KR20150132856A - 마모 및 온도 저항 어플리케이션을 위한 분말 금속 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

마모 및 온도 저항 어플리케이션을 위한 분말 금속 조성물 및 그 제조 방법 Download PDF

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데니스 비. 크리스토퍼슨
레슬리 존 파딩
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Abstract

높은 내마모성과 온도 어플리케이션을 위한 분말 금속 조성물은, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 용융된 철 기반 합금을 미립화하는것에 의해 제조된다. 높은 탄소 함유량은 용융물 내의 산소의 용해도를 감소시키고 따라서 미립화 동안 카바이드 형성 성분의 산화를 일으키는 레벨 이하로 산소 함유량을 감소시킨다. 분말 금속 조성물은 금속 카바이드를 15vol.%의 양으로 포함한다. 분말 금속 조성물의 미소경도는 탄소의 양의 증가에 따라 증가되고 통상적으로 800 내지 1,500Hv50 사이에 있다.

Description

마모 및 온도 저항 어플리케이션을 위한 분말 금속 조성물 및 그 제조 방법{POWDER METAL COMPOSITIONS FOR WEAR AND TEMPERATURE RESISTANCE APPLICATIONS AND METHOD OF PRODUCING SAME}
본 발명은 본 명세서에 그 전문이 참조로서 포함된, 2013년 3월 15일 출원된 미국출원번호 13/837,549호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 분말 금속 조성물 및 철 기반 합금(iron based alloy)으로부터 분말 금속 조성물을 생성하는 방법에 관한 것이다.
예를 들면 공구강(tool steel) 등급의 분말과 같은 고강도의 미리합금된(prealloyed) 철 기반 분말은 다양한 제품 제조의 분말야금(poweder-metallurgy) 제조에 있어 단독 또는 다른 분말 금속 조성물과 혼합되어(admix) 이용될 수 있다. 공구강은 M6C, MC, M3C, M7C3, M23C6과 같은 다양한 카바이드(carbides)를 형성하기 위해 탄소와 결합되는 크롬(chromium), 바나듐(vanadium), 몰리브덴(molybdenum), 및 텅스텐과 같은 원소를 함유한다. 이들 카바이드는 매우 강성이고 공구강의 내마모성(wear resistance)에 기여한다.
분말 금속 프로세싱의 사용은 입자가 완전 합금된 용융 금속(molten metal)으로부터 형성되는 것을 허용하며, 따라서 각각의 입자는 금속의 용융 뱃치(molten batch)의 완전 합금된 화학적 조성물을 소유한다. 분말 금속 프로세스는 또한 작은 입자로의 용융금속의 신속한 응고를 허용하고, 이는 잉곳-주조(ingot-casting)와 연관된 매크로 편석(macro segregation)을 제거한다. 높게 합금된 강의 경우, 예를 들면, 공구 강, 카바이드의 균일한 분포가 각각의 입자 내에서 전개되고, 매우 견고하고 내마모성의 분말 재료가 제조된다.
분사법(atomization)을 통해 분말을 생성하는 것이 일반적이다. 공구강 및 매우 산화하기 쉬운 높은 레벨의 크롬 및/또는 바나듐을 함유한 다른 합금의 경우, 가스 분사법이 종종 이용되며, 여기서 용융 합금의 스트림은 노즐을 통해 보호 챔버로 들어가고 용융금속 스트림을 드롭렛(droplet)으로 확산시키는 질소와 같은 고압의 불활성 가스의 흐름과 충돌한다. 불활성 가스는 미립화 동안 합금 성분이 산화되는 것을 보호하고 가스-미립 파우더(gas-atomized powder)가 매끈하고 라운드진 형상의 특징을 갖게 한다.
수분 분사법(water atomization)도 분말 금속을 생성하기 위해 일반적으로 이용된다. 이는 가스-분사법과 유사하지만, 고압의 물이 미립화 액체로서 질소 가스를 대신하여 이용되는 점이 다르다. 물은 효율적인 담금질 매체(quenching medium)이고, 따라서 응고율(solidification rate)은 종래의 가스 분사법에 비해 더 높다. 물로 미립화된 입자는 통상적으로 보다 불규칙한 형상을 가지며, 이는 분말 금속 콤팩트(compacts)의 더 큰 생강도(green strength)를 달성하기 위해 후속하는 분말의 치밀화(compaction) 동안 보다 바람직할 수 있다. 그러나, 공구강 및 높은 레벨의 크롬 및/또는 바나듐을 함유하는 기타 강의 경우 미립화 유체(atomizing fluid)로서 물을 이용하는 것은 미립화 동안 합금 성분을 산화시키는 원인이 되고, 이들 합금 성분이 카바이드를 형성하기 위해 탄소와 반응하지 못하게 한다. 결과적으로, 수분 분사법이 채용되면, 뒤이어 별도의 산화물 제거 및/또는 어닐링 사이클(annealing cycle)이 수행되어야만 하고, 여기서 분말이 가열되고 승온(elevated temperature)에서 분말화된 그래파이트(graphite)와 같은 환원제, 또는 기타 탄소원 또는 기타 환원제하에서, 또는 다른 환언 프로세스에 의해, 긴 시간(몇 시간 또는 몇일) 유지되어야만 한다. 그래파이트의 탄소는 산소와 결합되어 합금 성분을 해방(free up)하고, 따라서 성형체(green compact)로의 분말의 응고화(consolidation) 이후의 후속된 소결(sintering) 및 템퍼링(tempering) 동안 이들은 카바이드 형성할 수 있다. 수분 분사법에 의한 고합금 분말의 형성에 대해, 추가적인 어닐링/환원 단계와 그래파이트 분말의 추가는 비용과 복잡성을 증가시킨다라는 것은 자명하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는 분말 금속 조성물을 형성하는 방법을 제공하고, 이 방법은, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 용융된 철 기반 합금을 제공하는 단계; 및 철 기반 합금의 미립화된 드롭렛(droplets)을 제공하기 위해 용융된 철 기반 합금을 미립화(atomizing)하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 소결된 물품을 형성하는 방법을 제공하고, 이 방법은, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 용융된 철 기반 합금을 제공하는 단계; 분말 금속 조성물로 언급되는, 철 기반 합금의 미립화된 드롭렛(droplets)을 제공하기 위해 용융된 철 기반 합금을 미립화(atomizing)하는 단계를 포함한다. 이 방법은 다음으로 분말 금속 조성물을 다른 분말 금속과 혼합하는 단계; 예비물품(preform)을 형성하기 위해 혼합물을 치밀화(compacting)하는 단계; 및 예비물품을 소결하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 분말 금속 조성물을 제공하고, 이 분말 금속 조성물은 분말 금속 조성물의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 소결된 분말 금속 조성물을 제공하고, 이는 소결된 분말 금속 조성물의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함한다.
