SE1351156A1 - Vanadininnehållande pulvermetallurgiska pulver och förfaranden för deras användning - Google Patents

Vanadininnehållande pulvermetallurgiska pulver och förfaranden för deras användning Download PDF

Info

Publication number
SE1351156A1
SE1351156A1 SE1351156A SE1351156A SE1351156A1 SE 1351156 A1 SE1351156 A1 SE 1351156A1 SE 1351156 A SE1351156 A SE 1351156A SE 1351156 A SE1351156 A SE 1351156A SE 1351156 A1 SE1351156 A1 SE 1351156A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
metallurgical powder
powder composition
weight
additive
vanadium
Prior art date
Application number
SE1351156A
Other languages
English (en)
Other versions
SE537893C2 (sv
Inventor
Christopher T Schade
Bruce Lindsley
Thomas Murphy
Wing-Hong Chen
Original Assignee
Hoeganaes Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoeganaes Corp filed Critical Hoeganaes Corp
Publication of SE1351156A1 publication Critical patent/SE1351156A1/sv
Publication of SE537893C2 publication Critical patent/SE537893C2/sv

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/09—Mixtures of metallic powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10—Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

P41304512SE00 SAMMANDRAG Jarnbaserade metallurgiska pulver som innefattar vanadin är beskrivna, liksom kompakterade artiklar tillverkade darav. Dessa artiklar har fOrbattrade mekaniska egenskaper.

Description

P41304512SE00 VANADININNEHALLANDE PULVERMETALLURGISKA PULVER OCH FORFARANDEN FOR DERAS ANVANDNING KORSREFERENS TILL RELATERADE ANSOKNINGAR
[0001] Denna ansokan aberopar prioritet fran U.S. provisorisk ansokningsnr. 61/472,262, inlamnad 6 april 2011, som inforlivas hari i sin helhet.
TEKNISKT OMRADE
[0002] Uppfinningen avser forbattrade pulvermetallurgiska sammansattningar som innefattar vanadin.
BAKGRUND
[0003] Pulvermetallurgiska sammansattningar vinner okad anvandning fcir tillverkning av metalldelar. Darmed finns det ett bell& av forbattrade sammansattningar som ger sintrade delar okad hallfasthet, utan att negativt paverka egenskaperna hos den sintrade delen.
SAMMANFATTNING
[0004] Foreliggande uppfinning avser metallurgiska pulversammansattningar som innefattar atminstone 90% jarnbaserat metallurgiskt pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen; och atminstone en tillsats som är en forlegering som innefattar vanadin; van i den totala vanadinhalten av sammansattningen är ca 0,05 vikt% till ca 1,0 vikt% av sammansattningen. Forfaranden for framstallning av dessa sammansattningar och kompakterade artiklar framstallda med anvandning av dessa sammansattningar beskrivs ocksa.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA
[0005] FIG. 1 visar en jamforelse av draghallfasthet som funktion av sintringstemperaturen for en utforingsform av uppfinningen som innefattar ANCORSTEEL 30HP + 0,7 vikt% grafit+Fe-V forlegering (80% vanadin).
[0006] FIG. 2 visar en jamforelse av draghallfasthet som funktion av sintringstemperaturen for en utforingsform av uppfinningen som innefattar ANCORSTEEL 30HP + 0,7 vikt% grafit+Fe-V-Si forlegering (5% vanadin, 19% kisel)
[0007] FIG. 3 visar en jamforelse av sintrad strackgrans i utforingsformer som innefattar (•) ANCORSTEEL 30 HP + Fe-V-Si forlegering (varierande mangder V avbildas utmed ovre x-axeln) + 0,7 vikt% grafit; (N) ANCORSTEEL 30 HP + Fe-V forlegering P41304512SE00 (varierande mdngder V avbildas utmed ovre x-axeln) + 0,7 vikt% grafit; och (.)ANCORSTEEL HP (varierande mangder Mo avbildas utmed nedre x-axeln) + 0,7 vikt% grafit 100081 FIG. 4 visar en jamforelse av vdrmebehandlad draghallfasthet for utforingsformer som innefattar varierande mangder nickel och (N) ANCORSTEEL 1000B + 0,7 vikt% grafit + 3,5 vikt% Fe-V-Si forlegering (5% vanadin, 19% kisel); (,)ANCORSTEEL 1000B+ 0,7 vikt% grafit + 0,2 vikt% Fe-V forlegering (80% vanadin); och (.)ANCORSTEEL 1000B + 0,7 vikt% grafit
[0009] FIG. 5 visar en jdmforelse av draghallfasthet och tojning av varierande mangder kol med ANCORSTEEL 30 HP kontra ANCORSTEEL 30 HP + Fe-V-Si forlegering, en utforingsform av uppfinningen
[0010] FIG. 6 visar hardbarhet av ANCORSTEEL 30HP, 50HP, och 85HP jamfort med ANCORSTEEL 30HP + 0,16 vikt% vanadin, en utforingsform av uppfinningen
[0011] FIG. 7A visar mikrostrukturen av Fe+0,3 vikt% Mo+0,65% kol (sintrad) [0012] FIG. 7B visar mikrostrukturen av Fe+0,3 vikt% Mo+0,3 vikt% vanadin+0,65% kol (sintrad), en utforingsform av uppfinningen
[0013] FIG. 8A visar komstorlek av Fe-0,3 vikt% Mo-0,7 vikt% grafit (vdrmebehandlad), en utforingsform av uppfinningen
[0014] FIG. 8B visar kornstorlek av Fe-0,3 vikt% Mo-0,7 vikt% grafit 0,14 vikt% V (vdrmebehandlad), en utforingsform av uppfinningen DETALJERAD BESKRIVNING AV ILLUSTRATIVA UTFORINGSFORMER
[0015] Jambaserade sammansattningar som kan innefatta vanadin har tidigare beskrivits i exempelvis U.S. patent nr. 5,782,954; 5,484,469; 5,217,683; 5,154,881; 5,108,493; och Intemationella Publikationer WO 10/107372 och WO 09/085000. Emellertid har det nu upptackts aft ndr vanadin blandas in i sammansattningarna i mangderna och formerna som beskrivs har, overfors betydande och ovantade forbattringar till egenskaperna hos metalldelar som är framstallda fran sadana sammansattningar.
