ES2646789T3 - Polvo prealeado a base de hierro - Google Patents

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ES2646789T3 ES09758629.1T ES09758629T ES2646789T3 ES 2646789 T3 ES2646789 T3 ES 2646789T3 ES 09758629 T ES09758629 T ES 09758629T ES 2646789 T3 ES2646789 T3 ES 2646789T3
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David Milligan
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Abstract

Un polvo a base de hierro prealeado que comprende los siguientes elementos de aleación: 0,3 - 0,7 % en peso de Cr 0,05 - 0,15 % en peso de Mo 0,3 - 0,7 % en peso de Ni 0,09 - 0,3 % en peso de Mn, 0,01 % en peso o menos de C, menos del 0,25 % en peso de O, menos del 1 % en peso de impurezas inevitables, siendo el resto hierro.

Description

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DESCRIPCION
Polvo prealeado a base de hierro Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un polvo a base de hierro prealeado. Particularmente, la invencion se refiere a un polvo a base de hierro prealeado que incluye pequenas cantidades de elementos de aleacion que permite una fabricacion rentable de piezas sinterizadas.
Antecedentes de la invencion
En la industria se esta generalizando cada vez mas el uso de la fabricacion de productos metalicos por compactacion y sinterizacion de composiciones de metales en polvo. Se estan produciendo una serie de productos diferentes de formas y espesores variables, aumentando continuamente los requisitos de calidad al mismo tiempo que se desea reducir los costes. La tecnologfa de pulvimetalurgia (PM) permite una produccion rentable de componentes, especialmente cuando se producen componentes complejos en series largas, ya que se pueden fabricar componentes en forma neta o casi neta sin necesidad de un mecanizado costoso. Sin embargo, un inconveniente de la tecnologfa de PM es que las piezas sinterizadas exhibiran un cierto grado de porosidad que puede influir negativamente en las propiedades mecanicas de la pieza. Por lo tanto, el desarrollo dentro de la industria de la PM se ha dirigido a superar la influencia negativa de la porosidad basicamente en dos direcciones de desarrollo diferentes.
Una direccion es reducir la cantidad de poros compactando el polvo a una mayor densidad verde (GD) facilitando la sinterizacion hasta una densidad sinterizada (SD) elevada y/o realizando la sinterizacion en condiciones tales que el cuerpo verde se encogera hasta una SD alta. La influencia negativa de la porosidad tambien puede eliminarse eliminando los poros en la region superficial del componente, donde la porosidad es la mas perjudicial con respecto a las propiedades mecanicas, a traves de diferentes tipos de operaciones de densificacion superficial.
Otra ruta de desarrollo se centra en los elementos de aleacion anadidos al polvo a base de hierro. Los elementos de aleacion pueden anadirse como polvos mezclados, completamente pre-aleados al polvo de hierro base o difundidos a la superficie del polvo de hierro base. Los elementos de aleacion comunmente usados son, ademas del carbono, que normalmente se mezcla para evitar un aumento perjudicial de la dureza y disminucion de la compresibilidad del polvo a base de hierro, cobre, mquel, molibdeno y cromo. Sin embargo, el coste de los elementos de aleacion, especialmente mquel, cobre y molibdeno, hace que las adiciones de estos elementos sean menos atractivas. El cobre tambien se acumulara durante el reciclado de la chatarra, por lo que tal material reciclado no es adecuado
para ser utilizado en muchas calidades de acero donde no se requiere nada de cobre o una minima cantidad de cobre.
Los polvos a base de hierro que tienen bajas cantidades de elementos de aleacion sin mquel y cobre se conocen previamente a partir de, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos 4 266 974, 5 605 559, 5 666 634 y 6 348 080.
El proposito de la invencion de acuerdo con la patente US 4 266 974 es proporcionar un polvo que satisfaga la demanda de alta compresibilidad y proporcionar un cuerpo sinterizado que tenga buena templabilidad y buenas propiedades de tratamiento termico. De acuerdo con este documento de la tecnica anterior, la etapa mas importante en la produccion del polvo de aleacion de acero producido de acuerdo con este metodo de la tecnica anterior es la etapa de recocido de reduccion.
