-
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.