei G-2 wird die Reduktion I5 Minuten lang bei 1350 C durchgeführt. Bei G-1 wird eine Frequenz von 1 KHz in einer Wasserstoffatmosphäre (Tp. -50 C) angewendet und die Temperatur wird durch direktes Induktionserhitzen von Raumtemperatur auf

I35O C erhöht, während bei G-2 eine Frequenz von 380 KHz

—2 unter einem Vakuum von etwa 10 mm Hg angewendet wirdjUnd

zur Erhöhung der Temperatur wird eine Vorerwärmung auf 600⁰G in einem Widerstandsofen durchgeführt und dann wird das Induktionserhitzen angewendet. Bei G-3 wird die Reduktion 10 Stunden lang bei 1150°0 durchgeführt. Die Sauerstoffgehalte in den dabei erhaltenen Pulvern betragen 87 ppm bei G-1,250 ppm bei G-2 und 526 ppm bei G-3 und bei G-1, bei dm das schnelle Erhitzen durch Induktionserhitzen durchgeführt wurde, liegt der niedrigste Sauerstoffgehalt vor. Der Sauerstoffgehalt bei G-3 wird umgekehrt durch die Schlußglühung erhöht, so daß die Behandlung bei G-3 keine Reduktion,sondern eher eine Oxydation ist.

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Aufgrund der Säuerst of f gehalt e der Pulver, die "bei der konventionellen Schlußreduktion in E-2 in Beispiel 11, G-3 in Beispiel 16, H-2 in Beispiel 18, 1-5 und 1-4 in den Beispielen 21 und 22 erhalten wurden, ergibt sich somit, daß ein Sauerstoffgehalt von etwa 500 ppm der niedrigste Sauerstoffgehalt ist, der bei einem solchen niedriglegierten Stahlpulver nach dem konventionellen Verfahren erzielt werden kann. Das heißt, ein Sauerstoffgehalt von weniger als 500 ppm kann kaum erzielt werden, wenn nicht das Induktionserhitzen angewendet wird.

Die Beispiele 17 "und 18 stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, bei denen auf ein pulverförmiges Material H, das durch Rückoxydation der niedriglegierten Stahlpulver G mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt mit V/asser hergestellt wurde, das erfindungsgemäße Verfahren (H-1) und das konventionelle Verfahren (H-2) angewendet werden. Bei H-1 werden die Pulver E 10 Minuten lang in einem Vakuum von etwa 10*" mm Hg bei 135^O°C reduziert unter Anwendung einer Frequenz von 450 KHz, um die Desoxydation zu bewirken. Bei H-2 wird die Reduktion 10 Stunden lang unter Wasserstoff (Tp. -50°C) bei 1150⁰C durchgeführt.

Bei H-1 wird die Temperatur von 1100°C einmal gehalten und dann wird die Temperatur auf 135O°O erhöht. Die Sauerstoffgehalte nach der Reduktion betragen 440 ppm bei H-T und 1500 ppm bei H-2 und der Sauerstoffgehalt ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens niedriger als bei Anwendung des konventionellen Verfahrens (H-2).

Die Beispiele 19 bis 22 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das niedriglegierte Stahlpulver I, das hergestellt worden ist durch Zerstäuben eines geschmolzenen niedriglegierten Stahls, dem 1 Gew.-% Kohlenstoff zugesetzt worden sind, durch Wasser der Schlußreduktion unterworfen wird.

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Bei 1-1 wird die Heduktion 15 Minuten lang unter einem Vakuum von 10 mm Hg bei 135O°C durchgeführt unter Anwendung einer Frequenz von 4-50 KHz, um die Desoxydation zu bewirken, und bei 1-2 wird die Reduktion 15 Minuten lang bei 1150°C durchgeführt unter Anwendung des gleichen Vakuums und der gleichen Fequenz wie in 1-1, um die Desoxydation zu bewirken. Sowohl bei 1-1 als auch bei 1-2 wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet und die Temperatur von 1100⁰C wird einmal im Verlaufe der Temperatursteigerung gehalten und dann wird die Temperatur auf die angegebene Temperatur erhöht.

Bei 1-3 und 1-4 wird das konventionelle Verfahren angewendet und bei 1-3 wird die Reduktion 10 Stunden lang unter einer Wasserstoffatmosphäre (Tp. -50⁰C) bei 1150°C durchgeführt und bei 1-4 wird die Reduktion 7 Stunden lang unter einem Hochvakuum von 4,2 χ 10" ^ mm Hg bei 115O⁰C durchgeführt. Die Sauerstoffgehalte der reduzierten Pulver betragen 377 bei 1-1, 691 ppm bei 1-2, 943 ppm bei 1-3 und 812 ppm bei 1-4. Die Sauer stoff gehalt e sind bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens niedriger als bei Anwendung des konventionellen Verfahrens.,

Die Beispiele 23 und 24 stellen Ausführungsformen der Erfindung der Desoxydation von mit Wasser zerstäubten (verdüsten) niedriglegierten Stahlpulvern dar, wobei das Pulvermaterial J erhalten wurde durch Zerstäuben einer geschmolzenen Stahllegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,21 % mit Wasser und anschließendes Einmischen von 3 Gew.-% Rapssamenöl in die dabei erhaltenen Pulver.