Las patentes de Estados Unidos 5 605 559 y 5 666 634 se refieren ambas a polvos de acero que incluyen Cr, Mo y Mn. El polvo de acero de aleacion segun la patente de Estados Unidos 5 605 559 comprende, en peso,
aproximadamente el 0,5-2% de Cr, no mas de aproximadamente el 0,08% de Mn, aproximadamente el 0,1-0,6%
de Mo, aproximadamente el 0,05-0,5% de V, no mas de aproximadamente el 0,015% de S, no mas de aproximadamente el 0,2 % de O y siendo el resto es Fe e impurezas incidentales. La patente de Estados Unidos 5 666 634 divulga que las cantidades efectivas deben estar entre el 0,5-3% de cromo, el 0,1-2% en peso de molibdeno y como maximo el 0,08 % en peso de manganeso.
Un grave inconveniente cuando se usa la invencion desvelada en las patentes de Estados Unidos 5 605 559 y 5 666 634 es que la chatarra barata no puede ser utilizada, ya que esta chatarra normalmente incluye mas del 0,08 % de manganeso. En este contexto, la patente 5 605 559 ensena que “cuando el contenido de Mn excede aproximadamente el 0,08 % en peso, se produce oxido en la superficie de los polvos de acero de aleacion, de tal manera que la compresibilidad se reduce y aumenta la templabilidad mas alla del nivel requerido... El contenido de Mn es preferiblemente no mayor que aproximadamente el 0,06 % en peso (col 3, 47 - 53).
La patente de Estados Unidos 5 666 634 se refiere a la patente japonesa abierta a inspeccion publica N.° 4-165 002 que se refiere a un polvo de acero de aleacion que incluye, ademas de Cr, tambien Mn, Nb y V. Este polvo de aleacion tambien puede incluir Mo en una cantidad superior al 0,5 % en peso. Segun las investigaciones
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mencionadas en la patente de Estados Unidos 5 666 634, se encontro que el polvo de acero de aleacion a base de Cr es desventajoso debido a la existencia de los carburos y nitruros que actuan como sitios de fractura en el cuerpo sinterizado.
La patente de Estados Unidos 3 725 142 divulga un polvo de acero atomizado que tiene una templabilidad mejorada. Sin embargo, en este caso, la templabilidad mejorada se consigue mediante adiciones intencionales de boro. “Segun la invencion, se anade boro a la masa fundida en una cantidad del 0,005 - 0,100 por ciento en peso y preferiblemente en el intervalo del 0,0075 - 0,0500 por ciento en peso” (col 2, 59 - 62). La aleacion con boro con adiciones tan bajas no solo crea problemas de reproducibilidad, sino que tambien requiere la adaptacion del proceso normalizado de atomizacion de agua para asegurar el exito (como se describe en la Col 3, 27-65), aumentando asf el coste de produccion.
La posibilidad de usar polvos de chatarra se divulga en la patente de Estados Unidos 6 348 080 que divulga un polvo a base de hierro recocido y pulverizado con agua que comprende, en % en peso, Cr 2,5-3,5, Mo 0,3-0,7, Mn 0,090,3, O <0,2, C <0,01, siendo el resto hierro y una cantidad de no mas del 1 % de impurezas inevitables. Esta patente tambien divulga un metodo para preparar dicho polvo. Ademas, la patente de Estados Unidos 6 261 514 divulga la posibilidad de obtener productos sinterizados que tienen alta resistencia a la traccion y alta resistencia al impacto si los polvos que tienen una composicion como se divulga en la patente US 6 348 080 se compactan en caliente y se sinterizan a una temperatura por encima de 1220 °C.
