DE975719C - Aus Metallpulver bestehende Sinterformlinge, die bei hoher Festigkeit grosse Zaehigkeit besitzen - Google Patents

Description

• Aus Metallpulver bestehende Sinterformlinge, die bei hoher Festigkeit große Zähigkeit besitzen Die Herstellung von Gegenständen durch Sintern von Eisenpulver hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die sintermetallurgische Verarbeitung von Eisenpulver wird aber noch einen größeren Umfang annehmen, wenn es gelingt, den Nachteil der aus Eisenpulver durch Sintern erzeugten Teile zu beheben, der darin besteht, daß der Sinterformling mit ansteigender Festigkeit an Dehnung verliert. Durch dieses Verhalten unterscheiden sich bekanntlich aus Eisen und Eisenlegierungen über den Schmelzfluß hergestellte Teile von Gegenständen, die auf sintermetallurgischem Wege erzeugt worden sind, wesentlich. Es wurde nun schon vorgeschlagen, Teile, die eine hohe Festigkeit aufweisen müssen, sintermetallurgisch aus einer Mischung von Eisen- und Kupferpulver herzustellen, und für diesen Zweck insbesondere eine Pulvermischung empfohlen, die neben Eisen mehr als 5%, und bis zu 25% Kupfer enthält. Aus Mischungen dieser Zusammensetzung hergestellte Gegenstände weisen bei Zugfestigkeiten von q.o bis 50, kg/mm2 eine Dehnung von etwa 6 bis 80!o auf und damit Werte, die nichtwesentlich besser sind als bei mit etwa gleicher Festigkeit aus Eisenpulver hergestellten Gegenständen.
• Es ergab sich nun überraschenderweise, daß in der Mischungsreihe Eisen-Kupfer-Pulver bei Gehalten bis zu 4,50/a Kupfer ein Mischungsgebiet liegt, das bei der Verarbeitung auf sintermetallurgischem Wege Formlinge und Gegenstände ergibt, die nicht nur von hoher Festigkeit, -sondern auch von wesentlich höherer Dehnung sind als Formlinge und Gegenstände aus einer Mischung von Eisen- und Kupferpulver mit mehr als 5 % und bis zu 25°/o Kupfer. Während Teile, die aus einem Eisen-Kupfer-Pulver mit z. B. 3 %- Kupfer gesintert werden, eine Zugfestigkeit von etwa 45 kg und eine Dehnung von etwa 14% aufweisen, sinkt die Dehnung der aus einem Eisen-Kupfer-Pulver mit 7,1/o, Kupfer hergestellten Gegenstände bei Festigkeiten von 41,o bis 46,o kg/mm2 auf 3,5 bis 6,0%.. Dieses unterschiedliche Verhalten der aus Eisen-Kupfer-Pulver mit bis zu 4,5% Kupfer einerseits und mit über 5'% und bis zu 25'°/o Kupfer andererseits hergestellten Gegenstände beruht offenbar darauf, daß erstere Legierungen beim Sintern einen homogenen y-Mischkristall bilden, aus dem bei der a/y-Umwandlung ein homogener a-Mischkristall entsteht, in dem das Kupfer in Lösung bleibt. Es kommt bei hinreichend rascher Abkühlung bei diesen Legierungen also eine einphasige Fe-Cu-Legierung zustande. Bei langsamerer Abkühlung wird das Kupfer submikroskopisch ausgeschieden. Bei Pulvermischungen mit höherem Kupfergehalt, d. h. mit Kupfergehalten von mehr als 5 %, entsteht, solange der Kupfergehalt der Mischung 7% nicht übersteigt, zwar ebenfalls ein homogener y-Mischkristall, der jedoch beim Durchlaufen der a/y-Umwandlung in eine zweiphasige Legierung geringer Dehnung gespalten wird.
• Gegenstand der Erfindung ist deshalb die Verwendung eines bis zu 4,5'°/o aus Kupfer- und im Rest aus praktisch kohlenstofffreiem Eisenpulver bestehenden Pulvergemisches für die sintermetallurgische Herstellung ausscheidungshärtbarer Gegenstände, die bei hoher Festigkeit große Zähigkeit besitzen müssen.
• Die zur Herstellung hochfester und -zäher Teile erfindungsgemäß zu verwendende Pulvermischung kann außer Eisen und Kupfer auch noch andere, die Festigkeitseigenschaften der gesinterten Formlinge günstig beeinflussende Legierungsbestandteile enthalten, vornehmlich Nickel- und Manganpulver.
