KR20050077492A - Method to make sinter-hardened powder metal parts with complex shapes - Google Patents

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Abstract

분말 금속으로부터 부품을 생산하는 하기의 단계들을 포함한 방법이 개시된다. 철, 0.3~1.0 중량 퍼센트 탄소, 0~4 중량 퍼센트 크롬, 0~3 중량 퍼센트 구리, 0.5~1.5 중량 퍼센트 몰리브덴, 0.5~4.5 중량 퍼센트 니켈, 0~1.0 중량 퍼센트 망간 및 0~1.5 중량 퍼센트 실리콘으로 구성된 야금 분말이 제공된다. 금속 분말은 미립화(atomization)와 혼합(mixing)에 의해 만들어진다. 상기 분말 금속 부품은 압축(compacting), 예비 소결(pre-sintering), 프로파일/형상 연마(profile/form grinding), 소결 로 경화(sinter furnace hardening) 및 2차 가공(secondary operation)들에 의해 만들어진다. 프로파일/형상 연마는 언더컷(undercut)과 같은 압축 도구에 의해 형성될 수 없는 프로파일들을 생성한다. 상기 특정 예비 소결(pre-sinter) 사이클은 부품을 연장된 도구 수명(prolonged tool life)을 갖는 프로파일 연마를 위해 충분히 강하게 한다. 본 발명에 의해 만들어진 분말 금속 부품 역시 개시된다. A method is disclosed that includes the following steps of producing a part from powdered metal. Iron, 0.3-1.0 weight percent carbon, 0-4 weight percent chromium, 0-3 weight percent copper, 0.5-1.5 weight percent molybdenum, 0.5-4.5 weight percent nickel, 0-1.0 weight percent manganese and 0-1.5 weight percent silicone A metallurgical powder consisting of is provided. Metal powders are made by atomization and mixing. The powder metal part is made by compacting, pre-sintering, profile / form grinding, sinter furnace hardening and secondary operations. Profile / shape polishing creates profiles that cannot be formed by compression tools such as undercuts. This particular pre-sinter cycle makes the part strong enough for profile polishing with a prolonged tool life. Powdered metal parts made by the present invention are also disclosed.

Description

복잡한 형상을 갖는 소결 경화된 분말 금속 부품 제조방법{Method to make sinter-hardened powder metal parts with complex shapes}Method for making sinter-hardened powder metal parts with complex shapes

본 발명은 야금(metallurgy) 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 철(iron), 탄소(carbon), 니켈(nickel), 몰리브덴(molybdenum) 및 크롬(chromium), 구리(copper), 망간(manganese)과 실리콘(silicon)의 집합체로 구성된 야금 분말로 부터 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of metallurgy. More specifically, the present invention consists of a collection of iron, carbon, nickel, molybdenum and chromium, copper, manganese and silicon. A method for producing a material from metallurgical powder.

소결 경화(sinter hardening)는 배치 열처리(batch heat-treating) 또는 유도 경화(induction hardening)와 같은 종래의 열처리 과정 없이 고 마르텐사이트 함유 물질(martensite-content material)을 생산하기 위해 이용되는 공정이다. 상기 소결 경화 공정은 마르텐사이트 변태(martensite transformation)를 유도하기 위해 소결 로(sinter furnace) 경화의 끝에서 컴팩트를 빠르게 냉각하는 단계가 이어지는 컴팩트를 높은 온도에서 소결하는 단계를 포함한다.Sinter hardening is a process used to produce high martensite-content materials without conventional heat treatment processes such as batch heat-treating or induction hardening. The sinter hardening process includes the step of sintering compacts at high temperatures followed by a rapid cooling of the compacts at the end of the sinter furnace hardening to induce martensite transformation.

예비 소결 단계를 포함하는 소결 경화 분말 금속 부품을 생산하는 수많은 방법들이 특허되어 있다. Numerous methods have been patented for producing a sinter hardened powder metal part comprising a presintering step.