La solicitud de patente internacional WO 03-106079 describe un polvo de acero de baja aleacion que tiene una cantidad de cromo entre el 1,3 y el 1,7 % en peso, molibdeno entre el 0,15-0,3 %, manganeso entre el 0,09-0,3 %, no mas del 0,01 % de carbono y no mas del 0,256 % en peso de oxfgeno. Se ensena ademas que mquel y/o cobre pueden mezclarse con el polvo o adherirse a la superficie del polvo usando un agente de union o estando unidos por difusion a la superficie.
Se afirma en la solicitud WO 03-106079 que la presion parcial maxima admisible de oxfgeno es de 5 x 10-18 atm en la atmosfera de sinterizacion cuando se sinterizan componentes verdes producidos a partir de polvos compactados como se describe en la patente de Estados Unidos 6 348 080, mientras que el valor correspondiente para la presion parcial admisible de oxfgeno para la atmosfera de sinterizacion es 3 x 10-17 atm cuando los componentes de sinterizacion se fabrican a partir de polvos de acuerdo con el documento WO 03-106079. No se ensena nada mas sobre la atmosfera de sinterizacion, pero debido a las muy bajas presiones parciales de oxfgeno, la atmosfera de endogas que normalmente se utiliza en la produccion de PM no es adecuada debido a su elevada presion parcial de oxfgeno. La eleccion de las atmosferas durante la sinterizacion se limita por lo tanto a atmosferas mas caras que contienen hidrogeno, tales como del 100 % de hidrogeno o hidrogeno mezclado con nitrogeno, por ejemplo, el 90 % de hidrogeno /10 % de nitrogeno.
Por lo tanto, existe la necesidad de un polvo de acero aleado a base de hierro que tenga cantidades menores de elementos de aleacion costosos, adecuado para ser compactado en componentes verdes que pueden sinterizarse en atmosferas que tienen presiones parciales de oxfgeno relativamente altas, tales como el endogas normalmente usado en la industria de PM.
Se ha encontrado ahora, sorprendentemente, que un polvo de acero aleado a base de hierro que contiene Cr/Mo/Mn/Ni puede utilizarse adecuadamente para producir piezas compactadas y sinterizadas que tienen una resistencia mecanica suficientemente alta despues del tratamiento termico en una atmosfera de endogas comparable a las piezas producidas a partir de polvos segun la norma MPIF FN 0205 o FLN2-4405-HT. El nuevo polvo tambien se puede sinterizar en una atmosfera de endogas que tiene una presion parcial de oxfgeno relativamente alta. De acuerdo con la presente invencion, pueden usarse otros gases distintos al endogas si la atmosfera de gas tiene una presion parcial de oxfgeno similar a la presion parcial de oxfgeno del endogas y si el gas puede producirse a un precio relativamente bajo. El gas endotermico (endogas) es una mezcla de monoxido de carbono, hidrogeno y nitrogeno con cantidades menores de dioxido de carbono, vapor de agua y metano producido por reaccion de un gas de hidrocarburo como gas natural (principalmente metano), propano o butano con aire. Para el endogas producido a partir de metano puro, la proporcion aire-metano es de aproximadamente 2,5; para el endogas producido a partir de propano puro, la proporcion aire-propano es de aproximadamente 7,5. Estas proporciones cambiaran dependiendo de la composicion de los gases de alimentacion de hidrocarburo y del contenido de vapor de agua del aire ambiente. El endogas se produce en un generador especial por combustion incompleta de una mezcla de gas combustible y aire, utilizando un catalizador. Es posible producir una atmosfera de endogas que tiene una presion parcial de oxfgeno de aproximadamente 10-15 a 10-16 cuya presion parcial de oxfgeno es suficiente para permitir la sinterizacion del nuevo material.
Sumario
Las realizaciones de la invencion divulgadas en la presente memoria proporcionan un nuevo polvo prealeado que incluye bajas cantidades de elementos de aleacion.
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Las realizaciones de la invencion divulgadas en la presente memoria proporcionan un nuevo polvo prealeado que puede sinterizarse de manera rentable a escala industrial en una atmosfera de endogas y de nitrogeno/hidrogeno.