Bei J-1 wird die Reduktion I5 Minuten lang unter einem Vakuum von etwa 10~ mm Hg bei 135O⁰C durchgeführt unter Anwendung einer Frequenz von 450 KHz. Bei J-2 wird eine konventionelle Wasserstoffreduktion 10 Stunden lang bei 1150⁰C durchgeführt. Bei J-1 wird während der Temperatursteigerung eine Temperatur von

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1100⁰G für eine kurze Zeit gehalten und dann wird die Temperatur auf 1350⁰C erhöht. Die Sauerstoffgehalte der reduzierten Pulver betragen 533 ppm bei J-1 und 1000 ppm bei J-2.

J-1 zeigt, daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Flüssigkeit, z.B. ein öl, als Reduktionsmittel verwendet werden kann. Dementsprechend gehören zu den erfindungsgemäß verwendbaren Reduktionsmitteln, die einen breiten Bereich umfassen, sowohl Feststoffe als auch Gase als auch Flüssigkeiten.

Die Beispiele 25 bis 27 stellen Ausführungsformen der Erfindung der Desoxydation eines hochlegierten Stahlpulvers dar, wobei das durch Wasser zerstäubte Pulver K, das dem Hochgeschwindigkeitsstahl SKH-9 entspricht, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (K-1) und dem konventionellen Verfahren (K-2 und K-3) einer Schlußreduktion unterworfen wird.

Bei K-1 wird die Reduktion 27 Minuten lang unter einem Vakuum

—2 ο

von etwa 10 12m Hg bei I25O G durchgeführt, wobei jedoch

bei der Temperaturerhöhung eine Temperatur von 1000⁰C 6 Minuten lang gehalten wir-d.

Bei K-2 wird die Reduktion 20 Stunden lang unter Wasserstoff (Tp. -5O⁰G) bei 1150°σ durchgeführt und bei K-3 wird die Reduktion 7 Stunden lang unter einem Hochvakuum von 7»6 χ ΙΟ""-⁷, mm Hg bei 1150°G durchgeführt.

Die Sauerstoffgehalte bei K-1, K-2 und K-3 betragen 324- ppm, 1100 ppm bzw. 667 ppm.

Aus diesen Beispielen ist zu ersehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf ein hochlegiertes Stahlpulver mit Vorteil angewendet werden kann.

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Die Beispiele 28 und 28 stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, bei denen ein niedriglegiertes Stahlpulver mit einem hohen Si-Gehalt im Vergleich zu den Pulvern A-K der Schlußreduktion nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem konventionellen Verfahren unterworfen wird.

Wie aus den Daten der weiter unten folgenden Tabelle III hervorgeht, ist es nach dem konventionellen Verfahren unmöglich, den Sauerstoffgehalt auf weniger als 1000 ppm zu senken, während der Sauerstoffgehalt von L-1, das erfindungsgemäß behandelt worden ist, 618 ppm beträgt.

Dies ist sehr wesentlich und das mit Silicium legierte niedriglegierte Stahlpulver, das billig ist und einen niedrigen Sauerstoffgehalt aufweist, kann nur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Dadurch wird die vorliegende Erfindung vorteilhafter und wirksamer.

Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren ein sehr v/ichtiges und wirksames Verfahren zum Dexoxydieren von Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien ist und daß seine Wirksamkeit darauf zurückzuführen ist, daß die Eisen-, oder Eisenlegierungspulvermaterialien durch direktes Induktionserhitzen.desoxydiert werden. Durch das Induktionserhitzen kann nämlich innerhalb eines kurzen Zeitraumes eine höhere Temperatur erreicht werden und diese Temperatur kann innerhalb eines Bereiches, in dem kein Schmelzen auftritt, erforderlichenfalls so hoch wie möglich sein und außerdem wird das feuerfeste Material (die Auskleidung) nicht direkt erhitzt, so daß dieses Verfahren sehr vorteilhaft ist im Hinblick auf die Haltbarkeit (Lebensdauer) des Ofens.