야금 물질의 예비 소결은 1986년 6월 17일 등록된 캠축 제조 방법(Method for Manufacturing Camshaft)으로 우메하 등(Umeha et al., U.S. 4,595,556)에 의해 발표되었다. 우메하 등은 캠축상에 끼워지기 위한 부재를 생산하는 방법을 개시한다. 예비 소결 단계 후에, 부품은 소결 경화에 앞서 상기 축 상에 적절하게 위치될 수 있다. 컴팩트는 상기 예비 소결된 컴팩트보다 축상으로 50% 짧다.Pre-sintering of metallurgical materials was published by Umeha et al ., US 4,595,556, with the Method for Manufacturing Camshaft, registered June 17, 1986. Umeha et al. Disclose a method of producing a member for fitting onto a camshaft. After the pre-sintering step, the part can be properly positioned on the axis prior to sinter hardening. The compact is 50% shorter on axis than the presintered compact.

1991년 9월 17일 등록된, 사카 등(Saka et al., U.S. 5,049,183)의 소결된 기계 부품 및 방법(Sintered Machine Part And Method)은 제품 크기의 향상된 정밀도를 허용하는 예비 소결 단계를 포함한 우메하 등과 유사한 방법을 개시한다. 컴팩트는 상기 예비 소결을 거친 후 다시 프레스된다. 그러한 방법은 전동차(motorcars)용 동기 장치 허브(synchronizer hubs)를 생산하는데 특별히 적합하다.Sakaed al., US 5,049,183, registered on September 17, 1991, Sintered Machine Part And Method , Umeha including a pre-sintering step that allows for improved precision of product size. Similar methods are disclosed. The compact is pressed again after the presintering. Such a method is particularly suitable for producing synchronizer hubs for motorcars.

1997년 8월 19일 등록된, 세이케머(Seykammer, U.S. 5,659,873)의 조인트된 캠축용 캠 생산방법(Method Of Making Producing A Cam For A Jointed Camshaft)은 예비 소결 단계를 포함한 방법을 역시 설명하고 있다. 이 방법은 조인트된 캠축용 캠을 생산하는데 이용된다. 상기 예비 소결 단계는 상기 캠이 퀀칭(quenching)과 탬퍼링(tempering) 동안 벗어날 수 있는 바람직한 윤곽으로 재가공 되게한다. Seykammer, US 5,659,873, registered August 19, 1997, also describes a method including a pre-sintering step. . This method is used to produce cams for jointed camshafts. The preliminary sintering step causes the cam to be reworked to the desired contour that can escape during quenching and tempering.

1997년 8월 26일 등록된, 플램퍼(Plamper, U.S. 5,659,955)의 분말 금속 헬리컬 기어(Method Of Powder Metal Helical Gears)는 35°이상의 헬릭스 각을 갖는 헬리컬 기어를 만들기 위해 냉간압연(冷間壓延)될 수 있는 분말 금속 블랭크(blank)를 생산하기 위해 예비 소결을 이용한다. 표준 분말 금속 압축 공정은 큰 헬릭스 각의 헬리컬 기어를 만들기 위해 이용될 수 없다. Registered on August 26, 1997, Flamper, US 5,659,955, Method Of Powder Metal Helical Gears is cold rolled to make helical gears with helix angles greater than 35 °. Presintering is used to produce powder metal blanks that can be made. Standard powder metal compaction processes cannot be used to make helical gears with large helix angles.

1998년 3월 17일 등록된, 시바나스 등(Shivanath et el., U.S. 5,729,822)의 기어(Gears)는 상기 기어가 진공 로(vacuum furnace)속에서 최종 열처리(final heating) 및 침탄(carburizing)에 앞서 압연되는 상기 기어를 역시 예비 소결한다.Gears of Shivanath et al., US Pat . No. 5,729,822, registered March 17, 1998, show that the gears are subjected to final heating and carburizing in a vacuum furnace. The previously rolled gear is also presintered.