• Die Erfindung sei an folgenden Beispielen erläutert: Beispiel I Für die Herstellung der Schaltklaue eines Autoinobilgetriebes wurde eine Pulvermischung aus 96,8'°/o Elektrolyteisenpulver, 2,5% Elektrolytkupferpulver, 0,7% Zinkstearat verwendet. Das Zinkstearat der Mischung dient in bekannter Weise als preßerleichternder Zusatz. Das Pulver wurde mit einem Druck von 8 t/cm3 zu dem Preßling verformt und dieser dann zunächst bei 450 bis 50o° C in Luft erwärmt. Danach wurde der Preßling bei 128o bis 130o° C 4 Stunden gesintert und nach der Abkühlung auf 80o° C erwärmt; in Öl gehärtet und bei 45o° C 6 Stunden angelassen (Ausscheidungshärtung). Die fertige Schaltklaue, die aus der Zersetzung des Schmiermittels noch o,io bis o,i5'% C enthielt, besaß eine Zugfestigkeit von 47 kg/mm2 bei einer Dehnung von i i %. Sie hat sich im praktischen Gebrauch vielfach bewährt.
• Beispiel II Zur Herstellung einer Nockenscheibe für ein Steuerorgan diente eine Pulvermischung aus 95#3% Eisenpulver (durch Zerstäubung hergestellt), 4,0% Kupferpulver, 0,7'°/o Zinkstearat, die in bekannter Weise gepreßt, bei 45o bis 50o° C an Luft erwärmt und danach bei 125o bis 128o° C gesintert wurde. Das nach der Abkühlung kalibrierte Stück fand in diesem Zustand Verwendung. Die Zugfestigkeit dieses Materials betrug etwa 48 kg/mm2 und seine Dehnung 12,5%. Beispiel III Die Herstellung eines Kipphebels in einem Dieselmotor erfolgte aus einer Pulvermischung mit 93,30/0 Elektrolytpulver, 3,0'°/o Kupferpulver, 3,0°/o Nickelpulver, 0,7'°/o Zinkstearat, die nach dem Pressen wiederum bei 45o bis 50o° C in Luft erwärmt und im Anschluß. daran einer Vorsinterung bei 85o9 C unterzogen wurde. Der Formling -wurde darauf durch ein zweites Pressen auf eine Dichte von 7,2 bis 7,q.0/0 gebracht und nun bei 125o bis 128o° C fertiggesintert. Nach dem Kalibrieren erfolgte die in den vorstehenden Beispielen beschriebene Ausscheidungshärtung. Hier ergaben sich folgende Festigkeitswerte: Zugfestigkeit 71 bis 731cg/mm2; Dehnung iob/o. Beispiel IV Zur Herstellung eines Messers für einen Müllzerkleinerer wurde eine Mischung aus 83'°/o Eisenpulver, 12%- Manganpulver, 4'% Kupferpulver, 1% Schmiermittel verwendet und zu einem Formling von 6,8 g/em3 Dichte verpreßt. Im Anschluß an die Vorwärmung bei q.50 bis 50o° C an Luft erfolgte eine Vorsinterung bei 85o° C i Stunde lang. Danach wurde der Formling in einem Kaliberwerkzeug auf eine Dichte von 7,2 bis 7,q.0/0 gebracht und nun bei 1250° C 2 bis 3 Stunden fertiggesintert. Anschließend wurde das Stück einer Gasaufkohlung unterzogen, aus dem Einsatz unmittelbar in Öl gehärtet und schließlich bei 22o° C angelassen. Festigkeitswerte: Zugfestigkeit 125 bis 1q.0kg/mm2; Dehnung 6'°/a.
• Die in vorstehenden Beispielen beschriebene sintermetallurgische Verarbeitung der verschiedenen Pulvermischungen auf Fertigteile ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung eines bis zu q.,50/0 aus Kupfer- und im Rest aus praktisch kohlenstofffreiem Eisenpulver bestehenden Pulvergemisches für die sintermetallurgische Herstellung ausscheidungshärtbarer Gegenstände, die bei hoher Festigkeit große Zähigkeit besitzen müssen.
2. 2. Die Verwendung einer Pulvermischung nach Anspruch i, die jedoch noch weitere Metallpulver, z. B. Nickel- und Manganpulver, enthält, für den Zweck nach Anspruch i. In Betracht gezogene Druckschriften: H o u d r e m o n t , Sonderstahlkunde, 1943, S. 841; Iron Steel Inst. Spec. Rep., 1947, S. 14 bis 150.