DK157940B - Pulvermetalmateriale - Google Patents

Description

i

DK 157940 B

Den foreliggende opfindelse angår et pulvermetalmateriale.

Der findes mange pulvermetaller til rådighed til fremstilling af metaldele ved sammenpresning, sintring og varmebehandling. Et af de mere hyppigt anvendte og let tilgængelige 5 metalpulvere fremstilles og markedsføres af Hoeganaes Corp. under handelsbetegnelsen Ancorsteel 4600V. Skønt dette metalpulver, når det anvendes ved fremstilling af metaldele, har givet gode resultater, har det dog visse mangler, som det ville være fordelagtigt at eliminere. Den specifikke sammensætning af Ancorsteel 10 4600V er 1,8% Ni, 0,25% Mn, 0,5% Mo og rest Fe. Dette materiale med passende mængder carbon og zinkstearat vil i det følgende blive omtalt som det kendte materiale. Det har vist sig, at anvendelsen af dette materiale resulterer i for stor krympning under sintringstrinnet, og det har også vist sig, at metaldelene 15 almindeligvis er vanskelige at bearbejde maskinelt. Det er åbenbart, at det ville være fordelagtigt, såfremt disse ulemper kunne fjernes uden at ofre den generelt høje styrke og duktilitet, der hører til metaldele fremstillet ud fra et sådant metalpulvermateriale, 20 Det har vist sig at være usædvanligt fordelagtigt at sætte en lille mængde kobber til det kendte materiale, når der skal fremstilles metaldele. Tilsætningen af den lille mængde kobber til det kendte materiale resulterer ikke blot i bedre maskinel bearbejdelighed og formindskelse af krympningen, men giver over-25 raskende nok også højere trækstyrker og større sejhed. Det kendte materiale med tilsætning af en lille mængde kobber betegnes i det følgende som materialet ifølge opfindelsen.

Det har således ifølge opfindelsen vist sig, at tilsætning af 0,5 r>l,5% kobber til kendte blandinger af 1,0-2,5% Ni, 30 0,15-0,30% Mn, 0,3-0,7% Mo, 0,3-0,7% C og 0,5-1,0% zinkstearat, idet resten er jern, resulterer i.et metalpulver, der efter sammenpresning, sintring og varmebehandling giver en metaldel med usædvanligt gode egenskaber. Dette er i særdeleshed tilfældet med den metaldel, der fremkommer i sintringstrinnet. Det er som be-35 kendt fordelagtigt at have et sintret materiale med høj styrke, da dette kan underkastes spændinger under varmebehandlingstrinnet.

2

DK 157940B

Ved tilsæfriing af kobber til det kendte materiale har det vist sig, at trækstyrken forøges efter varmebehandling, at brudsejheden forøges efter varmebehandling, og at den maskinelle bearbejdelighed forøges væsentligt. Med hensyn til 5 bearbejdeligheden har det vist sig, at til boring anvendte materialer, der benyttes til bearbejdning af de varmebehandlede produkter fremstillet ifølge opfindelsen, har en 50-100% længere levetid end ellers.

Opfindelsen belyses nærmere i det følgende eksempel.

10

Eksempel

Der fremstilles et materiale med følgende bestanddele;

Bestanddel Mængde

Kobber 0,82%

15 150 RXM

Glidden Metals Corp.

Grafit 0,55%

Grade 1651

Southwestern Graphite Co.

Zinkstearat 0,75%

Zinc Stearate PM 20 Penick Corp.

For-legeret pulver Ni 1,8%

Ancorsteel 4600V Mo 0,6%

Hoeganaes Corp. Mn 0,25%

Fe Rest 25 En 31,75 mm x 12,7 mm x 6,35 mm tværbrudstang presses ved 3,52 kg/cm^ og sintres ved 1121°C i 15-30 minutter, idet der anvendes et dugpunkt på 1,7-12,8°C og endoterm atmosfære.

Der konstateres kun en længdekrympning på 0,015 mm. Efter carbo-nitridering ved 893°C i 30 minutter bratkøles materialet i olie 30 og temperbehandles ved 177°C i 1 time. Der konstateres kun en ekspansion på 0,020 mm.