Las realizaciones de la invencion divulgadas en la presente memoria proporcionan un nuevo polvo prealeado que puede compactarse y sinterizarse de manera rentable en componentes que tienen propiedades mecanicas segun la norma MPIF FN 0205 o FLN2-4405-HT despues del tratamiento termico en una atmosfera normal de tratamiento termico de endogas.
Las realizaciones de la presente invencion se refieren a un polvo a base de hierro prealeado que comprende o consiste esencialmente en o que consiste en las siguientes cantidades de elementos de aleacion: 0,3-0,7 % en peso de Cr, 0,05-0,3 % en peso de Mo, preferiblemente 0,05-0,15 %, 0,3-0,7 % en peso de Ni, 0,09-0,3 % en peso de Mn, 0,01 % en peso o menos de C, menos de 0,25 % en peso de O, menos de 1 % en peso de impurezas inevitables, siendo el resto hierro.
Las realizaciones de la invencion se refieren a productos compactados y sinterizados preparados a partir de este polvo opcionalmente mezclado con polvos que contienen Cu, Ni o Mn, grafito, lubricantes, aglutinantes, materiales de fase dura, agentes mejoradores de la fluidez, agentes mejoradores de la maquinabilidad o combinaciones de los mismos.
Descripcion detallada de la invencion
Preparacion del nuevo polvo
El polvo de acero de aleacion de la invencion se puede producir facilmente sometiendo acero fundido preparado para tener la composicion de elementos de aleacion definida anteriormente a cualquier metodo conocido de atomizacion con agua. Para el posterior procesamiento de acuerdo con la presente invencion, este polvo atomizado con agua podna ser recocido de acuerdo con el metodo descrito en el documento PCT/SE97/01292 (que se incorpora aqu como referencia).
Cantidad de cromo
El componente Cr es un elemento de aleacion adecuado en polvos de acero, ya que proporciona productos sinterizados que tienen una templabilidad mejorada, pero no aumenta significativamente la dureza de la ferrita. Para obtener una resistencia suficiente despues de la sinterizacion y mantener todavfa una buena compresibilidad se puede usar un intervalo de Cr del 0,3-0,7 % en peso de Cr.
Cantidad de manganeso
El manganeso es un elemento de aleacion que mejora la templabilidad y tambien mejora la resistencia del componente sinterizado a traves del endurecimiento por solucion solida. Sin embargo, si la cantidad de Mn excede el 0,3 %, la compresibilidad del polvo de acero se vera afectada negativamente. Si la cantidad de Mn es inferior al 0,08 %, no es posible utilizar chatarra barata que normalmente tenga un contenido de Mn por encima del 0,08, a menos que se lleve a cabo un tratamiento espedfico para reducir el Mn durante el transcurso de la fabricacion del acero. Asf, la cantidad preferida de Mn de acuerdo con la presente invencion es del 0,09-0,3 %.
Cantidad de molibdeno
Cuando se utiliza el componente Mo como elemento de aleacion, este sirve para mejorar la resistencia del componente sinterizado mediante la mejora de la templabilidad y el endurecimiento por solucion solida. En combinacion con el contenido de Cr, el contenido de Mn y el contenido de Ni de acuerdo con la presente invencion, el contenido de Mo tan bajo como el 0,05-0,3 % en peso, preferiblemente el 0,05-0,15 % tendra un efecto deseado.
Cantidad de mquel
El mquel evita la formacion de carburos aumentando la solubilidad del carbono en austenita antes del enfriamiento o inactivacion durante la sinterizacion o el tratamiento termico. Al evitar la formacion de carburos a altas temperaturas, se evita la formacion de carburos del lfmite de grano en el proceso de sinterizacion. Durante el tratamiento termico, la formacion de carburo agotara la matriz circundante de carbono y otros elementos de aleacion. Esto se contrarresta por la adicion de mquel. Una adicion de mquel inferior al 0,3 % no tendra efecto y una adicion de mquel por encima del 0,7 % no es necesaria para el proposito de esta invencion.