[0016] Narmare bestdmt har det nu upptackts att tillsats av vanadin (V) till jambaserade metallurgiska pulver i mangderna som beskrivs har, och mest foredraget i form av en forlegering, forbattrar de mekaniska egenskapema hos de resulterande kompakterade artiklarna som an framstallda med anvandning av sadana jarnbaserade pulver. mom ramen for uppfinningen innefattar de jambaserade metallurgiska pulversammansattningarna mellan ca 0,05 vikt% till ca 1,0 vikt% vanadin, baserat pd vikten av den jambaserade metallurgiska pulversammansdttningen. Vissa utforingsformer av uppfinningen innefattar mellan ca 0,1 vikt% och ca 0,5 vikt% vanadin, P41304512SE00 baserat pd vikten av den jarnbaserade metallurgiska pulversammansattningen. Foredragna utfOringsformer av uppfinningen innefattar mindre an ca 0,3 vikt% vanadin, baserat pd vikten av den jambaserade metallurgiska pulversammansattningen. Typiska utfOringsformer av uppfinningen innefattar ca 0,1 till ca 0,2 vikt% vanadin, baserat pa vikten av den jambaserade metallurgiska pulversammansdttningen.
[0017] Vanadin kan tillsattas till jambaserade pulver for att bilda de metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen med hjalp av vilken som heist eller en kombination av metoder som beskrivs hari. Vanadin kan tillsattas till jambaserade pulver i form av minst en tillsats som är en forlegering som innefattar vanadin Sasom det am/ands hdri framstalls en "forlegerings"-tillsats enligt uppfinningen genom att smalta tillsatsens bestandsdelar for att bilda en homogen smalta och sedan atomisera smaltan, varvid de atomiserade dropparna bildar den forlegerade tillsatsen vid stelning Vattenatomisering är en foredragen atomiseringsteknik for produktion av forlegeringstillsatser enligt uppfinningen, aven om andra atomiseringstekniker som är kanda inom tekniken ocksa kan anvandas.
[0018] Det är tankt att vanadin kan vara forlegerad med andra metaller som avses for de metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen. I vissa utfOringsformer av uppfinningen innefattar tillsatsen vanadin och atminstone en eller flera av jam, krom, nickel, kisel, mangan, koppar, kol, bor och kvave. Tillsatsen innefattar foretrddesvis vanadin och dtminstone en eller flera av jam, krom, nickel, kisel, mangan, koppar, och kol. I foredragna utfOringsformer av uppfinningen ar tillsatsen en forlegering som innefattar vanadin och jam (Fe). Tillsatsen kan innehalla ytterligare legeringsamnen som ar avsedda for den slutliga pulversammansdttningen — det vill saga, i allmant sprakbruk, tillsatsen kan vasentligen besta av vanadin och jam — eller tillsatsen kan vara begransad till vanadin och jam.
[0019] Tillsatser som ar forlegeringar som endast innefattar Fe och V kan inkludera upp till ca 99 vikt% vanadin, baserat pa vikten av fOrlegeringen, varvid resten innefattar jam. Fackmannen inom omradet kan latt bestamma mangden vanadin i en forlegering som ska tillsattas till jambaserat pulver for aft framstalla de metallurgiska pulversammansittningarna enligt uppfinningen som har den forvalda mangden vanadin som finns i den totala sammansattningen. Foredragna utfOringsformer av Fe-V forlegeringstillsatsen innefattar upp till ca 85% vanadin, baserat pd vikten av Fe-V fOrlegeringstillsatsen, varvid resten innefattar jam. Andra utfOringsformer av Fe-V forlegeringstillsatsen innefattar ca 75% till ca 80% vanadin, baserat pd vikten av Fe-V forlegeringstillsatsen, varvid resten innefattar jam. I ytterligare andra utfOringsformer av uppfinningen innefattar Fe-V forlegeringstillsatsen ca 78%-80% vanadin, baserat pd vikten av Fe-V forlegeringstillsatsen.