본 발명에 따르면 전술한 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 분말을 생성하는데 이용된 프로세스들을 개략적으로 나타내고 있는 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 자명할 것이다.
도 1은 분말 금속 조성물을 생성하는 프로세스를 도시하는 도면.
도 2는 경도(hardness)대 탄소 함유량을 나타낸 그래프.
고 탄소, 철 기반 합금 분말에 대한 프로세스 또한 예비-소결(pre-sintered) 분말 금속 조성물로 언급되기도 하는 프로세스가 도 1에 개략적으로 도시되고 있다. 분말 금속 조성물은 저비용으로 생성되고 향상된 강도를 가지는데 이는 저탄소 레벨을 가진 비교가능한 합금 조성물을 포함하는 가스 또는 종래의 수분 분사법 중 하나에 의해 통상적으로 달성되는 것보다 높다.
이 프로세스는 먼저 철 기반 합금의 뱃지(batch)(10)를 준비하는 단계를 포함한다. 철 기반 합금은 카바이드 형성 성분(element)으로 완전히 합금되는데, 이는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V)을 포함한다. 철 기반 합금은 용융되고 이어서 오토마이저(12)로 공급된다. 도 1의 실시예에서, 오토마이저(12)는 수분 오토마이저(12)이지만 대안적으로 가스 오토마이저일 수도 있다. 수분 분사법에 비해 가스 분사법을 이용하여, 예를 들면 유동성(flow) 향상, 겉보기 밀도(apparent density) 향상, 낮은 산소 함유량과 같은 일부 특성들이 향상될 수 있다. 또한 가스 분사법은 일반적으로 둥근 형상(round shape)을 가진 드롭렛(droplets)을 제공한다.
도 1의 수분 분사법에서, 용융 뱃지(10)의 스트림은 고압수의 흐름에 의해 충돌되는데, 고압수는 용융 스트림을 불규칙적인 형상의 완전 합금된 금속 드롭렛 또는 입자로 분산시키고 신속하게 응고시킨다. 금속 입자의 외부 표면은 물과 비보호된 대기에 노출되기 때문에 산화될 수 있다. 미립화 입자(atomized particles)는 건조기(14)를 지나 그라인더(16)로 들어가고 여기서 입자는 기계적으로 분쇄되거나(ground) 파쇄(crushed)된다. 볼 밀(ball mill) 또는 기타 기계적 감량 장치(reducing device)가 채용될 수 있다. 만일 미립화 드롭렛 상에 산화물 피막(oxide skin)이 형성된다면, 입자의 기계적 연삭은 외부의 산화물 피막을 입자로부터 파쇄 및 분리하고, 파쇄된 입자가 산화물로부터 분리되어 미립화된 분말 금속 조성물(18) 및 산화물 입자(20)가 생성된다. 분말 금속 입자 및/또는 산화물 입자는 그 크기를 줄이기 위해 파쇄될 수도 있다. 분말 금속 조성물(18)은 크기, 형상 및 분말 금속과 연관된 다른 특성으로 더 분류될 수 있다.
미립화를 위해 제공된 철 기반 합금의 뱃지(10)는 고 탄소 함유량을 가진다. 일 실시예에서, 철 기반 합금은 철 기반 합금의 전체 중량에 기반하여 적어도 3.0wt.% 탄소, 또는 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 3.5 ~ 4.0wt.% 탄소, 바람직하게는 대략 3.8wt.% 탄소를 포함한다. 철 기반 함급 내에 존재하는 탄소의 양은 카바이드 형성 성분의 양과 조성물(composition)에 기반한다. 그러나, 탄소는 바람직하게 미립화 프로세스 동안 금속 카바이드를 형성하기에 충분한 량으로, 분말 금속 조성물(18)의 전체 부피에 기반하여 15vol.% 보다 큰 량으로 존재한다.
과잉의 탄소를 철 기반 합금에 추가하는 다른 이유는 용융 및 미립화 단계 동안 산화로부터 철 기반 합금을 보호하기 위함이다. 증가된 양의 탄소는 용융된 철 기반 합금 내의 산소의 용해도를 감소시킨다. 탄소의 양은 또한 카바이드 침전물(precipitates)이 상주하는 매트릭스(matrix)가, 구체적으로는 Cr 및/또는 V의 레벨이 높을 때, 기본적으로 오스테나이트(austenite) 및/또는 마텐자이트(martensite) 중 하나로 있는 것을 보장한다.