Cantidad de carbono
La cantidad de carbono en el polvo de acero se mantiene en el 0,01 % en peso o menos para no influir negativamente en la compresibilidad, ya que el carbono endurecera la matriz de ferrita por endurecimiento de la solucion solida intersticial.
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Cantidad de oxiaeno
Un alto nivel de contenido de oxfgeno es perjudicial para las propiedades sinterizadas y mecanicas. La cantidad de oxfgeno no debe exceder el 0,25 % en peso. El contenido de oxfgeno debe limitarse a menos de aproximadamente el 0,2 % en peso y normalmente ser inferior al 0,15 %.
Grafito
El grafito se anade normalmente a las mezclas o composiciones metalurgicas en polvo con el fin de mejorar las propiedades mecanicas. El grafito tambien puede actuar como un agente reductor que reduce aun mas la cantidad de oxidos durante la sinterizacion. La cantidad de carbono en el producto sinterizado se controla por la cantidad de grafito anadido al polvo a base de hierro de acuerdo con la invencion. Generalmente se anade grafito en la cantidad de hasta el 1 % en peso de la combinacion de polvo a base de hierro.
Lubricante
Los agentes lubricantes tambien se pueden mezclar con la composicion en polvo a base de hierro que se va a compactar. Ejemplos representativos de lubricantes usados a temperaturas ambiente (lubricantes de baja temperatura) son Kenolube®, etilen-bis-estearamida y estearatos metalicos tales como estearato de zinc, acidos grasos o amidas primarias de acidos grasos tales como amida oleica, amidas secundarias de acidos grasos u otros derivados de acidos grasos. Ejemplos representativos de lubricantes usados a temperaturas elevadas (lubricantes de alta temperatura) son poliamidas, oligomeros de amida, poliesteres o estearato de litio. El lubricante se anade normalmente en una cantidad de hasta el 1 % en peso de la composicion.
Otros aditivos
Otros aditivos que se pueden mezclar opcionalmente con el polvo de acuerdo con la invencion incluyen material de fase dura, agentes mejoradores de la maquinabilidad y agentes mejoradores del flujo.
Los polvos que contienen Mn, tales como FeMn y similares, se pueden mezclar opcionalmente con el polvo de acuerdo con la invencion con el fin de alearse con manganeso sin afectar inversamente a la compresibilidad.
Los polvos que contienen Cu se pueden mezclar opcionalmente con el polvo de acuerdo con la invencion. Tales adiciones son relevantes para proporcionar control de estabilidad dimensional, ya que el cobre produce hinchamiento durante la sinterizacion.
Los polvos que contienen Ni pueden mezclarse opcionalmente con el polvo de acuerdo con la invencion. Tales adiciones son relevantes para proporcionar el control de la estabilidad dimensional, ya que el mquel produce contraccion durante la sinterizacion.
Compactacion y sinterizacion
La compactacion puede realizarse en una operacion de presion uniaxial a temperatura ambiente o elevada a presiones entre 400-2000 MPa, normalmente a presiones entre 400-1000 MPa, o, por ejemplo, a presiones entre 500 - 900 MPa.
Despues de la compactacion se produce la sinterizacion del componente verde a una temperatura entre 1000 y 1400 °C. La sinterizacion en el intervalo de temperatura de 1050-1220 °C, normalmente 1100-1200 °C, conduce a una produccion mas rentable. Una propiedad interesante del polvo divulgado en la presente memoria en comparacion con los polvos de baja aleacion convencionales con un contenido de cromo es que puede realizarse la sinterizacion de cuerpos compactados en una atmosfera de endogas que tiene una presion parcial de oxfgeno relativamente alta en comparacion con las atmosferas de hidrogeno seco o hidrogeno seco/nitrogeno que normalmente se aplican cuando se sinterizan polvos de acero de baja aleacion que contienen cromo. Pueden usarse temperaturas de sinterizacion altas, 1200 - 1400 °C, normalmente 1200 - 1300 °C, si el polvo se ha mezclado con un compuesto que contiene Mn, tal como polvo de FeMn.