P41304512SE00
[0020] Tillsatsen kan ocksâ innehalla kisel silicon utover jarn och vanadin (Fe-V-Si). Andra metaller som avses for de metallurgiska pulversammansattningama enligt uppfinningen kan vidare inkluderas i Fe-V-Si-forlegeringstillsatserna enligt uppfinningen. I vissa utforingsformer kan tillsatsen alltsâ innelfalla ytterligare legeringsdnanen som är avsedda for den slutliga pulversammansattningen — det viii saga, i allmant sprakbruk, tillsatsen kan vasentligen bestâ av vanadin, jam, och kisel — eller tillsatsen kan vara begransad till vanadin, jam, och kisel.
[0021] Fe-V-Si forlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta upp till ca 20% vanadin, baserat pa vikten av Fe-V-Si ffirlegeringstillsatsen, varvid resten ärjärn och kisel. Foredragna Fe-V-Si ffirlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta upp till ca 15% vanadin, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen, varvid resten är jam och kisel. Fe-VSi forlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta mellan ca 3% till ca 10.5% vanadin, baserat pa vikten av Fe-V-Si ffirlegeringstillsatsen, varvid resten ärjäm och kisel. I andra utforingsformer kan Fe-V-Si forlegeringstillsatsen innefatta mellan ca 3% till ca 7% vanadin, baserat pa vikten av forlegeringstillsatsen. Andra Fe-V-Si forlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta ca 5% vanadin, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen.
[0022] Vissa Fe-V-Si ffirlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta upp till ca 60% kisel, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen. Vissa Fe-V-Si ffirlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta upp till ca 45% kisel, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen. Vissa Fe-V-Si forlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta mellan ca 17% och ca 30% kisel, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen. Vissa Fe-V-Si forlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta mellan ca 17% och ca 21% kisel, baserat pa vikten av Fe-V-Si ffirlegeringstillsatsen. Andra Fe-V-Si ffirlegeringstillsatser enligt uppfinningen kan innefatta ca 19% kisel, baserat pa vikten av Fe-V-Si forlegeringstillsatsen.
[0023] Andra metalliska ämnen som avses med uppfinningen kan ocksa vara narvarande i Fe-V och Fe-V-Si forlegeringarna som beskrivs Uri sa lange som den totala vanadinhalten i ffirlegeringen am sasom beskrivs hdri.
[0024] Medelpartikelstorleken (d50, uppmatt med tekniker som am konventionella inom omildet, inklusive siktanalys och) av tillsatsema enligt uppfinningen kan vara upp till ca 70 mikrometer eller upp till ca 60 mikrometer. Sarskilt ffiredragna utffiringsformer av tillsats innefattar Adana tillsatser som har en d50 som am mindre an eller lika med ca 20 mikrometer, med ca 20 mikrometer som den ffiredragna d50. I andra utffiringsformer am d50 av tillsatsen mindre an eller lika med ca 15 mikrometer. Andra ffiredragna utforingsformer innefattar tillsatser som ham en d50 som ar mindre an eller lika med ca 10 mikrometer. Vissa utforingsformer P41304512SE00 innefattar tillsatser som har en d50 som är mindre an eller lika med 5 mikrometer. Ytterligare andra utffiringsformer innefattar tillsatser som har en d50 som är ca 2 mikrometer. 100251 Fackmannen inom omradet kan lätt berdkna mangden av tillsats som behovs for att bringa den totala vanadinhalten i de metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen till ca 0,05% till ca 1,0 vikt% av den metallurgiska pulversammansdttningen. Tillsatsen är en mindre komponent av de metallurgiska pulversammansktningarna enligt uppfinningen, typiskt ndrvarande i mdngder mindre an eller lika med 20%, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammanattningen. Till exempel, beroende pa vanadinhalten av tillsatsen kan de metallurgiska pulversammansatningarna enligt uppfinningen innefatta ca 0,2% till ca 5% av den atminstone en tillsats, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansktningen. I andra utforingsformer kan de metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen innefatta ca 0,2% till ca 3,5% av den kminstone en tillsats, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. Typiska utforingsformer innefattar ca 3% av den atminstone en tillsats, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammanattningen.
[0026] Uffiver tillsatser i form av en ffirlegering sasom beskrivits ovan kan vanadin blandas in i de metallurgiska pulversammansktningarna enligt uppfinningen genom andra former av vanadinmetall. En typisk form av vanadinmetall är vanadinpentoxid. Vanadin kan ocksâ blandas in i kompositionen i form av diffusionslegerat vanadin, exempelvis diffusionslegerat med jam. Det är ocksâ tdnkt att vanadin kan avsdttas pa utsidan av ett jdrnbaserat pulver eller avsdttas pa utsidan av en forlegering av jdrn och andra metalliska amnen sasom molybden, nickel, eller en kombination &ray.