"저(low)" 산소 함유량은 철 기반 합금의 전체 중량에 기반하여 0.5wt.% 보다 크지 않은 양이다. 일실시예에서, 산소 함유량은 0.3wt.% 보다 크지 않고, 예를 들면 0.2wt.% 이다. 용융체 내의 산소 레벨의 감소는, 예를 들면, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V)과 같은 카바이드-형성 합금 성분을 용융 또는 미립화 단계 동안 산화화로부터 보호하는 이득이 있으며, 따라서 카바이드를 형성하기 위해 탄소와 결합하는 것이 자유로워진다.
철 기반 합금의 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V)은 또한 분말 금속 조성물(18)의 전체 부피에 기반하여 적어도 15.0vol.%의 양으로 금속 카바이드를 형성하는데 충분한 양으로 존재한다. 비용적 이유로, 카바이드-형성 합금 성분의 일부분의 양을 다른 것 보다 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 즉, Mo는 높은 카바이드 밀도를 가진 고강도 카바이드를 형성하기 위한 훌륭한 선택이며, Cr과 비교하여 비용적으로 바람직하다. 보다 비싼 종래의 공구강의 M2 등급에 적어도 비교가능한, 강(steel)의 저비용 툴 등급(tool grade) 품질을 개발하기 위해, 철 기반 합금은 비교적 높은 레벨의 Cr, 낮은 레벨의 Mo, C의 증가된 양을 포함한다. W와 V의 양은 형성될 카바이드의 원하는 양에 따라 변화될 수 있다. 철 기반 합금 내의 카바이드 형성 합금 성분의 양을 증가시키는 것은 미립화 단계 동안 매트릭스 내에 형성된 카바이드의 양도 증가시킨다. 또한, Cr, Mo, W 및 V는, 다른 분말 금속 조성물에 비교하여, 낮은 비용에서 우수한 내마모성을 제공하기 충분한 양으로 바람직하게 존재한다.
일실시예에서, 철 기반 합금은, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 바람직하게는 11.0 ~ 15.0wt.% 크롬, 더 바람직하게는 13.0wt.% 크롬; 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 바람직하게는 1.5 ~ 3.5wt.% 텅스텐, 더 바람직하게는 2.5wt.% 텅스텐; 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 바람직하게는 4.0 ~ 6.5wt.% 바나듐, 더 바람직하게는 6.0wt.% 바나듐; 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 바람직하게는 1.0 ~ 3.0wt.% 몰리브덴, 더 바람직하게는 1.5wt.% 몰리브덴을 포함한다.
철 기반 합금은 필요에 따라서 다른 성분을 포함할 수 있는데, 이들은 내마모성을 향상시키거나 다른 재료 특성을 향상시키는데 기여한다. 예를 들면, 철 기반 합금은 코발트(Co), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 황(S), 실리콘(Si), 인(P), 지르코늄(Zr), 및 탄탈륨(Ta)의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 철 기반 합금은 다음: 4.0 ~ 15.0wt.% 코발트; 7.0wt.% 까지의 니오븀; 7.0wt.% 까지의 티타늄; 2.0wt.% 까지의 망간; 1.15wt.% 까지의 황; 2.0wt.% 까지의 실리콘; 2.0wt.% 까지의 인; 2.0wt.% 까지의 지르코늄; 및 2.0wt.% 까지의 탄탈늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 철 기반 합금은 분말 내에 화합물(compound)를 함유한 황화물(sulfides) 또는 황(sulfur)를 형성하기 위해 미리 합금된 황을 함유한다. 황화물, 예를 들면 MnS 및 CrS는 피삭성(machinability)을 향상시키는 것으로 알려져 있으며 내마모성에 유리하다.
미립화 동안 제공된 철 기반 합금의 나머지 밸런스(remaining balance)는 철(iron)이다. 일실시예에서, 철 기반 합금은 적어도 40.0wt.%의 철, 또는 50.0wt.% ~ 81.5wt.% 철, 바람직하게는 70.0 ~ 80.0wt.% 철을 포함한다.
미립화 프로세스가 수분 분사법인 경우, 용융된 철 기반 합금의 스트림은 고압수에 의해 충돌되는데, 고압수는 용융된 철 기반 합금 스트림을 불규적인 형상의 완전 합금된 금속 드롭렛으로 분산시키고 신속하게 응고시킨다. 바람직하게, 각각의 미립화된 드롭렛은, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 적어도 40wt.% 철을 포함하는 완전(full) 철 이온 기반 합금 조성물을 처리한다. 드롭렛의 외부 표면은 물과 비보호된 대기에 노출됨으로 인해 산화될 수도 있다. 그러나 높은 탄소 함유량과 낮은 산소 함유량은 미립화 단계 동안의 산화를 상당히 제한한다.
미립화된 상태에서, 카바이드 형성 합금은 미립화 동안 발생하는 신속한 응고로 인해 과포화 상태로 존재될 수 있다(예를 들면, 바나듐). 높은 탄소 함유량을 가지고 결합된 미산화된(unoxidized) 과포화 상태의 합금 성분은, 이어진 소결 단계 동안 연장된 종래의 어닐링 사이클(수 시간 또는 수 일)의 필요 없이, 카바이드(예를 들면, M8C7 V-rich 카바이드)를 촉발(precipitate)시키고 매우 신속하게(수 분(minutes) 내에) 완전히 성장(develope)시키는 것을 허용한다. 미립화된 분말 내에 존재하는 나노미터(nanometric) 카바이드는 소결 후에 마이크로미터 단위로 성장된다. 그러나, 분말 금속 조성물(18)은 원하는 경우 1 내지 48 시간 사이에서 약 900℃ - 1100℃의 온도에서 어닐되거나, 원하는 경우 다른 어닐 사이클에 따라 어닐될 수 있다. 어닐링은 분말 금속 조성물(18)의 그라인딩 이전에 또는 그라인딩 이후에 모두에서 수행될 수 있다. 어닐링은 필수적인 것은 아니고 선택적인 것으로 이해되어야만 한다.