Wie oben angegeben, wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf die obigen Beispiele näher erläutert, aus einem Vergleich des Beispiels 12 mit Beispiel 13, des Beispiels 14 mit Beispiel und des Beispiels 14 mit Beispiel 17 geht jedoch hervor, daß

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der induktiv zu erhitzende Gegenstand variiert in Abhängigkeit von dar Menge des in den Eisen- oder Sisenlegierungspulvern enthaltenen Sauerstoffs,unabhängig davon, ob sie in Form eines Pulvers oder in Form eines Sinterkörpers vorliegen, und daß dann, wenn die Säuerst of fm enge gering ist, der Metallanteil im wesentlichen induktiv erhitzt wird, während dann, Tjerm. die Sauerstoffmenge hoch ist, der Nicht-Metallanteil, beispielsweise das Eisenoxid und Sisenhy&roxid, induktiv erhitzt wird.

Zur Bestätigung dieser Tatsache wird das Pulvermaterial H mit einem hohen Sauerstoffgehalt, das durch Versprühen (Yerdüsen") des Pulvermaterials G- mit Wasser hergestellt worden ist, der Induktionserhitzung unterworfen unter Anwendung einer verhältnismäßig niedrigen Frequenz von 1 KHz oder 3 KHz, es ist damit jedoch unmöglich, die Temperatur au erhöhen, ohne es v'orzuerwärmeru Andererseits kann, '.vie in dem obigen Beispiel 1? angegeben, lurch e\.Li.e verhältnismäßig hohe !Frequenz von ^l'-^0 EHz die Semperatr.::* ^ehr leie'ut; erhöht werden. Umgekehrt kann das Pulve2?niateriaj- G- mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt durcli eine verhältnis. :iaBig niedrige !Frequenz von ': KHz oder 3 EHZ-, wie in den Beispielen '¹A- und 12 angegeben, induktiv erhitzt v/erden, vvährenä las Induktionserhitzen durch eine hohe . Frequenz, wie 2,3. 380 SHz oder 4-50 KHz, wie in den Beispielen 17 argegeben, r.icht durchgeführt werden kann»

Außerdem wird bei einer hohen Tsrjipei'atur nach dem Erhöhen der Temperatur der spezifische Widerstand doa ITicht-Metallanteils geringer, während der spezifische Widerstand des Metallanteils höher v/ird, so daß die Differenz zwischen dem spezifischen. Widerstand des ITicht-Metallanteils und des Metallanteils klein wird^und man kann daher davon axisgehen, daß der Hauptkörper in beiden Teilen erhitzt wird» Das heißt, wenn das Ausgangsmaterial vorerwärmt und dann der Induktionserhitzung unterworfen wird, kann der Frequenzbereich, der zum Induktionserhitzen angewendet werden kann, breiter sein, wobei die gewünschte

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Frequenz innerhalb des angegebenen Bereiches ausgewählt werden kann.

Es wurde erfindungsgemäß ferner gefunden, daß dann, wenn das erfindungsgeniäße Verfahren im Vakuum oder in einer neutralen Atmosphäre durchgeführt wird, die Desoxydation scheinbar hauptsächlich in Form von CO^ fortschreitet, ungeachtet der Reduktionstemperatur, wie in der Tabelle IV angegeben(das Verhältnis zwischen der herabgesetzten Menge an Kohlenstoff und Sauerstoff vor und nach der Reduktion entspricht 1 Kohlenstoffatom: : 2 Sauerstoffatomen).

Dagegen läuft bei dem konventionellen Vakuumglühverfahren die Desoxydation scheinbar hauptsächlich in Form von CO ab (das Verhältnis der herabgesetzten Mengen an Kohlenstoff und Sauerstoff vor und nach der Reduktion entspricht 1 Kohlenstoffatom : 1 Sauer-, stoffatom) und dies ist ein großer Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dieser Unterschied ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Temperaturerhöhung bei dem erfindungsgeniäßen Verfahren schnell erfolgt durch direktes Induktionserhitzen der zu desoxydierenden Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien, während die Temperaturerhöhung bei dem konventionellen Verfahren durch indirektes Erhitzen und damit langsam über einen langen Zeitraum erfolgt.

Dies bedeutet, daß bei dem erfindungsgeniäße η Verfahren die Desoxydation in einem iricht-Gleichgewichtszustand abläuft, während in dem konventionellen Verfahren die Desoxydation im wesentlichen in einem Gleichgewichtszustand abläuft. Dies bedeutet von anderer Warte aus betrachtet, daß das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil hat, daß zur Erzielung von Pulvern mit dem gleichen Sauerstoffgehalt eine Menge von zuzugebendem Kohlenstoff ausreicht, die geringer ist als bei dem.konventionellen Verfahren.

In den Beispielen 12, 13 und 15 in der Tabelle IV sind die Sauerstoffgehalte der Pulvermaterialien niedrig und in diesem

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Falle erfolgt die Desoxydation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wahr scheinlich hauptsächlich in Form von CO. Wie aus den Beispielen 1 und 10 zu ersehen, erfolgt dann, wenn der Sauerstoffgehalt in den Pulvermaterialien etwa 0,3 Gew.-% beträgt, die Desoxydation wahrscheinlich jeweils zur Häflte in Form von CO^ und in Form von GO.