[0027] De metallurgiska pulversammanattningarna enligt uppfinningen innefattar ocksa ett jiimbaserat pulver. De jiimbaserade pulvren enligt uppfinningen skiljer sig fran de forlegerade vanadininnehallande tillsatserna som beskrivits ovan och skall inte tolkas som inom ramen for de forlegerade tillsatserna som beskrivits ovan. Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefattar atminstone 80% av ett jdrnbaserat pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammanattningen. De metallurgiska pulversammansktningarna enligt uppfinningen innefattar foretrddesvis kminstone 90% av ett jambaserat pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. I andra utforingsformer innefattar de metallurgiska pulversammansktningarna enligt uppfinningen atminstone ca 95% av ett jdrnbaserat pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammanattningen. Det ar tdukt att de mekaniska egenskaperna hos varje artikel som framstdlls fran vilket som helst kdnt P41304512SE00 jambaserat pulver skull e gynnas genom att tillsatta vanadin till det jarnbaserade pulvret, med anvandning av metodema som beskrivs Uri. De resterande vikt% av kompositionema kan, forutom innehall av vanadintillsatsema och/eller forlegeringstillsatsema som beskrivs innehalla bindemedel, smorjmedel, andra forlegeringar etc. som vanligtvis anvands inom pulvermetallurgi.
[0028] Vissa utforingsformer av uppfinningen anvander vasentligt rena jampulver som inte innehaller mer an ca 1,0 vikt%, foretradesvis inte mer an ca 0,5 vikt%, av vanliga fororeningar. Exempel pa sadana jampulver av metallurgisk kvalitet är ANCORSTEEL 1000- serien av rena jampulver, t ex 1000, 1000B och 1000C, tillgangliga fran Hoeganaes Corporation, Cinnaminson, New Jersey. ANCORSTEEL 1000 jampulver har en typisk siktprofil pa 22 vikt% av partiklama under en No. 325 sikt (U.S. serie) och ca 10 vikt% av partiklama stone an No. 100 sikt med aterstoden mellan dessa tva storlekar (sparmangder storre an No. 60 sikt). ANCORSTEEL 1000 pulvret har en medeltdthet fran ca 2,85-3,00 g/cm3, typiskt 2,94 g/cm3. Andra jampulver som anvands i uppfinningen ar typiska jdrnsvamppulver, sasom Hoeganaes ANCOR MH-100 pulver.
[0029] De jarnbaserade pulvren enligt uppfinningen kan valfritt innehalla ett eller flera legeringsdmnen som forbattrar mekaniska och andra egenskaper hos den slutliga metalldelen. Sadana jarnbaserade pulver dr pulver av jam, foretrddesvis vasentligen rent jam, som har blivit forlegerade med ett eller flera sadana dmnen. De forlegerade pulvren framstalls genom att Ora en vdsentligen homogen smdlta av jam och de onskade legeringsdmnena, och sedan atomisera smdltan, varvid de atomiserade dropparna bildar pulvret vid stelning Smdltblandningen atomiseras med hjdlp av vanliga atomiseringstekniker, sasom till exempel attenatomisering. I en annan utforingsform framstalls magnetiska pulver genom att fOrst tillhandahalla ett metallbaserat pulver, och sedan beldgga pulvret med ett legeringsmaterial.
[0030] Exempel pa legeringsdmnen som ar forlegerade med jambaserade pulver innefattar, men an inte begransade till, molybden, mangan, magnesium, krom, kisel, koppar, nickel, columbium (niob), grafit, fosfor, titan, aluminium, och kombinationer ddrav. Mdngden av legeringsdmnet eller —amnena som ingar beror pa egenskaperna som onskas i den slutliga sammansattningen. Typiska jambaserade pulver som kan anvandas for att framstalla de metallurgiska pulversammansatningarna enligt uppfinningen innefattar de som är tillgangliga fran Hoeganaes Corp, Cinnaminson, NJ, sasom ANCORSTEEL 30HP, ANCORSTEEL 50HP, ANCORSTEEL 85HP, ANCORSTEEL 150HP, ANCORSTEEL 2000, ANCORSTEEL 4600V, ANCORSTEEL 721 SH, ANCORSTEEL 737 SH, ANCORSTEEL FD-4600, och ANCORSTEEL FD-4800A. 6 P41304512SE00
[0031] Ett ytterligare exempel pa jambaserade pulver är diffusionsbundna jarnbaserade pulver som är partiklar av vasentligen rent jam som har ett skikt eller en beldggning av en eller flera andra metaller, sasom stal-producerande amnen, diffunderade pa de yttre ytorna. Sadana kommersiellt tillgängliga pulver som kan anvandas for att framstalla de metallurgiska pulversammansdttningarna enligt uppfinningen inkluderar DISTALOY 4600A diffusionsbundet pulver fran Hoeganaes Corporation, som innehaller ca 1,8% nickel, ca 0,55% molybden, och ca 1,6% koppas, och DISTALOY 4800A diffusionsbundet pulver flan Hoeganaes Corporation, som innehaller ca 4,05% nickel, ca 0,55% molybden, och ca 1,6% koppar.