미립화된 드롭렛은 이어서 건조기를 통해 그라인더로 들어가고, 산화물 피박을 제거하기 위해 이들은 기계적으로 분쇄 또는 파쇄되고 체로 걸러진다(sieved). 산화물 피막이 약간 존재하거나 존재하지 않은 경우에도, 기계적 그라인딩 단계는 분말 금속 드롭렛을 분쇄하고 크기를 줄이기 위해 이용될 수 있다. 드롭렛의 단단하고 미세한 나노 구조물은 그라인딩의 용이성을 향상시킨다. 볼 밀 또는 기타 기계적인 크기 감축 장치가 채용될 수 있다. 수분 분사법에서 통상적으로 발생하는 외부 산화물 피막이 미립화 단계 동안 미립화된 드롭렛에 형성된다면, 기계적 그라인딩은 외부 산화물 피박을 대부분의 드롭렛으로부터 파쇄 및 분리한다. 파쇄된 드롭렛은 산화 피막으로부터 분리되고 분말 금속 조성물(18)과 산화물 입자(20)가 생성된다. 그러나, 드롭렛의 카바이드-형성 성분은 용융 및 미립화 단계 동안 고 탄소 함유량에 의해 산화로부터 보호된다. 전-소결된(pre-sintered) 분말 금속 조성물(18)은 크기, 형태 및 분말 금속과 연관된 다른 특성에 따라 더 분류된다. 가스 분사법이 사용된 경우와 같이 특정한 경우, 외부 산화물 피막은 최소화되고, 분말 금속 조성물의 일부분으로 될 수 있으며, 제거함이 없이 용인될 수 있고, 이는 최소한 외부 산화물 피막의 분쇄를 목적으로 한 일부 경우에 있어서 그라인딩을 선택적인 것으로 만든다. 그러나, 그라인딩은 분말 금속 조성물의 크기를 감소시키기 위해 여전히 이용될 수 있다.
전-소결된 부남ㄹ 금속 조성물(18)의 중량 % 단위의 조성물은 전술한 바와 같이 용융 및 미립화 이전에 철 기반 합금의 조성물과 동일하다. 분말 금속 조성물(18)은 통상적으로 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 바람직하게는 11.0 ~ 15.0wt.% 크롬, 더 바람직하게는 13.0wt.% 크롬; 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 바람직하게는 1.5 ~ 3.5wt.% 텅스텐, 더 바람직하게는 2.5wt.% 텅스텐; 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 바람직하게는 4.0 ~ 6.5wt.% 바나듐, 더 바람직하게는 6.0wt.% 바나듐; 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 바람직하게는 1.0 ~ 3.0wt.% 몰리브덴, 더 바람직하게는 1.5wt.% 몰리브덴을 포함한다.
분말 금속 조성물(18)은 적어도 3.0wt.% 탄소, 또는 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 3.5 ~ 4.0wt.% 탄소, 바람직하게는 대략 3.8wt.% 탄소를 포함한다. 탄소는 분말 금속 조성물(18)의 전체 부피에 기반하여 적어도 15vol.% 양으로, 금속 카바이드를 제공하기 충분한 양으로 존재한다.
분말 금속 조성물(18) 내의 탄소의 양이 증가하면 분말 금속 조정물(18)의 경도도 증가된다. 이는 탄소의 양이 더 커지면 미립화 단계 동안 카바이드의 양이 커지기 때문이며, 이는 경도를 증가시킨다. 분말 금속 조성물(18) 내의 탄소의 양은 탄소 총수(carbon total: Ctot)로서 언급된다.
분말 금속 조성물(18)은 또한 탄소의 화학량(stoichiometric amount)(Cstoich)를 포함하고, 이는 균형상태(equilibrium)에서 합금 카바이드 내에서 묶여진(tied up) 전체 탄소 함유량을 나타낸다. 카바이드의 타입과 조성물은 탄소 함유량의 함수(function) 및 합금 성분 함유량의 함수로서 변화된다.
미립화 동안 원하는 양의 금속 카바이드를 형성하는데 필요한 탄소 화학량 Cstoich는 분말 금속 조성물(18) 내에 존재하는 카바이드-형성 성분의 양에 의존한다. 특정 조성물에 대한 Cstoich는, 각각의 카바이드-형성 성분의 양을, 각각의 성분에 특정된 곱셈 팩터(multiplying factor)를 곱하는 것으로 얻어진다. 특정 카바이드-형성 성분에 있어서, 곱셈 팩터는 특정 카바이드-형성 성분의 1wt.%를 촉발(precipitate)시키는데 필요한 탄소의 양과 동일한다. 곱셈 팩터는 형성된 침전물의 타입, 탄소의 양, 및 합금 성분의 각각의 양에 따라 변화한다. 특정 카바이드에 대한 곱셈 팩터는 탄소의 양과 합금 성분의 양에 따라 변화될 수 있다.