Das Beispiel 23 der Tabelle IV zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Pulvermaterial angewendet wird, das mit einem öl gemischt ist, und in diesem Falle ist der Gehalt an CO offensichtlich höher.

Es ist derzeit noch nicht klar, ob dieses an CO reiche Abgas auf den aus dem Öl entwickelten Wasserstoff- und Kohlenwasserstoff gasen beruht, dies ist jedoch ein seltener Fall. Erfindungsgemäß läuft die Desoxydation hauptsächlich in Form von COo ab und insbesondere dann, wenn das erfindungs gemäße Verfahren auf ein Pulvermaterial mit einem Sauerstoffgehalt von nicht weniger als 0,6 Gew.—% unter Vakuum oder einer- neiitralen Atmosphäre angewendet wird, beträgt der Anteil der Desoxydation in Form von CO₂ mehr als 70 % und- der Mechanismus der Desoxydation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet sich ganz wesentlich von demjenigen des konventionellen Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung kann in sehr breitem Umfange auf reines Eisenpulver, ein niedriglegiertes Stahlpulver, ein hochlegiertes Stahlpulver und ein Ferrolegierungspulver angewendet werden und es können leicht Pulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt erhalten v/erden. '

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Tabelle I

Probe Pulyerma- Herstellungsverfahren Zustand des terial des Pulvermaterials Pulyerma-

terials

relative Dichte Zugabe des Reduktionsdes Pulverma- mittels
terials (%)

reines Reduktion (Vorreduktir- pulverför-i A Eisen- on + ßchlußredukfion) mig pulver 32,3*

niedrig- Wasserzerstäubung + E legiertes Wasserstoffglühung Stahlpulver 40,3

Wasserzerstäubung + erfindungsgem. Verfahren

gesintert 45,1

C-Gehalt in dem Eisenpulver: 0,003 Gew.-%, gemischt mit Graphitpulver

B	It	Reduktion (Vorredukti on)	Il	17,8*	C-Gehalt in Schwamm eisen: 0,21 Gew.-%? gemischt mit Graphit pulver
C	Il	Reduktion (im Verlaufe dep Vqrreduktion)	Il	28,8*	gemischt mit Graphit pulver
D	I!	Wa.s ser zerstäubung	Il	36,5*	C-Gehalt im Eisenpulver: 0,26 Gew.~%, gemischt mit Graphitpulver

Kohlenstoff einlegiert in den geschmolzenen Stahl, C-Gehalt in dem zerstäubten Pulver: 1,06 Gew.-%, Entkohlung, Desoxydation

Kohlenstoff in geschmolzenen Stahl einlegiert ,¹V C-Gehalt in dem zerstäifjP-ten Pulver: 1,06 Gew.-^ Anwendung des erf indung_sgem Verfahrens m

Fußnote: Bei den Dichteverhältnissen (*, ** und ***) handelt es sich um die Verhältnisse
scheinbaren Dichte des Pulvers zu der Dichte des Formstahls mit Werten von

7,37 g/cm⁵, 7,85 g/cm⁵ bzw. 8,16 g/cm⁵.

O	Ol
3»	O
G>	to
2	OO
	OO
'	IO
2	«^
CO	O
"TJ m

co

OO

niedrig- Wasserzerstäubung -ilegiertes erfindungsgem. Stahl- Verfahren

pulver

pulverförmig

hochlegiertes Stahlpulver

Wasserzerstäubung +

Yerfahren + Wass spiniho^ydatiori

WasserZerstäubung

niedriglegiertes

Stahlpulver 42,9**

39,2

40-, 7**

34,7*^;

39,6**

Kohlenstoff in geschmolzenen Stahl einlegiert, G-Gehalt in dem zerstäubten Pulver: 1,06 Gew.-%, Anwendung des erfindungsgem. Verfahrens

nach dem Oxydieren des Eisenpulvers G werden 1,22 Gew.-% Graphitpulver zugemischt

Kohlenstoff in ge- , schmolzenen Stahl einlegiert, G-Gehalt in ^ dem zerstäubten Pulver: , 1,06 Gew.-% _s „

0,21 Gew.-% Kohlenstoff in geschmolzenen Stahl

einlegiert und der geschmolzene Stahl wird mit Wasser zerstäubt und mit 3 Qevi.-% öl gemischt

Kohlenstoff in geschmolrzenen Stahl einlegiert^ G-Gehalt in dem zerstör ten Pulver: 1,86 Gew.-

Kohlenstoff in den ge-—* schmolzenen Stahl einlogiert, C-Gehalt in dem zerstäubten Pulver:1,12 Gew.-%