Despues de la sinterizacion, el tratamiento termico de las piezas sinterizadas puede realizarse para alcanzar una resistencia mecanica suficiente. Tambien el tratamiento termico puede realizarse en una atmosfera de endogas en contraste con las piezas sinterizadas de tratamiento termico hechas con polvos de acero convencionales de baja aleacion con un contenido de cromo, donde el tratamiento termico se realiza en una atmosfera de hidrogeno seco o hidrogeno/nitrogeno o al vado. Ejemplos de tratamientos termicos que pueden utilizarse para conseguir las propiedades deseadas de los componentes sinterizados son: endurecimiento a corazon, endurecimiento por precipitacion, endurecimiento superficial, carburizacion al vado, nitruracion, carbonitruracion, nitruracion por plasma, nitrocarburacion, endurecimiento por induccion, tratamiento con vapor y fosfatacion.
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La posibilidad de utilizar atmosferas menos costosas durante la sinterizacion y el tratamiento termico y aun as^ obtener suficiente resistencia mecanica en combinacion con bajas cantidades de elementos de aleacion costosos hace que el nuevo polvo sea una alternativa atractiva a los polvos de acero de baja aleacion convencionales a base de cromo. Ejemplos de componentes adecuados para ser producidos con este polvo son: embragues de transmision de automoviles, cubos sincronizadores, tapas de cojinete, engranajes y similares.
Ejemplos
Los ejemplos siguientes ilustran que el nuevo polvo puede cumplir los requisitos de acuerdo con la norma MPIF 35. Especialmente, los componentes fabricados a partir del nuevo polvo muestran un cambio dimensional mucho menor entre la etapa de matriz y sinterizado-tratamiento termico en comparacion con los componentes hechos de materiales fN-0205 (0 % de Cu) y FN0205 (2 % de Cu). Ademas, el material endurecido producido a partir del nuevo polvo presentaba una dureza aparente mucho mayor que el material procesado similar a base de FN-0205-HT.
El nuevo polvo se produjo a partir de una masa fundida a base de hierro atomizada con agua que contema los elementos de aleacion Cr, Mo, Ni y Mn. La composicion qmmica en porcentaje en peso del polvo despues del recocido se muestra en la tabla 1:1 a continuacion. La distribucion del tamano de las partfculas del polvo se muestra en la tabla 1:2 a continuacion.
Tabla 1:1
Elemento de aleacion
% en peso
Cr
0,56 %
Mo
0,11 %
Mn
0,10 %
Ni
0,55 %
O
0,14 %
C
0,01 %
Tabla 1:2
Porcion
Cantidad que pasa
malla +100
4,3 %
malla +140
20,0 %
malla +200
23,2 %
malla +375
28,7 %
malla -375
23,7 %
Se prepararon dos premezclas, A y B, basandose en el nuevo polvo, grafito y lubricante. En la premezcla A se anadieron el 0,2 % de grafito Asbury 1651 y en la premezcla, el B 0,6 % del mismo grafito, en ambas premezclas se anadio adicionalmente el 0,6 % de lubricante Kenolube, comercializado por Hoganas AB.
Las mezclas se compactaron adicionalmente en muestras de Resistencia a la rotura transversal (TRS) y en muestras de energfa de impacto (IE) por compactacion uniaxial con el fin de obtener una densidad verde deseada de 7,10 g/cm3. Para conseguir una densidad verde de 7,30 g/cm3 se uso la tecnica de doble prensa y sinterizacion, prensando primero a 593 MPa seguido de sinterizacion a 787 °C durante 15 minutos. Una segunda operacion de prensado uniaxial se realizo a 662 MPa, a continuacion, seguido de una segunda operacion de sinterizacion a 1121 °C. Las muestras de resistencia a la traccion se mecanizaron a partir de barras de energfa de impacto para obtener barras de ensayo redondas de acuerdo con la norma MPIF10.