1999년 3월 9일 등록된, 시바나스 등(Shivanath et el., U.S. 5,881,354)의 포밍(forming)을 갖는 소결된 고밀도 공정(Sintered Hi-Density Process With Forming)은 예비 소결된 컴팩트가 2차 열처리에 앞서 구상화(spheroidization)를 수행하는 고밀도 물품 형성을 위한 공정을 설명한다. 상기 구상화 단계는 상기 컴팩트를 워밍업(warming up) 및 사이징(sizing) 또는 주조(coining)하는 것을 포함한다. 이 공정은 소결된 부품의 피로 한도(fatigue endurance)를 향상시키기 위해 표면 산화를 줄인다.Registered 3 wol 9, 1999, Ciba eggplant, etc. (Shivanath et el., US 5,881,354 ) high density process (Sintered Hi-Density Process With Forming ) sintering with forming (forming) of the secondary heat-treating the pre-sintered compact Prior to this, a process for the formation of high density articles that perform spheroidization is described. The visualization step involves warming up and sizing or casting the compact. This process reduces surface oxidation to improve the fatigue endurance of the sintered parts.

마지막으로, 2000년 11월 21일 등록된, 캐들 등(Cadle et al., U.S. 6,148,685)의 2중 스프로켓/기어 구조 및 그 제조 방법(Duplex Sprocket/Gear Construction and Method of Making Same)은 스프로켓을 생산하기 위해 두 야금 분말 혼합, 하나는 티스(teeth)용 및 하나는 바디(body)용을 이용한다. 상기 두 분말 합금은 최종 제품의 국부 기능적 요구들(local functional requirements)에 맞추기 위한 특성들을 갖는다. 상기 소결된 바디는 기계 가공될 수 있다.Finally, the double sprocket / gear construction and method of making same of Cadel et al., US 6,148,685, registered November 21, 2000, produces sprockets. To make use of two metallurgical powder mixtures, one for teeth and one for body. The two powder alloys have properties to meet the local functional requirements of the final product. The sintered body can be machined.

엔진 및 전동(transmission) 장치에서, 일부 스프로켓들은 단순한 압축으로 생산될 수 없는 다중의 치열(rows of teeth)을 갖는다. 2차 기계 가공(machining)이 요구된다. 기계 가공 후 행해진 열처리는 보통 유도 경화(induction hardening) 또는 배치(batch) 열처리이다. 상기 선행 기술은 예비 소결 단계를 포함함으로써 분말 금속 부품이 형성될 수 있는 제한된 방법을 다루는 반면, 더 복잡한 형상의 분말 금속 부품의 효율적인 제조 방법에 대한 요구가 당해 기술 분야에 있다. In engines and transmission devices, some sprockets have multiple rows of teeth that cannot be produced by simple compression. Secondary machining is required. Heat treatments performed after machining are usually induction hardening or batch heat treatments. While the prior art addresses the limited way in which powder metal parts can be formed by including a pre-sintering step, there is a need in the art for an efficient method of manufacturing powder metal parts of more complex shapes.

분말 금속으로부터 부품을 생산하는 하기의 단계들을 포함한 방법이 개시된다. 철, 0.3~1.0 중량 퍼센트 탄소, 0~4 중량 퍼센트 크롬, 0~3 중량 퍼센트 구리, 0.5~1.5 중량 퍼센트 몰리브덴, 0.5~4.5 중량 퍼센트 니켈, 0~1.0 중량 퍼센트 망간 및 0~1.5 중량 퍼센트 실리콘으로 구성된 야금 분말이 제공된다. 금속 분말은 미립화(atomization)와 혼합(mixing)에 의해 만들어진다. 상기 분말 금속 부품은 압축(compacting), 예비 소결(pre-sintering), 프로파일/형상 연마(profile/form grinding), 소결 로 경화(sinter furnace hardening) 및 2차 가공(secondary operation)들에 의해 만들어진다. 프로파일/형상 연마는 언더컷(undercut)과 같은 압축 도구에 의해 형성될 수 없는 프로파일들을 생성한다. 상기 특정 예비 소결(pre-sinter) 사이클은 프로파일 연마를 견디도록 충분히 강하지만 쉽게 연마되고 연장된 연마 도구 수명을 위해 충분히 부드럽게 한다. 본 발명에 의해 만들어진 분말 금속 부품 역시 개시된다.A method is disclosed that includes the following steps of producing a part from powdered metal. Iron, 0.3-1.0 weight percent carbon, 0-4 weight percent chromium, 0-3 weight percent copper, 0.5-1.5 weight percent molybdenum, 0.5-4.5 weight percent nickel, 0-1.0 weight percent manganese and 0-1.5 weight percent silicone A metallurgical powder consisting of is provided. Metal powders are made by atomization and mixing. The powder metal part is made by compacting, pre-sintering, profile / form grinding, sinter furnace hardening and secondary operations. Profile / shape polishing creates profiles that cannot be formed by compression tools such as undercuts. This particular pre-sinter cycle is strong enough to withstand profile polishing but is easily polished and smoothed enough for extended abrasive tool life. Powdered metal parts made by the present invention are also disclosed.