Tabelle I (2. Fortsetzung)

Probe Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) Gesamt-C Si Mn Ni Cr Mo W V Bemerkungen

A 0,29 0,025 0,24 Endprodukt (im Handel erhältliches - 0,32 reduziertes Eisenpulver)

B 0,93 0,067 O* Zwischenprodukt (zerstoßenes - 1,72 Schwammeisenpulver)

C 3,52 0,021 0,35 Zwischenprodukt (zerstoßenes

- 7 »54 Schwammeisenpulver, enthaltend ι e_twa__3P_ %_ nie ht -re du ζ i er t e η Ant e i 1) ^

D 1,92 0,032 0,25 Zwischenprodukt (durch Wasser"zer- ¹^ - 4,97 stäubtes Pulver) ι

E 0,43 0,031 .,1,29 0,510,54 0,48 - - 0,36 Endprodukt;

ΙΉ-φ-uhung: 1000^0 χ 4 Std. )

F 0,42 0,029 1,27 0,52 0,54 0,47 0377^Zwlschenprodukt (das Pulver I wird

' ^0((/\^ Minuten lang unter Vakuum auffO

13500C induktionserhitzt) ^>

KJ

OD OO

Tabelle I (3* Fortsetzung)

Probe Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Gesamt-

C Si Mn Ni Cr Mo

G 0,42 0,029 1,27 0,52 0,54 0,47 Bemerkungen

WVO

_n Endprodukt (pulverisierter
- 0,°377Sinterkuchen des Pulvers F)

cn O <o oo co ro \

H 1,64 0,029,M_?27, 0,52 0,5^ 0,47 Zwischenprodukt (,das Pulver G 3,81 wird mit Wasser versprüht und an der Luft getrocknet)

I 1,06 0,031 1,28 0,51 0,55 0,49 Zwischenprodukt (.als Wasser
zerstäubtes Pulver) ^l

J 1,47 0,028 1,33 0,49 ; 0,52 0,56 1,58

K 1,86 0,043,0,26 - 4,16 4,9° 6,08 1,74 1,16

ro Cn ro oo

1,12 0,34 ^:1,36 0,48 0,51 0, 1,62

OO CX)

Tabelle Ha

CD CO OO OO N>

Beisp. Schluß- Pul- Atmosphäre Vorer- Zeit für Reduk-

Nr. u. reduk- ver- . wärmung die Temp.- tions-

Probe tion mate- . Erhöhung temp.

ITr, ' rial _ (⁰C)

Reduk- Pre- Bemerkungen

tions- quenz

zeit

1, A-1 erf.-gem. A . Yaku-bm* nicht

"² mmHg)^:

2, A-2 konven. A Wasserstoff " (Tp, -.5Q⁰Q) Min. 1300 15 Min, 8,3

Std. 1000 10 Std. -

3, B-1 erf.-gem. B Vakuum* .nicht

^ rnmHg)_;

4, B~2 konven. B Wasserstoff „

(φρ. -5O⁰G) Min. 1150 15 Min. 380
Std. 1000 5 Std.

kein Graphitpulver zugemischt, G-Gehalt in dem Pulvermaterial: 0.21 Gew.-%

5, C-1 erf.-gem. C ■ "Vakuum* nicht 10 Min. I3OO I5 Min. 380

(λ/ 1.P"² mmHg)

6, C-2 konven. O Wasserstoff

(Tp. -500C) Std. 1000 10 Std. -

in 3 Min. auf 100O⁰C erhitzt, 6 Min. bei 100O⁰C gehalten, dann in 1 Min. , auf 130O⁰C erhitzt und bei 130O⁰C gehalten ^

die zugemischte Graphitpul-i vermenge ist die gleiche wie in C-1

7, D-1 erf.-gem. D Vakuum*

mmHg)

8, D-2

Il

D Stickstoff

9, D-3 konven. D Wasserstoff

(Tp. -500C) ι,5 Min. 1150 15 Min. 380

12,5 Min. 1150 15 Min. 380

Std. 1000 10 Std. —.

in 3 Min. auf 100O⁰C erhitzt, 3 Min. bei 100O⁰C gehaltsn, dann in 0,5 Min. auf 115O^CC erhitzt und bei 115O⁰C gehalten

in 7 Min. auf 100O⁰C erhitzt, 5 Min. bei 100O⁰C gehalten, dann in 0,5 Min. auf 115O⁰C

erhitzt u. bei 115O⁰C gehalten der C-Gehalt ist der gleiche wie in D-1 und D-2

Tabelle XIa (Fortsetzung)

10, E-1 erf.-gem. E Vakuum* nicht 5 Min. 1350 15 Min. 8,3

(-ΙΟ"² nimHg)

■11. E-2 konven. E Wasserstoff " 3 Std. 1150 20 Std.

fan. ~-,η⁰οΛ

12, F-1 erf.-gem. F "Vakuum

nicht 0,5 Min. 1350

13, F-2

Vakwm*

600⁰G

5 Min. (60OgC *

14, G-1 erf.-gem. G Wasserstoff nicht ■ 3 Min.