Las muestras de ensayo se sinterizaron y se enfriaron con las velocidades de enfriamiento normales en un horno de cinta Abbot de 6 pulgadas (15,24 cm) de malla con una atmosfera de nitrogeno-hidrogeno convencional asf como en endogas en las condiciones de acuerdo con la tabla 2.
Tabla 2
Atmosfera
N2/H2 (N) Endogas(E)
Temperatura de sinterizacion
1120 °C 1110 °C
Tiempo de sinterizacion
30 min 25 min
Velocidad de enfriamiento
0,5 °C/segundo 0,5 °C/segundo
El tratamiento termico de las muestras se realizo de acuerdo con la siguiente tabla 3.
Tabla 3
Tipo de tratamiento termico
Premezcla A Premezcla B Endurecimiento superficial Endurecimiento a corazon
Temperatura
899 °C 843 °C
Potencial de carbono
0,8 % de C 0,6 % de C
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Tipo de tratamiento termico
Premezcla A Endurecimiento superficial Premezcla B Endurecimiento a corazon
Tiempo de inmersion
30 minutos 90 minutos
Atmosfera
Gas endotermico
Enfriado
Aceite 60 °C
Revenido
117 °C/1 hora
Pruebas
Los contenidos de carbono y oxfgeno se determinaron para muestras producidas despues de la sinterizacion usando analizadores de combustion infrarroja Leco segun la norma ASTM E 1019-02. El cambio dimensional se probo utilizando muestras de TRS despues de cada tipo de sinterizacion y tratamiento termico segun con la norma MPIF 44. Se evaluo la dureza aparente, la energfa de impacto de TRS y la resistencia a la traccion tanto para materiales sinterizados como tratados termicamente para ambas densidades, condiciones de sinterizacion y tratamientos termicos segun las normas MPIF 43, 44, 40 y 10. La determinacion de la dureza de la microindentacion y la profundidad superficial efectiva se realizaron de acuerdo con las normas MPIF 51 y 52.
Los resultados se muestran en las figuras 1-12 donde:
La Fig. 1 muestra las densidades obtenidas despues de la sinterizacion y tratamiento termico de las muestras producidas a partir de la premezcla A;
La Fig. 2 muestra las densidades obtenidas despues de la sinterizacion y tratamiento termico de las muestras producidas a partir de la premezcla B;
La Fig. 3 muestra el contenido de carbono para la premezcla A;
La Fig. 4 muestra el contenido de oxfgeno para la premezcla A;
La Fig. 5 muestra el contenido de carbono para la premezcla B;
La Fig. 6 muestra el contenido de oxfgeno para la premezcla B;
La Fig. 7 muestra el cambio dimensional para la premezcla A;
La Fig. 8 muestra el cambio dimensional para la premezcla B;
La Fig. 9 muestra la dureza aparente obtenida tras la sinterizacion y el tratamiento termico de la premezcla A;
La Fig. 10 muestra la dureza aparente obtenida tras la sinterizacion y el tratamiento termico de la premezcla B;
La Fig. 11 muestra la resistencia a la rotura transversal (TRS) y la resistencia a la traccion (TS) para la premezcla B;
y
La Fig. 12 muestra la energfa de impacto para la premezcla B.
El cambio dimensional (DC) durante la sinterizacion y el tratamiento termico se evaluo comparando el tamano de la matriz con el tamano del producto sinterizado. Las siguientes figuras 7-8 muestran el resultado comparado con el obtenido para el material de tipo acero FN-0205-HT de acuerdo con la norma MPIF 35 que no contiene Cu y con el 2 % de Cu. Las muestras de FN 0205 se produjeron a partir de composiciones basadas en el polvo de hierro AHC100.29 comercializado por Hoganas AB, Suecia, y se mezclaron con polvo de Ni y, cuando procedfa, se mezclaron adicionalmente con polvo de Cu.
Las figuras 7-8 muestran que la sinterizacion en atmosfera de nitrogeno/hidrogeno da como resultado una ligera contraccion mientras que la sinterizacion en endogas da como resultado un ligero crecimiento en las dimensiones. Ambos materiales muestran un cambio dimensional mucho menor en comparacion con los aceros FN-0205-HT.