[0032] I forefragna utforingsformer av uppfinningen är den jambaserade metallurgiska pulversammansdttningen vdsentligen fri fran vanadin. Det vill saga, vanadin blandas in i den slutliga kompositionen enbart genom tillsatserna som beskrivs
[0033] Det är foredraget att de metallurgiska pulversammansdttningarna enligt uppfinningen inkluderar andra amnen an jam och vanadin, och i forekommande fall, kisel. Foredragna amnen innefattar molybden, nickel, kol (grafit), koppar, och variationer ddrav. Dessa amnen kan finnas i de metallurgiska sammansdttningarna enligt uppfinningen i vilken form som helst, sasom beskrivits ovan. Till exempel kan dessa amnen vara narvarande i de metallurgiska sammansattningarna enligt uppfinningen i antingen grundamnesform eller, till exempel, oxidform. Dessa amnen kan ocksa forlegeras med de jarnbaserade pulversammansdttningarna enligt uppfinningen eller fans in i sammansattningen genom att bli inkluderade i den vanadin-innehallande forlegeringstillsatsen.
[0034] Sasom beskrivits ovan kan metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefatta molybden. Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefattar foretrddesvis ca 0,05% till ca 2,0% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. I andra utforingsformer innefattar de metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen ca 0,05% till ca 1,0% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. Andra utforingsformer enligt uppfinningen innefattar ca 0,05% till ca 0,35% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. Foredragna utforingsformer innefattar ca 0,25% till ca 0,35% molybden, baserat pa vikten av sammansattningen. I andra utforingsformer innefattar de metallurgiska pulversammansktningarna ca 0,3% till 1,5% molybden, baserat pa vikten av sammansattningen. I foredrag-na utforingsformer innefattar de metallurgiska pulversammansdttningarna ca 0,3% till 1,0% molybden, baserat pa vikten av sammansattningen. Sarskilt foredragna utforingsformer innefattar ca 0,35%, ca 0,55%, ca 0,85%, eller ca 1,5% molybden, baserat pa vikten av sammansattningen. 7 P41304512SE00
[0035] Sasom beskrivits ovan kan foredragna metallurgiska pulversammansattningar enligt uppfinningen innefatta kol, aven kallad grafit. Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefattar foretradesvis 0,05% upp till ca 2,0% grafit, baserat pa vikten av sammansattningen. Vissa utforingsformer innefattar 0,05 till ca 1,5% grafit, baserat pa vikten av sammansattningen. Andra utforingsformer innefattar 0,05 till ca 1,0% grafit, baserat pa vikten av sammansattningen. Ytterligare andra utforingsformer innefattar ca 0,7% grafit, baserat pa vikten av sammansattningen.
[0036] Sasom beskrivits ovan kan foredragna metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefatta nickel. FOretradesvis innefattar metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen ca 0,1% till ca 2,0% nickel, baserat pa vikten av sammansattningen. Sammansattningar innefattar ca 2,0% nickel, baserat pa vikten av sammansattningen. Andra utforingsformer innefattar ca 0,2% till ca 1,85% nickel, baserat pa vikten av sammansattningen. Vissa utforingsformer innefattar ca 0,25%, ca 0,5%, ca 1,4%, eller ca 1.8% nickel, baserat pa vikten av sammansattningen.
[0037] Sasom beskrivits ovan kan andra foredragna metallurgiska pulversammansattningar enligt uppfinningen innefatta koppar. Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen innefattar foretradesvis upp till ca 3,0% koppar, baserat pa vikten av sammansattningen. Sarskilt foredragna är sammansattningar som innefattar ca 2,0% koppar, baserat pa vikten av sammansattningen.
[0038] Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen kan ocksa innefatta smorjmedel, vars ndrvaro minskar utstotningskrafterna som behovs for att avldgsna den kompakterade komponenterna fran packningsformens urholkning Exempel pa sadana smorjmedel inkluderar stearatforeningar, sasom litium, zink, mangan, och kalciumstearater, vaxer sasom etylen bis-stearamider, polyetylenvax, och polyolefiner, och blandningar av dessa typer av smorjmedel. Andra smorjmedel innefattar sadana som innehaller en polyeterforening sasom beskrivs i U.S. patent 5,498,276 till Luk, och sadana som är anvandbara vid hogre packningstemperaturer beskrivna i U.S. patent nr. 5,368,630 till Luk, utover sadana som beskrivs i U.S. patent nr. 5,330,792 till Johnson et al., vilka var och en inforlivas hari i sin helhet genom hanvisning.
[0039] Metallurgiska pulversammansdttningar enligt uppfinningen kan ocksa innehalla bindemedel, i synnerhet ndr det jambaserade pulvret innefattar legeringsdmnen i separat pulverform. Bindemedel som kan anvandas i foreliggande uppfinning är de som vanligen P41304512SE00 anvands av den pulvermetallurgiska industrin. Exempelvis innefattar sa.dana bindemedel de som hittas i U.S. pat. nr. 4,834,800 till Semel, U.S. pat. nr. 4,483,905 till Engstrom, U.S. patent nr. 5,298,055 till Semel et.al., och U.S. patent nr. 5,368,630 till Luk, vilkas beskrivningar vardera inforlivas harmed genom hanvisning i sin helhet.