(Tp, -50°)

15, G-2

G Vakuum*

mmHg)

600⁰G 5 Min. ( SOO⁰C ->

1350⁰G)

on TIM« ζ Räumtemp.-> 1350 C χ Mm. 3 10 Min.-> 600^dC-i> 135O⁰G χ 10 Min.

Min. 380 Raumtemt).—> vorerwärmt w auf 60O⁰C->13 50°C χ .'

10 Min.-^ 600⁰C-

135O⁰G χ 10 Min.

16, G-3 konven. G Wasserstoff nicht 3 Std. 1150

(.'Jp. -50⁰G) Min. 1

Bei Anwendung von 380 KHz, Min. 380 wenn das Vorerwarmen niedriger als 600⁰C ist, kann das Erhitzen zur Erhöhung '

der Temp, nicht durchge führt werden.

Std. -

ho 00

CXD QO

Tabelle lib

Beisp. Schluß- Pul- Atmosphäre Vorer- Zeit für

Nr. u. reduk- ver- ^: . wärmung die Temp.

Probe tion mate-r ■ , Erhöhung Hr. rial ' ^; ·Η<·.· ' Heduk- Reduk- Fre- Bemerkungen
tiona- tions- quenz
tgmp. zeit CKHz)

C⁰O) ■

17,Η-1 erf.-gem. H Vakuum* V!^:' nicht ί 7 Min

18,H-2 konven. H

3 Std.

10 Min. 450 in 2 Min. auf 110O⁰C erhitzt, 4 Min. bei 110O⁰C gehalten, dann in 1 Min. auf 135O⁰C erhitzt und
bei 13500c gehalten

10 Std.

19,1-1 erf.-gem. I Vakuum*

ΟΊΟ"** mmHg)

7 Min. 1350

Min. 450 in 2 Min. auf 1100⁰C er- ^ hitzt, 4 Min. bei 1100°C ι gehalten, dann in 1 Min. auf 135O⁰C erhitzt und bei 135O⁰C gehalten

20,1-2

I Vakuum* -2

5 Min.

15 Min. 450

21,1-3 konven. 22,1-4- »

mmHg)

I Wasserstoff ;, " ^:(9?Pt τ-50 C)

I :,yalqium* * ' ''■ 1 ■'..'" in 2 Min. auf 1100⁰C erhitzt, 2,5 Min. bei 110Ü°<! gehalten, dann in 0,5 Min. auf 1150⁰C erhitzt und bei 1150⁰C gehalten

^; ■,■; 3 std.

·■■.:.;■' 3 Std.

{ ■ ί

Std.

Std.

."^:r , '■■-.^:li

S ^f ' ■ ' K) CJl K) CO

CO CO

• i.'i·,-; ■ ·. ■

Tabelle Hb (Fortsetzung)

O CO OO OO K)

23,J-1 erf.-gem. J Vakuum* nicht 5 Min. 1350 15 Min. 450

(^l Ο""² mmHg)

24,J-2 konven. J Wasserstoff "

(Tp, -5O⁰C) Std. 1150 10 Std. -

gemischt mit 3 Gew.-% Rapssamenöl, in 1,5 Min. auf 110O⁰C erhitzt, 3 Min. bei 110O⁰C gehalten, dann in 0,5 Min. auf 135O⁰C erhitzt und bei 135O⁰C gehalten

gemischt mit 3 Gew.-% ßapssamenöl

25,K-1 erf.-gem. K Vakuum*

nicht Min. 1250 27 Min. 380

in 6 Min. auf 1000 C erhitzt, 6 Min. bei 1000⁰C gehalten, dann in 2 Min. auf 125Ö°C erhitzt und bei 125O⁰C gehalten

26,K-2 konven. E Wasserstoff

(Tp, -50⁰C)

27,K-3

Vakuum* * Std. 1150 20 Std. -

Std. 1150 7 Std. -

28,L-1 erf.-gem. L Vakuum* ' .nicht

P"!* mmHg'}' K₁'

7 Min. 15 Min. 380

in 2,5 Min. auf 1000^uC_oeihitzt, 4 Min. bei 100O⁰C gehalten, dann in 0,5 Min. auf 135O⁰C erhitzt und bei 135O⁰C gehalten

29,L-2 konven. L Wasserstoff

3 Std. 20 Std,

Fußnoten^ * Es wurde nur eine Rotationspumpe.verwendet,

.*♦ zusammen mit'der Rotationspumpe wurde eine Diffusionspumpe verwendet.