예를 들면, 분말 금속 조성물(18)에서, M8C7으로 언급되기도 하는 (Cr23.5F27.3V63.1Mo3.2W2.9)8C7의 침전물을 형성하기 위해, 카바이드-형성 성분의 곱셈 팩터는 다음과 같이 계산된다. 먼저, M8C7 카바이드의 원자 비율(atomic ratio)가 결정된다: Cr의 1.88 atoms, Fe의 0.58 atoms, V의 5.05 atoms, Mo의 0.26 atoms, W의 0.23 atoms, 및 C의 7 atoms. 이어서, M8C7 카바이드의 일 몰당 각각의 성분의 질양이 결정된다. V = 257.15 grams, Cr = 97.76 grams, Fe = 32.62 grams, Mo = 24.56 grams, W = 42.65 grams, 및 C = 84.07 grams. 각각의 카바이드 형성 성분의 중량 비율이 결정된다: V = 47.73wt.%, Cr = 18.14wt.%, Fe = 6.05wt.%, Mo = 4.56wt.%, W = 7.92wt.%, 및 C = 15.60wt.%. 중량 비율은 V의 47.73 grams이 C의 15.60 grams과 반응하는 것을 나타내고, 이는 V의 1gram이 C의 0.33grams과 반응하는 것을 의미한다. M8C7 카바이드 내에서 1.0wt.% V를 촉발하기 위해 0.33wt.% 탄소가 필요하고, 따라서 V에 대한 곱셈 팩터는 0.33이다. 동일한 계산이 Cr=0.29, Mo=0.06, W=0.03에 대한 곱셈 팩터를 결정하기 위해 계산된다.
분말 금속 조성물(18) 내의 Cstoich는 각각의 카바이드-형성 엘리먼트의 양을, 연관된 곱셈 팩터에 곱하여 결정되고, 이어서 이들 값의 각각을 서로 가산한다. 예를 들면, 분말 금속 조성물(18)이 4.0 wt.% V, 13.0 wt.% Cr, 1.5 wt.% Mo, 및 2.5 wt.% W를 포함하면, Cstoich = (4.0*0.33) + (13.0*0.29) + (1.5*0.06) + (2.5*0.03) = 5.26 wt.%가 된다.
또한, 분말 금속 조성물(18)은 1.1 보다 작은 Ctot/Cstoich 양을 포함한다. 따라서, 분말 금속 조성물(18)은 7.0wt.% 상한(upper limit)에서 탄소를 포함하고, Cstoich 는 6.36wt.% 탄소와 동일하거나 작다. Ctot/Cstoich 비율은 고정된 탄소 함유량에 대한 합금 성분의 양에 의존하지만, Ctot/Cstoich 비율은 1.1 보다 작게 유지된다.
아래의 표 1은 분말 금속 조성물(18)에서 발견될 수 있는 다른 카바이드 타입의 예와, 속칭 카바이드 화학량론(stoichiometry)에 있어서 Cr, V, Mo, 및 W에 대한 곱셈 팩터를 나타낸다. 그러나, 표에 나열된 각각의 카바이드에 있어서 금속 원자는 곱셈 팩터에 영향을 끼치는 다른 원자로 부분적으로 대체될 수 있다.
표 1
Figure pct00001

금속 카바이드는 미립화 프로세스 동안 형성되고 적어도 15.0vol.% 의 양으로, 바람직하네는 40.0 ~ 60.0vol.%, 또는 47.0 ~ 52.0vol.%, 일반적으로는 약 50.0vol.%의 양으로 존재된다. 일 실시예에서, 분말 금속 조성물(18)은 약 50.0vol.%의 전체양 내에서 크롬-리치(rich) 카바이드, 몰리브덴-리치 카바이드, 텅스텐-리치 카바이드 및 바나듐-리치 카바이드를 포함한다.
금속 카바이드는 나노크기의 마이크로구조물을 가진다. 일 실시예에서, 금속 카바이드는 1 내지 400 나노미터의 직경을 가진다. 이전에 암시한 바와 같이, 카바이드는 M8C7, M7C3, MC, M6C, M23C6, 및 M3C를 포함하는 다양한 타입일 수 있고, 여기서 M은 Fe, Cr, V, Mo, 및/또는 W와 같은 적어도 하나의 금속 원자이고 C는 탄소이다. 일실시예에서, 금속 카바이드는, M8C7, M7C3, M6C로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, M8C7은 (V63Fe37)8C7이고, M7C3는 (Cr34Fe66)7C3, Cr3.5Fe3.5C3, Cr4Fe3C3로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, M6C는 Mo3Fe3C, Mo2Fe4C, W3Fe3C, 및 W2Fe4C로 이루어진 그룹으로 부터 선택된다. 분말 금속 조성물(18)의 마이크로구조물은 나노스케일의 카바이드와 함께, 나노스케일 오스테나이트를 포함할 수 있고, 나노스케일의 마텐자이트를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 분말 금속 조성물(18)은 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 보다 작은 산소; 철의 밸런스, 및 5.0wt.% 보다 크지 않은, 바람직하게는 2.0wt.% 보다 크지 않은 양의 부수적인 불순물(incidental impurities)를 포함한다. 그러나, 분말 금속 조성물(18)은 필요에 따라 재료 특성을 향상시킬 수 있는 다른 성분을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 분말 금속 조성물은 코발트, 니오븀, 티타늄, 망간, 황, 실리콘, 인, 지르코늄, 타탈늄 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들면, 철 기반 합금은 4.0 ~ 15.0wt.% 코발트; 7.0wt.% 까지의 니오븀; 7.0wt.% 까지의 티타늄; 2.0wt.% 까지의 망간; 1.15wt.% 까지의 황; 2.0wt.% 까지의 실리콘; 2.0wt.% 까지의 인; 2.0wt.% 까지의 지르코늄; 및 2.0wt.% 까지의 탄탈늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 분말 금속 조성물(18)은 분말 내에 화합물(compound)를 함유한 황화물(sulfides) 또는 황(sulfur)를 형성하기 위해 미리 합금된 황을 함유한다. 황화물, 예를 들면 MnS 및 CrS는 피삭성(machinability)을 향상시키는 것으로 알려져 있으며 내마모성에 유리하다.