[0040] Mangden bindemedel som är narvarande i den metallurgiska pulversammansattningen beror pa sadana faktorer som densiteten, partikelstorleksfordelningen och mangderna elementart legeringspulver och basen jampulvret i den metallurgiska pulversammansattningen. I allmanhet tillsatts bindemedlet i en mangd av minst ca 0,005 viktprocent, mer foredraget fran ca 0,005 viktprocent till ca 1,0 viktprocent, och mest foredraget fran ca 0,05 viktprocent till ca 0,5 viktprocent, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen.
[0041] Bindemedel innefattar exempelvis polyglykoler sasom polyetylenglykol eller polypropylenglykol; glycerin; polyvinylalkohol; homopolymerer eller sampolymerer av vinylacetat; cellulosahaltiga ester eller eter-hartser; metakrylatpolymerer eller sampolymerer; alkyd-hartser; polyuretan-hartser; polyester-hartser; eller kombinationer darav. Andra exempel pa bindemedel som är anvandbara är de relativt de polyalkylenoxid-baserade kompositionerna med relativt hog molekylvikt, t.ex. bindemedlen beskrivna i U.S. pat. nr. 5,298,055 till Semel et al. Anvandbara bindemedel innefattar ocksa dibasisk organisk syra, sasom azelainsyra, och en eller flera polara komponenter sasom polyetrar (flytande eller fast) och akryl-hartser som beskrivna i U.S. pat. nr. 5,290,336 till Luk, som inforlivas hari genom hanvisning i sin helhet. Bindemedlen i '336 patentet till Luk kan med fordel ocksà fungera som en kombination av bindemedel och smorjmedel. Ytterligare anvandbara bindemedel innefattar cellulosaesterhartser, hydroxialkylcellulosa-hartser, och termoplastiska fenolhartser, t ex bindemedlen beskrivna i U.S. pat. nr. 5,368,630 till Luk.
[0042] De metallurgiska pulversammansattningarna enligt uppfinningen kan kompakteras, sintras och/eller varmebehandlas enligt metoder som ar kanda inom teknikomeadet. Exempelvis placeras den metallurgiska pulversammansattningen i urholkningen av en packningsform och kompakteras under tryck, sasom mellan ca 5 och ca 200 ton per kvadrattum (tsi), mer vanligt mellan ca 10 och 100 tsi, och annu vanligare mellan ca 30 och 60 tsi. Den kompakterade delen avlagsnas sedan fran formens urholkning Formen kan anvandas vid omgivningstemperatur eller eventuellt kylas under rumstemperatur eller upphettas over rumstemperatur. Formen kan upphettas till hogre an ca 100°F, till exempel till hogre an ca 120°F eller sâ mycket som 270°F, sasom till exempel fran ca 150°F till ca 500°F. 9 P41304512SE00
[0043] Utan att vilja vara bunden till flagon sarskild teori, antas det att den Okade hallfastheten som observeras i kompakterade, sintrade, varmebehandlade artiklar enligt uppfinningen beror pa den forfinade komstorleken. Den forfinade komstorleken antas ocksa ge battre slagegenskaper vid dessa hogre hallfastheter. Pa grund av finare komstorlek är formbarhet och slaghallfasthet hos utforingsformer enligt uppfinningen som innehaller vanadin hogre an jamforande material som inte innefattar vanadin, trots att de har hogre hallfasthet.
Exempel — Framstallning av en Fe-V-Si forlegering
[0044] Ferro-vanadin (80% vanadin resten jam, "Fe-V") och 75% Ferro-Silicon ("Fe-Si") smaltas med jam i en induktionsugn till en nominell sammansattning av 19% kise1-5 % vanadin-resten jam. Den flyttande metallen atomiseras sedan med vatten med anvandning av vattenatomisering under Mgt tryck for att bilda ett pulver som har en medelpartikelstorlek (d50) mellan ca 25 och ca 40 mikrometer. Pulvret avvattnas och torkas och antingen mals eller siktas sedan sa att den slutliga partikelstorleken är ca 10 till ca 20 mikrometer. Syrehalten av tillsatsen är typiskt under ca 0,50%.
Exempel — Effekt av tillsats av vanadin till molybdenum-innehallande jarnbaserade pulver Mix 1: 98,6 vikt% ANCORSTEEL 30HP, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C (Lonza Inc., Allendale, NJ) Mix 2: 98,4 vikt% ANCORSTEEL 30HP, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 0,2 vikt % Fe-V forlegering (80% vanadin, Hengyuan Metal % Alloy Powders Ltd., Oakville, ON L6L 1R4, Kanada) Mix 3: 95,1 vikt% ANCORSTEEL 30HP, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 3,5 vikt% F-V-Si forlegering (5% vanadin, 19% kisel, d50 =a 17 mikrometer) *ANCORSTEEL 30 HP (Hoeganaes Corp., Cinnaminson, NJ) är typiskt av ett jambaserat pulver som innefattar ca 0,30 vikt% till ca 0,4 vikt% molybden, och ca 0,10 vikt% till ca 0,2 vikt% mangan.