	vor der	Schluß-	G-Ge- halt	Taoelle	1 2	III	Schlußreduktion	G-Gehalt
Pulver		reduktion	0,29		3 4	nach der	Schluß- Ü-Gehalt	ν /O J
mate	O-Ge- halt	0,93	Beisp.	5 6	u. Probe	reduk- (%) tions- verfah- ren	0,13 0,21
rial	0,32	3,52	Hr.	7 . 8 9	Nr.	erf.-gem.O,0162 konven. 0,0735	0,21 0,12*
A	1,72	1,92	10 11	A-1 A-2	erf.-gem.O,0149 konven. 0,0833	0,45 2,13
B	7,54-	0,43	.12 13	B-2	erf.-gem.O,0227 konven. 0,18	0,020 0,031 1,28
C	4,97	0,42	14- . 15 16	C-1 C-2	erf.-gem.O,0189 11 0,0322 konven. 0,0892	0,25 0,29
D	0,36	0,42	~ 17 .18	D-1 D-2 D-3	erf.-gem.O,0214 konven. 0,0537	0,39 0,40
E	0,0377		19 20 21 22	E-1 E-2	erf.-gem.O,0098 " 0,0139	0,40 0,40 0,37 ■:';.'.
j?	0,0377 :	1,06	23 24	F-1	err.-gem.0,0087 konven. 0,0526	O,"13 ■■■-■■ 0,95
G	3,81 :	1,47	25 26 27	G-1 G-2	erf v-gem.0,0440, konven. 0,15	0,43 0,49 0,62 0,22
H	1,49	1,86		erf.-gem.O,0377 " 0,0691 konven. 0,0943 11 0,0812	0,47 0,91
I	1,58	1-1 1-2 1-3 1-4	erf.-gem.O,0533 konven.' 0,10	1,39 1,09 1,17
J	■ 1,16	J-1 J-2	erf.-gem.O,0324 konven. 0,11 " 0,0667
E	V OJ KN WWW

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Tabelle III (Fortsetzung)

1,62 1,12

28 29

L-1 erf.-gem.O,0618 0,47 L-2 konven. 0,29 0,85

* Das Pulvermaterial wird nicht mit Graphitpulver gemischt

konven. = konventionell

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	Beisp. Hr. u.	verrin gerte	verrin gerte	angenom mene ver	!Tabelle	rv	•	-	Verhältnis der G0-J7orm φ * ψ * # *.	O-Gehalt in dem	Reduktions- temp.	G)	I
	Probe .16?·	0—Menge [I"	G-Jjienge (&mS) Ob)·??-■·;.	ringerte 0—Menge in QOp- . JTprm CGew.-%)	angenom mene ver			87,6		Ausgangs pulverma terial (Clear -ΜΛ	C	300	O
	1, A-1	0,304	Vr ft I t)	.0,427 .:-.	ringerte Q-Mange in GO-Form (d)****	scheinbare Desoxydations form	72,6	(CJ-CdJ ^		1	150	I
cn O	■3, B-1	1,71		1,92	O?213	Verhältnis der COo-Form	86,8	57,3	. 0,32	1	300
cd OO	5, σ-1	7,52	■ 3}.tO7;v	ß»19 ' ■; ;·	o?96	(a)-(d^,^,r.n/„/s	15,0	21,9	1,72	1	150
OO	7, D-1	4,95	,.i;9ö:r	5,07 !	4,09	(cJ-Cdj	79,4	16,1	7,54	1	150
ο	8, D-2	4,94	1,89':'	5,04'	2,53	42,7	79,3	4,3'	4,97	1	350
co	10, E-1	0,339	0,18 .;■.	. ■ 0,455·	2,52	78,1	25,9	4,0	4,97	1	350
co		0,0279		0,080	0,227	83,9	18,5	50,7	0,36	1	350
	13, F-2	0,0238	■ o?o2;!;·	0,053	. 0,040	95,7	-	0,0377	1	350
erf.	15, G-2	0,0127	:;QyQ2···;	0,053 ■	; o,O267	96,0	-	0,0377	1	350
gem.	17, H-1	3,77		/^4,02- ;	0,0267	49,3	-	. 0,0377	1	350
Ver fah	19, 1-1	1,45	..'.P $63$	:: 1,68 ;'·'.'.	; 2,01	12,4	3,81	1	150
ren	20, 1-2	1,42		; 1,52	0,84	27,4 -	1,49	1	350
	23, J-1	1,53		, .-8,6? '■;■■-:·	■:; 0,76'	13,2	1,49	1	250
	25, K-1	1,13	■ ;·Γ Piji'Spii		: 1,33	85,0	1,58	1,	350
	28, L-1	1,56			ν 0,63 :	20,6-,	1,16	1	150
	22, 1-4	1,41	■<n84;l		:·ί,0,87;, _ ,	20,7	■■·'■■ 1,62	1	150
- ■ .<	27, K-3	1,09	;O,69i:		•1,12	74,1	1,49	1
kon- ven.				; 0,92 ,;_	81,4	1,16
Verf.