금속 분말은 미립화 및 혼합에 의해 만들어진다. 미립자 물질은 철, 0.3~1.0 중량 퍼센트 탄소, 0~4.0 중량 퍼센트 크롬, 0~3.0 중량 퍼센트 구리, 0.5~1.5 중량 퍼센트 몰리브덴, 0.5~4.5 중량 퍼센트 니켈, 0~1.0 중량 퍼센트 망간 및 0~1.5 중량 퍼센트 실리콘으로 되어있다. 표 1은 상기 미립자 물질의 조성 범위를 열거한다. 상기 분말은 좋은 소결 경화 성능을 가진다. Metal powders are made by atomization and mixing. Particulate materials include iron, 0.3-1.0 weight percent carbon, 0-4.0 weight percent chromium, 0-3.0 weight percent copper, 0.5-1.5 weight percent molybdenum, 0.5-4.5 weight percent nickel, 0-1.0 weight percent manganese and 0-1.5 Weight percent silicone. Table 1 lists the composition ranges of the particulate matter. The powder has good sinter hardening performance.

표 1 : 복잡한 형상 형성을 위한 야금 분말의 조성 범위Table 1: Composition range of metallurgical powder for complex shape formation

성분 ingredient FeFe CC CrCr CuCu MoMo NiNi MnMn SiSi 새로운분말 New powder 잔여(Balance)Balance 0.3~1.00.3 ~ 1.0 0~40-4 0~30-3 0.5~1.50.5-1.5 0.5~4.50.5-4.5 0~1.00 ~ 1.0 0~1.50 to 1.5

공정 플로우 차트(flow chart)는 도 1에 도시된다. 상기 야금 분말은 6.5~7.25g/㎤의 생 밀도(green density)로 제곱인치당 30~65tons의 압축 압력으로 압축(1)된다. 상기 생 부품(green parts)은 1400℉ 내지 2000℉로 예비 소결(2)된다. 예비 소결 시간은 20 내지 60분이다. 냉각률(cooling rates)은 펄라이트(Pearlite), 페라이트+펄라이트(Ferrite+Pearlite) 및 베이나이트(Bainite)와 같은 다양한 미세구조를 생산하기 위해 단위분 당 10℉에서 단위분 당 120℉까지 변화한다. 상기 냉각률이 단위분 당 120℉보다 클 때, 기계 가공이 어려운 마르텐사이트(Martensite)가 형성된다. 느린 냉각(단위 분당 10℉)은 주로 펄라이트 미세구조를 생산한다. 구상화된 펄라이트는 기계 가공에 있어 최고다. 컴팩트는 주위의 또는 거의 주위 온도로 냉각된다. 미세구조는 예비 소결 온도 및 냉각률의 제어를 통하여 정확하게 달성될 수 있다. 상기 예비 소결의 결과로서, 분말 금속 부품은 프로파일/형상 연마(3)를 위해 그것들을 충분히 강하게 만들 수 있는 강도를 얻는다. 상기 특정 예비 소결 사이클은 프로파일/형상 연마 단계 동안 이용되는 상기 연마 도구의 수명을 연장하기 위해 상기 부품의 입자 경도(hardness)를 역시 낮게한다. A process flow chart is shown in FIG. The metallurgical powder is compressed (1) at a compression pressure of 30 to 65 tons per square inch with a green density of 6.5 to 7.25 g / cm 3. The green parts are presintered (2) from 1400 ° F to 2000 ° F. Presintering time is 20 to 60 minutes. Cooling rates vary from 10 ° F. per minute to 120 ° F. per minute to produce a variety of microstructures such as Pearlite, Ferrite + Pearlite and Bainite. When the cooling rate is greater than 120 ° F. per unit, martensite is formed which is difficult to machine. Slow cooling (10 ° F. per minute) produces mainly pearlite microstructures. Spherical pearlite is the best in machining. The compact is cooled to ambient or near ambient temperature. The microstructure can be accurately achieved through the control of presintering temperature and cooling rate. As a result of this pre-sintering, the powder metal parts obtain strength that can make them sufficiently strong for the profile / shape polishing 3. The particular pre-sintering cycle also lowers the particle hardness of the part to extend the life of the abrasive tool used during the profile / shape polishing step.