El material sinterizado y endurecido a corazon producido a partir de la premezcla B presentaba una dureza aparente mucho mayor que los valores mmimos requeridos de acuerdo con la norma MPIF 35 para FN-0205-HT procesado de manera similar.
La resistencia a la rotura transversal (TRS), la resistencia a la traccion (TS) y la energfa de impacto obtenidas a partir del material sinterizado y endurecido a corazon producido a partir de la premezcla B se muestran en las figuras 11-12.
Como era de esperar, la resistencia a la rotura transversal aumento con una mayor densidad. Los resultados muestran que las muestras producidas a partir del nuevo polvo son comparables a los valores mmimos requeridos para los materiales FN-0205 y FN-0205-HT con respecto a la resistencia a la rotura transversal, la energfa de impacto y la resistencia a la traccion. Despues de la carburacion al vacm, las muestras producidas a partir del nuevo polvo incluso superan los requisitos de FN-0205.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un polvo a base de hierro prealeado que comprende los siguientes elementos de aleacion:
    0,3 - 0,7 % en peso de Cr
    0,05 - 0,15 % en peso de Mo 0,3 - 0,7 % en peso de Ni 0,09 - 0,3 % en peso de Mn,
  2. 0. 01 % en peso o menos de C, menos del 0,25 % en peso de O,
    menos del 1 % en peso de impurezas inevitables, siendo el resto hierro.
  3. 2. Una composicion en polvo que comprende un polvo a base de hierro prealeado de acuerdo con la reivindicacion
    1, mezclado con el 0-1 % en peso de la composicion de grafito, opcionalmente hasta el 0-1 % de lubricantes, y opcionalmente mezclado con polvos que contienen Mn y/o polvos que contienen Cu y/o polvos que contienen Ni, y opcionalmente con otros aditivos mezclados tales como material de fase dura, agentes mejoradores de la maquinabilidad y agentes mejoradores de la fluidez.
  4. 3. Un componente hecho sometiendo la composicion de acuerdo con la reivindicacion 2 a compactacion entre 4002000 MPa, preferiblemente 400-1000 MPa, lo mas preferiblemente 500-900 MPa, seguido de un proceso de sinterizacion a 1000-1400 °C, normalmente 1100-1300 °C, seguido de tratamiento termico.
  5. 4. Un componente de acuerdo con la reivindicacion 3, que tiene una resistencia a la rotura transversal (TRS) de al menos 1150 MPa cuando se sinteriza a 7,10 g/cm3 de densidad y de al menos 1450 MPa cuando se sinteriza a 7,30 g/cm3 de densidad.
  6. 5. Un componente de acuerdo con la reivindicacion 3 con un cambio dimensional de matriz a tamano sinterizado de como maximo ± 0,2 %, cuando se sinteriza a densidades en el intervalo de 7,10 - 7,30 g/cm3.
  7. 6. Un metodo para producir un componente sinterizado que comprende las etapas de
    a) preparar una composicion en polvo de acero a base de hierro de acuerdo con la reivindicacion 2
    b) someter la composicion a compactacion entre 400 y 2000 MPa.
    c) sinterizar el componente verde obtenido en una atmosfera reductora a una temperatura entre 1000-1400 °C.
    d) someter el componente sinterizado obtenido a tratamiento termico.
  8. 7. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la temperatura de sinterizacion usada es 1050-1220 °C, normalmente 1100 °C-1200 °C, y la atmosfera de sinterizacion comprende endogas que tiene una presion parcial de oxfgeno de 10-15 a 10-16.
  9. 8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la temperatura de sinterizacion es 1200-1400 °C, preferiblemente 1200 °C-1300 °C, y donde la composicion de polvo de acero ha sido mezclada con un polvo que contiene Mn, normalmente FeMn.
  10. 9. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la atmosfera de tratamiento termico utilizada comprende endogas que tiene una presion parcial de oxfgeno de 10-15 a 10-16.
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