cn ο co cx>

Fußnoten zu Tabelle

IV

O-Gehalt (Qew,-%) in dem Pulvermaterial vor der Schlußreduktion - O-Gehalt (Gew.-%) φη dem Pulver nach der Schlußreduktion

C~Gehalt (GeWf#) in dem Pulvermaterial vor der Schlußreduktion - O-Gehalt (Gew.-%) in dem Pulver nach der Schlußreduktion

verringert© O-Menge, bezogen auf die in der Spalte (b) der obigen Tabelle IV angegebene verringerte O-Menge unter der Annahme, daß die Desoxydation in der CC^-Form erfolgt

verringerte Q~Menge_T bezogen auf die in der Spalte (b) der obigen Tabelle IV angegebene:; .verringert© ,Q-Menge_t unter der Annahme, daß die Desoxydation in der CO-Form. erf ο Igt ,

Verhältnis (Prozentsatz) der Desoxydation in der scheinbaren COp-Form in der in der Spalte (a) der obigen Tabelle IV angegebenen verringerten O-Menge

Verhältnis (Prozentsatz) der Desoxydation in der scheinbaren CO-Form in der in der Spalte (a) der obigen Tabelle IV angegebenen verringerten O-Menge.

cn ro oo

Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Eisen- oder Eisenlegierungspulvern mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt für die Verwendung in der Pulvermetallurgie, dadurch gekennzeichnet, daß man Eisen- oder Eisenlegierungspulvermaterialien mit einem Sauerstoffgehalt von nicht mehr als 8 Gew.-% und einem Gesamtkohlenstoffgehalt einschließlich des in die Pulver einlegierten Eohlenstoffs von nicht mehr als 6 Gew.-% entsprechend dem Sauerstoffgehalt bei einer relativen Dichte von 5 "bis 65 %, "bezogen auf die Dichte des Formstahls der Pulver, einer Induktionserhitzung unterwirft unter Anwendung eines Wechselstroms von 50 Hz bis 1 MHz, um die Pulver auf eine Temperatur von 750 bis 140«
schnelle Reduktion zu bewirken.

eine Temperatur von 750 bis 1400⁰C zu erhitzen und eine

2. Verfahren nach Anspruch 1₁ dadurch gekennzeichnet, daß Eisen- oder Eisenlegierungspulver mit einem Sauerstoffgehalt von 0,6 bis 8,0 Gew.^-% dem Induktionserh.it ζ en unterworfen werden ■unter Anwendung eines Wechselstromes von 150 Hz bis 1 JIHz.

5- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dsJ3 eine frequenz von TQ'KHz bis T MHz angewendet wird. "."^:\''_ ~

4-* Verfahren nacfi; mindestens einem der Ansprüche' T bis-$, dadurch gekennzeichnet _r da& Eisen— oder Eisenlegierungspulver■·'";. mit einem Sauerstoffgehalt von.weniger als- 0,6 Gew.-% dem Induktionserhitzen unterworfen werden unter Anwendung eines Wechselstromes von 50 Hz bis 500 KHz.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenz von 50 Hz. bis 10 KHz angewendet wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion unter Vakuum oder in

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einer neutralen Atmosphäre unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß die Eisen- oder Eisenlegierungspulver Kohlenstoff als Reduktionsmittel enthalten.

7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff in Form eines Feststoffes, vorzugsweise in Form von Graphitpulver, in Form einer Flüssigkeit, vorzugsweise in Form eines Öls, oder in Form von legiertem Kohlenstoff vorliegt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in einer reduzieren den Atmosphäre durchgeführt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial mit Wasser versetzt wird.

Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial durch Induktionserhitrzen auf 750 bis 1400°C erhitzt wird, daß es dann bei ; ; dieser· Temperatur gehalten und anschließend auf eine solche Temperatur- abgekühlt- wird, die unterhalb" der Ar^-Umwandlungs-~ temperatur· liegtr und bei der die. Perlit-Fmwandlung und die _: Kohlenstoffäu&sehei&ung: auftrrfet^ und daß.dann die Temperatur .-" durch Induiiionserhitzen, auf" 750 bis 1400°C erhöht Mrä", £'^τ'Τν\Λ da& es bei dieisear Temperatur- gehalten und dann wieder äbge~- ^vr:; ''^y kühlir wird. - - ^: . ^:: ■■-—--%

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial vor dem Induktionserhitzen zur Erzielung der Desoxydation nach einem konventionellen Verfahren vorerwärmt wird.

509882/0918 ORIGINAL INSPECTED