프로파일/형상 연마는 프로파일들과 상세 형상(detailed geometry)을 발생시키기 위해 초연삭(super abrasive) 도구를 사용한다. 상기 공정은 역시 초연삭 기계 가공(SAM, Super-Abrasive Machining)으로 불린다. 프로파일/형상 연마는 종래의 분말 금속 압축 방법들 및 일 점 기계 가공(single point machining)에 의해 만들기 어려운 티스(teeth) 및 언더컷 티스(undercut teeth)의 다중의 치열들과 같은 다양하고 복잡한 형상들을 생산하기 위해 예비-소결 후 행해진다. 상기 형상의 복잡성은 단지 프로파일 및 형상의 연마 장비(grinding equipments)의 크기 및 정확성에 의해 제한된다.Profile / shape polishing uses a super abrasive tool to generate profiles and detailed geometry. The process is also called Super-Abrasive Machining (SAM). Profile / shape polishing produces a variety of complex shapes such as multiple teeth of teeth and undercut teeth that are difficult to make by conventional powder metal compression methods and single point machining. To pre-sinter to make this possible. The complexity of the shape is limited only by the size and accuracy of the grinding equipment of the profile and shape.

연마 후, 부품은 소결 로에서 경화된다(4). 상기 소결 로 경화조건은 다음과 같다. : 20 내지 80분 동안에 2000℉ 내지 2400℉의 경화온도, 단위 분당 120℉ 내지 450℉의 냉각률을 가진다. 최종 열처리는 최종 분말 금속 부품에서 적은 양의 잔여 오스테나이트, 펄라이트 및 베이나이트와 더불어 90% 이상의 마르텐사이트를 생산할 수 있다. 템퍼링(tempering), 디버링(deburring) 및 다른 2차 가공(5)들은 최종 성능 요구(final performance requirements)에 따라 선택적이다. After polishing, the part is cured in a sintering furnace (4). The sintering furnace curing conditions are as follows. : A curing temperature of 2000 ° F. to 2400 ° F. for 20 to 80 minutes, and a cooling rate of 120 ° F. to 450 ° F. per minute. Final heat treatment can produce more than 90% martensite with a small amount of residual austenite, pearlite and bainite in the final powder metal part. Tempering, deburring and other secondary processings 5 are optional depending on the final performance requirements.

본 발명은 프로파일/형상 연마(3)와 소결 로 경화(4)전에 특별한 예비 소결 사이클(2)을 이용한다. 예비 소결된 부품은 파괴(breaking) 또는 부서러짐(chipping)없이 프로파일/형상 연마될 만큼 충분히 강하다. 프로파일/형상 연마(SAM)은 단일 조작에서 프로파일과 상세 형상(detailed geometry)을 발생한다. 이 방법은 소결된 부품이 보통 연마될 때 보다 프로파일/형상 연마가 더 낮은 압력 및 더 큰 이송 속도(feed speed)를 이용하여 행해질 수 있도록 한다. The present invention utilizes a special presintering cycle (2) prior to profile / shape polishing (3) and sinter furnace hardening (4). The pre-sintered part is strong enough to be profiled / shape polished without breaking or chipping. Profile / Shape Polishing (SAM) generates profiles and detailed geometry in a single operation. This method allows profile / shape polishing to be performed using lower pressures and greater feed speeds than when sintered parts are normally polished.