분말 금속 조성물(18)의 나머지 밸런스(remaining balance)는 철(iron)이다. 일실시예에서, 분말 금속 조성물은 적어도 40.0wt.%의 철, 또는 50.0wt.% ~ 81.5wt.% 철, 바람직하게는 70.0 ~ 80.0wt.% 철을 포함한다. 분말 금속 조성물은 대략 1,235℃(2,255℉)의 용융점을 가진다. 이는 1,235℃(2,255℉)의 용융점에서 완전 용융되지만, 1,150℃와 같이 낮은 온도에서 일부분이 액체 상(liquid phase)일 수 있다. 분말 금속 조성물(18)의 용융점은 탄소 함유량과 함급 성분 함유량의 함수로서 변화된다.
분말 금속 조성물(18)은 통상적으로 800 내지 1,500 HV50의 미소경도(microhardness)를 가진다. 도 2는 탄소 함유량에 대한 어닐링을 하지 않은 분말 금속 조성물의 경도를 나타내고, 탄소의 양이 증가함에 따라 경도가 증가함을 나타낸다. 아래의 표 2는 분말 금속 조성물이 13.0wt.% 크롬, 2.5wt.% 텅스텐, 6.0wt.% 바나듐, 1.5wt.% 몰리브덴, 0.2wt.% 산소, 70.0wt ~ 80.0wt.% 철, 그리고 2.0wt.% 보다 작은 양의 불순물을 포함할 때, 어닐링 전후의 탄소의 변화량에 대한 경도값을 나타낸다. 이 데이터는 어닐링 전후의 모두에서 분말 금속 조성물의 경도가 탄소의 양이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여준다. 탄소 함유량은 어닐링 전의 양이다. 탄소 함유량은 어닐링 동안 약간 감소될 수 있는데, 예를 들면, 0.15wt.%까지 감소될 수 있다. 그러나 경도값은 탄소의 양의 증가와 함께 여전히 증가한다.
표 2
Figure pct00002

낮은 탄소 함유량을 가진 다른 철함유(ferrous) 분말 조성물과 혼합(admix)된다면, 카바이드를 발생시키는데 필요한 것보다 많은, 분말 금속 조성물 내에 포함된 과잉 탄소의 일부분이 단단한 분말 금속 조성물의 외부로 확산된다고 하더라도, 경도는 본질적으로 소결(sintering) 및 템퍼링(tempering)을 통해 유지될 수 있다. 이 과잉 탄소 확산은, 마이크로구조물 및 특성 향상 제어를 위한 치밀화(compaction) 및 소결 동안 종종 추가되는 탄소-리치 분말(예를 들면 분말 그래파이트)의 추가 필요성을 제거하거나 적어도 감소시키는 추가의 이득을 가진다. 또한, 전합금된(prealloyed) 탄소는 별개의 그래파이트 추가로 발생하는 그래파이트 분리(segregation)에 대한 추세를 감소시킨다.
분말 금속 조성물(18)은 일반적으로 치밀화되고 소결되어 다양한 어플리케이션, 특히 자동차용 부품에 이용될 수 있는 물품(article)을 형성한다. 소결이전에, 분말 금속 조성물(18)은 바람직하게 다른 분말 금속 또는 다른 분말 금속의 혼합물(mixture)과 혼합(admixed)된다. 다른 분말 금속은 비합금(unalloyed), 저합금(low alloyed), 또는 합금 강 분말(alloyed steel powder), 비철(non-ferrous) 분말을 포함할 수 있다. 또한, 소량의 다른 금속 또는 성분이 혼합물 내에 존재할 수도 있다.
일실시예에서, 혼합물은 10.0 ~ 40.0wt.%의 분말 금속 조성물(18), 바람직하게는 적어도 20wt.%의 분말 금속 조성물(18)을 포함한다. 혼합물은 또한 30.0 ~ 90.0wt.%의 다른 분말 금속, 통상적으로는 대략 60.0 ~ 80.0wt.%의 다른 분말 금속을 포함할 수도 있다. 다음으로, 혼합물은 치밀화되고 소결된다.
고 탄소 분말 금속 조성물은 소결(sintering)전에 어닐링될 수 있다. 어닐링은 분말 금속 조성물(18)의 압축성(compressibility)을 증가시키고, 따라서 더 많은 분말 금속 조성물(18)이 혼합물 내에 이용될 수 있고, 더 높은 압분체 밀도로 가압한다. 혼합물 내의 분말 금속 조성물(18)의 양은, 분말 금속 조성물(18)이 어닐링될 때, 40.0wt.% 보다 큰 양, 예를 들면 60.0wt.%까지 증가될 수 있다. 그러나, 연장된 어닐링 또는 산화물 환원과 같은 분말 금속 재료의 열 처리는 소결 전에 요구되지 않는데, 이는 저 탄소 레벨을 가진 다른 분말 금속 조성물에서는 산소를 감소시키고 적당한 마이크로구조물을 생성하는데 필수적이다.