[0045] Var och en av de ovan namnda blandningarna framstalldes och kompakterades (50 tsi) enligt industristandarder. Presskropparna sintrades darefter vid ca 2300 °F och de mekaniska egenskaperna hos de resulterande sintrade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 1. Som framgar fran Tabell 1 resulterade tillsatsen av vanadin i en betydande okning i de sintrade mekaniska egenskaperna. "Ksi" i Tabell 1 och genom hela beskrivningen, exempel, tabeller och figurer, avser psi x 3.
P41304512SE00 Tabell 1 Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D Hardhet Slag Sint. D TRS DC Hardhet (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (ft*lbs) (g/cm3) (ksi) (%) (HRA) Mix 1 51,0 71,7 3,82 46 7,13 46 7,18 145,8 0,06 48 Mix 2 64,0 83,2 3,00 48 7,11 49 12 7,167,0 0,09 51 Mix 3 89,0 107,1 1,77 57 7,07 58 12 7,11 202,9 0,07 59
[0046] De sintrade presskropparna som framstallda ovan varmebehandlades vid 1650 °F ii timme, ficiljt av en oljehardning vid 400 °F. De mekaniska egenskaperna hos de resulterande varmebehandlade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 2. Som framgar fran Tabell 2 resulterade tillsatsen av vanadin i en betydande okning av de varmebehandlade mekaniska.
Tabell 2 Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D Hardhet Slag Sint. D TRS DC Hardhet (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (felbs) (g/cm3) (ksi) (%) (HRA) Mix 1 115,147,2 0,89 71 7,12 72 8 7,16 228,9 0,03 71 Mix 2 142,1 163,1,11 71 7,11 71 7,13 249,3 0,23 72 Mix 3 134,0 163,7 1,11 72 7,04 72 7,09 263,1 0,16 74
[0047] Figurerna 1 och 2 visar effekten av en Fe-V forlegering och en Fe-Si-V forlegering pa draghallfasthetenen av ANCORSTEEL 30HP + 0,70 vikt% grafit som funktion av sintringstemperaturen. Sasom avbildas i figurerna 1 och 2 okar egenskaperna med okande sintringstemperatur. Sintringstemperaturen var 2300 °F.
[0048] Figur 3 visar att den sintrade strackgransen hos utforingsformer enligt uppfinningen okar som funktion av vanadinhalt. Forbindelselinjerna mellan 30HP + FeV kurvan och ANCORSTEEL molybden grades tyder pa att tillsats av 0,16% vanadin till 30HP har en strackgrans som motsvarar ungefar 1,3 vikt% molybden. Likasa motsvarar strackgransen for P41304512SE00 30HP + Fe-Si-V (nominellt 0,30 vikt% Mo-0,60 vikt% Si och 0,08 vikt% vanadin) strackgransen for ANCORSTEEL 150HP. En tillsats av 3,5 vikt% av Fe-Si-V tillsatsen till 30HP (nominellt 0,30 vikt% Mo-0,60 vikt% Si och 0,16 vikt% vanadin) leder till en overlagsen strackgrans an ANCORSTEEL 150HP (84 ksi kontra 71 ksi) i det sintrade tillstandet.
Exempel - Effekt av tillsats av vanadin till nickel-innehallande jarnbaserade pulver Mix 4: 97,3 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% nickel Mix 5: 97,1 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% nickel, 0,2% Fe-V forlegering (80% vanadin) Mix 6: 93,8 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% nickel, 3,5 vikt% Fe-V-Si forlegering (5% vanadin, 19% kisel, d50 = ca 17 mikrometer) ANCORSTEEL 1000B (Hoeganaes Corp., Cinnaminson, NJ)
[0049] Var och en av de ovan namnda blandningarna framstalldes och kompakterades (50 tsi) enligt industristandarder. Presskropparna sintrades darefter vid ca 2300 °F och de mekaniska egenskaperna hos de resulterande sintrade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 3. Som framgar fran tabellen fanns det en okning av bade den sintrade hallfastheten och hardheten i de utforingsformer som innefattar vanadin.
Tabell 3 Prov 0,2%YS UTS Tojni ng Hardhet Sint. D Hardhet Slag Sint. D TRS DC Hardhet (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (felbs) (g/cm3) (ksi) (%) (HRA) Mix 4 46,6 80,0 4,24 48 7,18 46 7,23 162,7 -0,08 49 Mix 64,3 93,9 3,83 51 7,16 53 16 7,21 185,6 -0,02 53 Mix 6 80,2 108,2,56 57 7,58 16 7,14 213,2 -0,059
[0050] De sintrade presskropparna som framstallda ovan varmebehandlades vid 1650 °F i 1 timme foljt av en oljehardning vid 400 °F. De mekaniska egenskaperna hos de resulterande varmebehandlade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 4. Som framgar fran tabellen, fanns det en okning av bade hallfastheten och hardheten, tillsammans med en okning av formbarhet och slagenergi i de utforingsformer som innefattar vanadin.