실시예 : 운송(transfer)의 경우에 이용되는 분말 금속 제미니 스프로켓(Gemini sprockets).Example: Powdered metal mini e sprockets used in the case of transfer.

상기 제미니 스프로켓은 치열들 사이에 위상각을 갖는 두개의 치열들을 갖는다. 상기 제미니 스프로켓 디자인은 1995년 6월 27일 레비나 등(Levina et al.)에게 등록된 단계진 체인 조립체(Phased Chain Assembly)인 미국 특허 번호 제5,427,580호에 개시 되어있다. 상기 스프로켓은 자동차의 앞 바퀴의 구동 전동 장치(drive transmission)에서 이용되는 체인 구동 시스템의 일부분이다. 상기 제미니 스프로켓의 장점은 작동하는 동안의 감소된 소음이다. 물질 개발에서 고려사항은 경도(hardness)/마모 저항(wear resistance) 및 좋은 담금질성(hardenability)을 포함한다.The gemini sprocket has two teeth with a phase angle between the teeth. The Gemini sprocket design is disclosed in US Pat. No. 5,427,580, a Phased Chain Assembly registered to Levina et al. On June 27, 1995. The sprocket drives the front wheel of the car It is part of the chain drive system used in drive transmission. The advantage of the Gemini sprocket is reduced noise during operation. Considerations in material development include hardness / wear resistance and good hardenability.

본 발명의 하나의 실시예에 있어, 철, 2 중량 퍼센트 구리, 0.8 중량 퍼센트 탄소, 1.4 중량 퍼센트 니켈, 1.25 중량 퍼센트 몰리브덴, 및 0.42 중량 퍼센트 망간을 함유한 물질은 제곱인치당 45tons의 압축 압력으로 압축되고 30분 동안 1650℉에서 예비 소결된다. 상기 예비 소결 부품은 단위분 당 25℉로 냉각된다. 상기 부품은 그런 후 열(row)들 사이에 홈을 갖는 두 치열을 만들기 위해 초 경화 형성된 휠로 연마된다. 프로파일/형상 연마 후, 상기 부품은 30분 동안 2070℉에서 소결 로 경화된다. 소결 로 경화 후, 상기 부품은 단위 분당 150℉의 비율로 냉각된다. 2차 가공으로서 디버링이 행해진다. In one embodiment of the invention, a material containing iron, 2 weight percent copper, 0.8 weight percent carbon, 1.4 weight percent nickel, 1.25 weight percent molybdenum, and 0.42 weight percent manganese is compressed to a compression pressure of 45 tons per square inch. And presintered at 1650 ° F. for 30 minutes. The pre-sintered part is cooled to 25 ° F. per unit minute. The part is then polished with a super hardened wheel to make two teeth with grooves between the rows. After profile / shape polishing, the part is cured by sintering at 2070 ° F. for 30 minutes. After sinter furnace hardening, the parts are cooled at a rate of 150 ° F. per minute. Deburring is performed as secondary processing.

따라서, 여기서 설명된 본 발명의 상기 실시예들은 본 발명의 원리의 적용에 대한 단순한 실시예들임이 이해되어야 한다. 여기서 상기 설명된 실시예의 상세함에 대한 참조는 본 발명에 필수적인 것으로 간주되는 특징들을 그 자체로 인용하는 상기 청구항들의 범위를 제한하려는 것은 아니다. Accordingly, it should be understood that the above embodiments of the invention described herein are merely embodiments of the application of the principles of the invention. Reference herein to details of the above-described embodiments is not intended to limit the scope of the claims, which by themselves refer to features deemed to be essential to the invention.