소결된 분말 금속 조성물은 바람직하게 분말 금속 조성물을 통해 미세하고 균일하게 분포된 금속 카바이드를 포함한다. 100% 소결된 조성물이 분말 금속 조성물(18)로 형성되면, 금속 카바이드는 소결된 분말 금속 조성물 내에 15vol.%, 바람직하게 40.0 내지 60.0vol.%, 또는 47.0 내지 52.0 vol.%, 및 통상적으론 대략 50.0vol.%의 양으로 존재한다. 일실시예에서, 소결된 분말 금속 조성물은 크롬-리치 카바이드, 몰리브덴-리치 카바이드, 텅스텐-리스 카바이드, 및 바나듐-리치 카바이드를 대략 50.0vol.%의 전체 양으로 포함한다. 다른 실시예에서, 소결된 분말 금속 조성물은 소결된 분말 금속 조성물의 전체 부피에 기반하여 대략 5.0 내지 10.0vol.%의 양의 바나듐-리치 카바이드와 대략 40.0 내지 45.0vol.%의 양의 크롬-리치 카바이드를 포함한다.
소결된 분말 금속 조성물의 금속 카바이드는 마이크로스케일의 마이크로구조물을 가진다. 일실시예에서, 바나듐-리치 MC 카바이드는 대략 1㎛의 직경을 가지고, 크롬-리치 M7C3 카바이드는 대락 1 내지 2㎛의 직경을 가진다. 미세한 카바이드 구조물은 또한 더 균질한(homogeneous) 마이크로구조물을 제공할 수 있다. 카바이드는 다양한 종류일 수 있으며, 이는 M7C3, M8C7, MC, M4C3, M6C, M23C6, M6C5, 및 M3C를 포함하고, 여기서 M은 금속 원자이고 C는 탄소이다. 예를 들면, 카바이드는 M8C7, M4C3, M6C5와 같은 V-리치 카바이드; MCx와 같은 Nb-리치 카바이드, 여기서 x는 0.75 내지 0.97 에서 변화함; MC와 같은 Ti 및 Ti-리치 카바이드;를 포함할 수있다. 소결된 분말 금속 조성물의 마이크로구조물은 마이크로스케일의 카바이드와 함께, 또한 마이크로스케일의 오스테나이트를 포함할 수 있고, 또한 마이크로스케일의 마텐자이트를 포함할 수도 있다.
표 3은 비교를 위해 본 발명의 방법에 따라 제공된 분말 금속 조성물의 예와 M2 공구강의 상업적 등급을 포함한다.
표 3. 비교(wt.% 단위)
Figure pct00003

분말 금속 조성물(18)은 다른 분말 금속과 혼합(admix)되고 소결된다. 혼합물(admixture)의 전체 중량에 기반하여 분말 금속 조성물은 20.0wt.%의 양으로 존재하고 다른 분말 금속은 80.0wt.%의 양으로 존재한다. 소결된 혼합물의 분말 금속 조성물(18)은 분말 금속 조성물(18)의 전체 부피에 기반하여 대략 40-45vol.%의 양의 크롬-리치 카바이드와 대략 7vol.%의 양의 바나듐-리치 카바이드를 포함했다. 크롬-리치 카바이드는 대략 1-2㎛의 크기를 가지며, V-리치 카바이드는 대략 1㎛의 크기를 가진다. 카바이드가 촉발되는 입자의 서라운딩 매트릭스(surrounding matrix)는 마텐자이트와 페라이트(ferrite)의 일부 영역을 가진 본질적으로 오스테나이트(austenitic)였다.
소결후의 혼합물(admixture)의 미소경도는 대략 800 내지 1,500Hv50의 범위 내에 있었다. 본 발명의 분말 금속 조성물은 15vol.% 및 30vol.%에서 기본 저 탄소, 저 합금 분말 조성물과 혼합되었다. 치밀화, 소결, 템퍼링 이후 고 탄소 입자의 경도는 1000Hv50 위로 유지되었다. 본 발명의 조성물로부터의 탄소 중 일부분은 혼합된 이웃하는 저탄소 함유 기본 파우더 매트릭스 재료로 확산되었다.
소결 및 템퍼링 사이클의 제어는 기본 매트릭스의 특성을 제어하는 것을 가능하게 하며, 이는 페라이트(ferrite), 펄라이트(perlite), 베이나이트(bainite) 및/또는 마텐자이트(martensite)의 양을 변화시키는 것을 포함한다. Mns 및/또는 다른 화합물(compound)와 같은 첨가제(additions)이, 가공성(machinability)과 같은 혼합물의 특성을 변경하도록 혼합물 내에 첨가될 수 있다. 본 발명의 파우더 금속 조성물은 본질적으로 안정적으로 유지되고 후속하는 열 처리에 의해 본질적으로 제약되지 않는 특성은 기본 매트릭스 재료의 특성을 향상하기 위해 채용되었다.
본 발명을 바람직한 실시예와 연관하여 설명하였고, 따라서 이 설명은 본 발명의 특성을 제한하기보다는 예시하기 위함으로 이해되어야 한다. 전술한 실시예에 대해 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 범위는 이런 특정 실시예로 제한되는 것은 아니다.

Claims (25)

  1. 분말 금속 조성물에 있어서,
    분말 금속 조성물의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 것을 특징으로 하는
    분말 금속 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    3.5 ~ 4.0wt.% 탄소, 11.0 ~ 15.0wt.% 크롬, 1.5 ~ 3.5wt.% 텅스텐, 4.0 ~ 6.5wt.% 바나듐, 1.0 ~ 3.0wt.% 몰리브덴, 0.3wt.% 이하의 산소; 50.0 ~ 81.5wt.% 철을 포함하는
    분말 금속 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    3.8wt.% 탄소, 13.0wt.% 크롬, 2.5wt.% 텅스텐, 6.0wt.% 바나듐, 1.5wt.% 몰리브덴, 0.2wt.%의 산소, 70.0 ~ 80.0wt.% 철, 2.0wt.% 이하의 불순물로 이루어진
    분말 금속 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    코발트, 니오븀, 티타늄, 망간, 황, 실리콘, 인, 지르코늄 및 탄탈늄 중 적어도 하나를 포함하는
    분말 금속 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    분말 금속 재료의 전체 부피에 기반하여, 적어도 15.0vol.%의 양으로 금속 카바이드를 포함하는
    분말 금속 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    금속 카바이드는 M8C7, M7C3, M6C로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서 M은 적어도 하나의 금속 원자이고 C는 탄소인
    분말 금속 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 M8C7은 (V63Fe37)8C7이고, M7C3는 (Cr34Fe66)7C3, Cr3.5Fe3.5C3, 및 Cr4Fe3C3로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, M6C는 Mo3Fe3C, Mo2Fe4C, W3Fe3C, 및 W2Fe4C로 이루어진 그룹으로 부터 선택되는
    분말 금속 조성물.