Udover opretholdelsen af stabile dimensioner opnås der tillige høj styrke og sejhed.

Et antal prøver med de ovennævnte dimensioner fremstil-35 let-ud fra såvel det kendte materiale som materialet ifølge op^-findelsen fremstilles på tilsvarende måde som ovenfor angivet.

DK 157940 B

3 I en serie forsøg holdes procentmængderne af bestanddelene som angivet i eksemplet konstant, og mængden af kobber varieres fra 0,77 til 1,22%. I en anden forsøgsserie holdes procentmængderne af bestanddelene som angivet i eksemplet 5 konstant, og carbonindholdet varieres fra 0,35 til 0,55%.

Alle sådanne prøver viser sig at give overlegne resultater svarende til de resultater, der opnås, når der anvendes prøver ifølge det ovenstående eksempel.

Prøverne ifølge eksemplet viser sig at have en tvær- 2 10 brudstyrke på ca. 11250 kg/cm efter sintring og en tvær- 2 brudstyrke på ca. 14060 kg/cm efter varmebehandling af materialet ifølge opfindelsen. Disse værdier skal sammenlig- 2 nes med en tværbrudstyrke på ca. 9915 kg/cm for det kendte 2 materiale i den sintrede tilstand og ca. 13780 kg/cm i den 15 varmebehandlede tilstand. Materialet ifølge opfindelsen viser sig at have en brudsejhed i sintret tilstand på ca.

"21.000 psi-in*‘//^" og på "23.000 psi-in^^" i den varmebehandlede tilstand. Dette skal sammenlignes med det kendte 1/2 materiale, der har en brudsejhed på ca. "21.000 psi-in ' " 20 såvel i sintret som i varmebehandlet tilstand.

Med hensyn til bearbejdeligheden udføres der et forsøg, hvor et til boring anvendt materiale med en belastning på 10,9 kg anvendes til boreforsøg med de ovennævnte prøver, idet der anvendes en rotationshastighed på 1000 o/min. Be-25 lastningerne anvendes i forbindelse med prøver med en tykkelse på ca. 6,35 mm. For materialet ifølge opfindelsen viser det sig, at der kræves ca. 11 sekunder til gennemboring af en prøve, medens der for standardmaterialet kræves ca. 15 sekunder. Endnu mere signifikant er det, at borematerialet vi-30 ser væsentligt mere slid efter boringen gennem standardmaterialet end efter gennemboringen af materialet ifølge opfindelsen.

Trækstyrken af prøver fremstillet ud fra materialet 2 ifølge opfindelsen måles til 569.5 kg/cm i sintret tilstand 2 35 og til 8789 kg/cm i varmebehandlet tilstand, medens prøver fremstillet ud fra det kendte materiale viser trækstyrker på 2 2 henholdsvis. 5275 kg/cm og 7735 kg/cm .

DK 157940 £ 4

Det har således vist sig, at der opnås væsentligt bedre resultater ved fremstilling af metaldele under anvendelse af det kendte materiale med en tilsætning af 0,5-1,5% kobber som ovenfor beskrevet. Resultaterne er overraskende, da man 5 skulle have forventet, at der ikke var blevet konstateret forbedrede fysiske egenskaber.

10 15 20 25 30 35

Claims (3)

1. Pulvermetalmateriale indeholdende 1,0-2,5% Ni, 0,3--0,7% Mo, 0,15-0,30% Mn, 0,3-0,7% C og 0,50-1,0% zinkstearat, 5 idet resten er Fe, kendetegnet ved, at det yderligere indeholder 0,5-1,5% Cu.

1. O PATENTKRAV.

2. Pulvermetalmateriale ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af Ni er 1,8%, mængden af Mo er 0,6%, 10 mængden af Mn er 0,25%, mængden af C er 0,6%, og at mængden af zinkstearat er 0,75%.

3. Pulvermetalmateriale ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at mængden af Cu er 0,82%. 15 20 25 30 35