분말 금속으로부터 부품을 생산하는 하기의 단계들을 포함한 방법이 개시된다. 철, 0.3~1.0 중량 퍼센트 탄소, 0~4 중량 퍼센트 크롬, 0~3 중량 퍼센트 구리, 0.5~1.5 중량 퍼센트 몰리브덴, 0.5~4.5 중량 퍼센트 니켈, 0~1.0 중량 퍼센트 망간 및 0~1.5 중량 퍼센트 실리콘으로 구성된 야금 분말이 제공된다. 금속 분말은 미립화(atomization)와 혼합(mixing)에 의해 만들어진다. 상기 분말 금속 부품은 압축(compacting), 예비 소결(pre-sintering), 프로파일/형상 연마(profile/form grinding), 소결 로 경화(sinter furnace hardening) 및 2차 가공(secondary operation)들에 의해 만들어진다. 프로파일/형상 연마는 언더컷(undercut)과 같은 압축 도구에 의해 형성될 수 없는 프로파일들을 생성한다. 상기 특정 예비 소결(pre-sinter) 사이클은 부품을 연장된 도구 수명(prolonged tool life)을 갖는 프로파일 연마를 위해 충분히 강하게 한다. 본 발명에 의해 만들어진 분말 금속 부품 역시 개시된다.A method is disclosed that includes the following steps of producing a part from powdered metal. Iron, 0.3-1.0 weight percent carbon, 0-4 weight percent chromium, 0-3 weight percent copper, 0.5-1.5 weight percent molybdenum, 0.5-4.5 weight percent nickel, 0-1.0 weight percent manganese and 0-1.5 weight percent silicone A metallurgical powder consisting of is provided. Metal powders are made by atomization and mixing. The powder metal part is made by compacting, pre-sintering, profile / form grinding, sinter furnace hardening and secondary operations. Profile / shape polishing creates profiles that cannot be formed by compression tools such as undercuts. This particular pre-sinter cycle makes the part strong enough for profile polishing with a prolonged tool life. Powdered metal parts made by the present invention are also disclosed.

도 1은 복잡한 형상을 갖는 소결 경화 금속 부품(sinter-hardened metal parts)을 만들기 위한 플로우 차트를 도시한다.1 shows a flow chart for making sinter-hardened metal parts having a complex shape.

Claims (11)