  8. 분말 금속 조성물을 포함하는 소결된 물질(sintered material)에 있어서,
    상기 분말 금속 조성물은, 분말 금속 조성물의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 것을 특징으로 하는
    소결된 물질.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분말 금속 조성물은, 3.5 ~ 4.0wt.% 탄소, 11.0 ~ 15.0wt.% 크롬, 1.5 ~ 3.5wt.% 텅스텐, 4.0 ~ 6.5wt.% 바나듐, 1.0 ~ 3.0wt.% 몰리브덴, 0.3wt.% 이하의 산소; 50.0 ~ 81.5wt.% 철을 포함하는
    소결된 물질.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분말 금속 조성물은, 3.8wt.% 탄소, 13.0wt.% 크롬, 2.5wt.% 텅스텐, 6.0wt.% 바나듐, 1.5wt.% 몰리브덴, 0.2wt.%의 산소, 70.0 ~ 80.0wt.% 철, 2.0wt.% 이하의 불순물로 이루어진
    소결된 물질.
  11. 제8항에 있어서,
    분말 금속 재료의 전체 부피에 기반하여, 적어도 15.0vol.%의 양으로 금속 카바이드를 포함하는
    소결된 물질.
  12. 제11항에 있어서,
    금속 카바이드는 M8C7, M7C3, M6C로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서 M은 적어도 하나의 금속 원자이고 C는 탄소인
    소결된 물질.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 M8C7은 (V63Fe37)8C7이고, M7C3는 (Cr34Fe66)7C3, Cr3.5Fe3.5C3, 및 Cr4Fe3C3로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, M6C는 Mo3Fe3C, Mo2Fe4C, W3Fe3C, 및 W2Fe4C로 이루어진 그룹으로 부터 선택되는
    소결된 물질.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 금속 카바이드는, 분말 금속 조성물의 전체 부피에 기반하여, 대략 5.0 ~ 10.0vol.%의 양의 바나듐-리치(rich) 카바이드와 대략 40.0 ~ 45.0vol.%의 양의 크롬-리치 카바이드를 포함하는
    소결된 물질.
  15. 제11항에 있어서,
    금속 카바이드는 1 내지 2 마이크로미터 사이의 직경을 가지는
    소결된 물질.
  16. 제8항에 있어서,
    800 내지 1500Hv50의 미소경도(microhardness)와 1,235℃(2,255℉)의 용융점을 가지는
    소결된 물질.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 분말 금속 조성물에 더하여 적어도 30.0wt.%의 다른 분말 금속을 더 포함하는
    소결된 물질.
  18. 분말 금속 조성물을 형성하는 방법에 있어서,
    용융된 철 기반 합금의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 용융된 철 기반 합금을 제공하는 단계; 및
    철 기반 합금의 미립화된 드롭렛(droplets)을 제공하기 위해 용융된 철 기반 합금을 미립화(atomizing)하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    분말 금속 조성물을 형성하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    미립화된 드롭렛으로부터 산화물 피막(oxide skin)을 제거하도록 미립화된 드롭렛을 그라인딩(grinding)하는 단계를 포함하는
    분말 금속 조성물을 형성하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    미립화된 드롭렛으로부터 산화물 피막(oxide skin)을 제거하도록 미립화된 드롭렛을 그라인딩(grinding)하는 단계를 포함하는
    분말 금속 조성물을 형성하는 방법.
  21. 소결된 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    용융된 철 기반 합금의 전체 중량에 기반하여, 3.0 ~ 7.0wt.% 탄소, 10.0 ~ 25.0wt.% 크롬, 1.0 ~ 5.0wt.% 텅스텐, 3.5 ~ 7.0wt.% 바나듐, 1.0 ~ 5.0wt.% 몰리브덴, 0.5wt.% 이하의 산소; 적어도 40.0wt.% 철을 포함하는 용융된 철 기반 합금을 제공하는 단계;
    철 기반 합금의 미립화된 드롭렛(droplets)을 제공하기 위해 용융된 철 기반 합금을 미립화(atomizing)하는 단계;
    선택적으로 미립화된 드롭렛을 그라인딩하는 단계;
    예비물품(preform)을 형성하기 위해 드롭렛을 치밀화(compacting)하는 단계; 및
    예비물품을 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    소결된 물품을 형성하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    소결 단계 이전에 드롭렛을 어닐링(annealing)하는 단계를 포함하는
    소결된 물품을 형성하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    미립화 단계는 적어도 15vol.%의 양으로 금속 카바이드를 형성하는 단계를 포함하는
    소결된 물품을 형성하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    적어도 30.0wt.%의 다른 분말 금속을 미립화된 드롭렛과 혼합(admixing)하는 단계를 포함하는
    소결된 물품을 형성하는 방법.
  25. 제3항에 있어서,
    대략 1,235℃(2,255)℉의 용융점을 가진
    분말 금속 조성물.
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