a) 분말의 총 중량에 기초해 계산된 중량 퍼센트로서, 철, 0.3~1.0 중량 퍼센트 탄소, 0~4.0 중량 퍼센트 크롬, 0~3.0 중량 퍼센트 구리, 0.5~1.5 중량 퍼센트 몰리브덴, 0.5~4.5 중량 퍼센트 니켈, 0~1.0 중량 퍼센트 망간 및 0~1.5 중량 퍼센트 실리콘을 포함하는 야금 분말을 제공하는 단계;a) Weight percent calculated based on the total weight of the powder, iron, 0.3-1.0 weight percent carbon, 0-4.0 weight percent chromium, 0-3.0 weight percent copper, 0.5-1.5 weight percent molybdenum, 0.5-4.5 weight percent Providing a metallurgical powder comprising nickel, 0-1.0 weight percent manganese and 0-1.5 weight percent silicon; b) 컴팩트를 제공하기 위해 제곱인치당 30 내지 65tons의 압력에서 상기 야금 분말을 압축하는 단계;b) compacting the metallurgical powder at a pressure of 30 to 65 tons per square inch to provide a compact; c) 20 내지 60분 동안 1400℉ 내지 2000℉로 상기 컴팩트를 가열하는 단계;c) heating the compact to 1400 ° F.-2000 ° F. for 20-60 minutes; d) 단위분 당 10℉ 내지 120℉의 비율로 상기 컴팩트를 냉각하는 단계;d) cooling the compact at a rate of 10 ° F. to 120 ° F. per unit minute; e) 상세 표면 형상을 만들기 위해 상기 컴팩트를 연마하는 단계;e) polishing the compact to produce a detailed surface shape; f) 20 내지 80분 동안 2000℉ 내지 2400℉로 상기 컴팩트를 가열하는 단계; 및f) heating the compact to 2000 ° F. to 2400 ° F. for 20 to 80 minutes; And g) 단위분 당 120℉ 내지 450℉의 비율로 상기 컴팩트를 냉각하는 단계를 포함하는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.g) cooling the compact at a rate of 120 ° F. to 450 ° F. per unit minute. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부품은 스프로켓인, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.And the part is a sprocket. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스프로켓은 6.7g/cc 내지 7.2g/cc의 치밀도(tooth density)를 가진, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein the sprocket has a tooth density of 6.7 g / cc to 7.2 g / cc. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 야금 분말은 6.5g/cc 내지 7.25g/cc의 밀도를 갖는 컴팩트를 생산하기 위해 b)단계에서 압축되는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.The metallurgical powder is compacted in step b) to produce a compact having a density of 6.5 g / cc to 7.25 g / cc. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컴팩트는 주로 펄라이트(Pearlite), 페라이트+펄라이트(Ferrite+Pearlite) 또는 베이나이트 미세구조(Bainite microstructures)를 생산하기 위해 d)단계에서 냉각되는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein said compact is primarily cooled in step d) to produce pearlite, ferrite + pearlite or bainite microstructures. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 d)단계의 연마는 형상 연마 또는 프로파일 연마인, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein the polishing of step d) is shape polishing or profile polishing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컴팩트는 톱니(sawtooth), 언더컷(undercut) 및 테이퍼된(tapered) 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된 표면 형상을 만들기 위해 상기 e)단계에서 연마되는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein said compact is polished in step e) to make a surface shape selected from the group consisting of sawtooth, undercut and tapered. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방법은 상기 g)단계 후 30 내지 90분 동안 300℉ 내지 1000℉로 상기 컴팩트를 가열하는 추가 단계를 포함하는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein the method comprises the further step of heating the compact to 300 ° F. to 1000 ° F. for 30 to 90 minutes after step g). 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 생산된 컴팩트는 90% 이상의 마르텐사이트, 0 내지 3%의 펄라이트 및 7% 이하 잔여 오스테나이트의 미세구조로 된 탬퍼링된(tempered) 컴팩트인, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.Wherein said produced compact is a tempered compact with a microstructure of at least 90% martensite, 0-3% perlite and up to 7% residual austenite. a) 분말의 총 중량에 기초해 계산된 중량 퍼센트로서, 철, 0.8 중량 퍼센트 탄소, 2.0 중량 퍼센트 구리, 1.25 중량 퍼센트 몰리브덴, 1.4 중량 퍼센트 니켈, 및 0.42 중량 퍼센트 망간을 포함하는 야금 분말을 제공하는 단계;a) providing a metallurgical powder comprising iron, 0.8 weight percent carbon, 2.0 weight percent copper, 1.25 weight percent molybdenum, 1.4 weight percent nickel, and 0.42 weight percent manganese, as weight percent calculated based on the total weight of the powder step; b) 컴팩트를 제공하기 위해 제곱인치 당 45tons의 압력에서 상기 야금 분말을 압축하는 단계;b) compacting the metallurgical powder at a pressure of 45 tons per square inch to provide a compact; c) 30분 동안 1650℉로 상기 컴팩트를 가열하는 단계;c) heating the compact to 1650 ° F. for 30 minutes; d) 단위분 당 25℉의 비율로 상기 컴팩트를 냉각하는 단계;d) cooling the compacts at a rate of 25 ° F. per minute; e) 두 열사이에서 홈을 갖는 두 치열을 생산하기 위해 상기 컴팩트를 연마하는 단계;e) polishing the compact to produce two teeth with grooves between the two rows; f) 30분 동안 2070℉로 상기 컴팩트를 가열하는 단계; 및f) heating the compact to 2070 ° F. for 30 minutes; And g) 단위분 당 150℉의 비율로 상기 컴팩트를 냉각하는 단계를 포함하는, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.g) cooling the compact at a rate of 150 ° F. per unit minute. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 부품은 스프로켓인, 분말 금속으로부터 부품을 생산하는 방법.And the part is a sprocket.
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