Tabell 4 Prov 0,2%YS UTS Tojni Hardhet Sint. D HardhetSlagSint. D TRSDCHardhet P41304512SE00 ng (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (ft*lbs) (g/cm3) (ksi) (%) (HRA) Mix 4 108.2 132.8 0.81 72 7.18 71 11 7.22 208.1 -0.08 73 Mix 108.0 140.1 0.87 71 7.16 72 12 7.21 260.2 0.04 73 Mix 6 156.6 165.7 1.11 72 7.73 13 7.13 274.8 -0.2 74
[0051] Figur 4 visar den varmebehandlade draghallfastheten kontra nickelhalt i utforingsformer enligt uppfinningen kontra ANCORSTEEL 1000B med Fe-V och Fe-Si-V forlegeringstillsatser, som bada är vasentligen fria frail nickel. Som framgar frail Figur 4 motsvarar tillsatsen av Fe-V forlegeringen en tillsats av ca 0,8 vikt% nickel medan tillsatsen av Fe-Si-V forlegeringen ger en varmebehandlad draghallfasthet som overstiger den av 2 vikt% nickel.
Exempel — Effekt av tillsats av vanadin till kol-innelfallande jarnbaserade pulver Mix 7: 98,6 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C Mix 8: 98,4 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 0,2 vikt% Fe-V forlegering (80% vanadin) Mix 9: 95,1 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 3,5 vikt% Fe-V-Si forlegering (5% vanadin, 19% kisel, ca 17 mikrometer)
[0052] Var och en av de ovan namnda blandningama framstalldes och kompakterades (50 tsi) enligt industristandarder. Presskropparna sintrades darefter vid ca 2300 °F och de mekaniska egenskaperna hos de resulterande sintrade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 5. Som framgar fran tabellen resulterade tillsatsen av vanadin i okad hallfasthet och hardhet.
Tabell Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D Hardhet Slag Sint. D TRS DC Hardhet (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (ft*lbs) (g/cm3) (ksi) (%) (HRA) Mix 7 38,2 60,4 4,80 41 7,13 41 16 7,17 124,9 0,14 42 Mix 8 53,8 72,1 3,47 7,11 47 12 7,140,3 0,18 48 Mix 9 63,2 85,1 2,93 52 7,052 13 7,173,9 0,14 54 P41304512SE00
[0053] De sintrade presskropparna som framstallda ovan varmebehandlades vid 1650 °F i 1 timme, foljt av en oljehardning vid 400 °F. De mekaniska egenskaperna hos de resulterande varmebehandlade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 6.
Tabell 6 Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D Hardhet Slag Sint. D TRS DC Hardhet (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/can3) (HRA) (felbs) (g/can3) (ksi) (%) (HRA) Mix 7 121,0 138,7 0,87 73 7,13 71 8 7,17 207,6 0,17 73 Mix 8 109,3 120,0 1,67,12 66 7,210,6 0,27 68 Mix 9 125,0 146,7 0,86 71 7,06 72 7,228,1 0,24 72
[0054] Figur 5 visar en jamforelse av draghallfastheten (varmebehandlad) av ANCORSTEEL 30HP och ANCORSTEEL 30HP med Fe-Si-V forlegeringstillsats kontra kolhalt. Som framgar fran Figur 5 minskar formbarheten av ANCORSTEEL 30HP utan tillsats kontinuerligt med kolhalt. Draghallfastheten borjar minska over ca 1,1 vikt% kol. Nar Fe-Si-V fOrlegering har tillsats, forblir tojningen forhallandevis konstant medan draghallfastheten fortsatter att oka over 1,1 vikt% kol.
Exempel - Effekt av tillsats av vanadin till koppar-innehallande jarnbaserade pulver Mix 10: 96,6 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% koppar Mix 11: 96,4 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% koppar, 0,2 vikt% Fe-V fOrlegering (80% vanadin) Mix 12: 93,1 vikt% ANCORSTEEL 1000B, 0,7 vikt% grafit, 0,7 vikt% ACRAWAX C, 2,0 vikt% koppar, 3,5 vikt% Fe-V-Si fOrlegering (5% vanadin, 19% kisel, ca 17 mikrometer)
[0055] Var och en av de ovan namnda blandningarna framstalldes och kompakterades (50 tsi) enligt industristandarder. Presskropparna sintrades darefter vid ca 2300 °F och de mekaniska egenskaperna hos de resulterande sintrade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 7.
Tabell 7 P41304512SE00 Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D TRS DC Hardhet Sint. D Hardhet Slag (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/crn3) (ksi) (%) (HRA) (gicm3) (HRA) (ft*lbs) Mix 70,6 92,9 2,66 52 7,12 190,9 0,33 54 7,07 53 14 Mix 11 73,91,2,53 7,183,4 0,39 54 7,053 12 Mix 12 80,6 96,3 1,58 56,99 185,3 0,54 56,97 5
[0056] De sintrade presskropparna som framstallda ovan varmebehandlades vid 1650 °F i 1 timme, foljt av en oljehardning vid 400 °cF. De mekaniska egenskaperna hos de resulterande varmebehandlade delarna testades. Resultaten av dessa tester visas i Tabell 8.
Tabell 8 Prov 0,2%YS UTS Tojning Hardhet Sint. D TRS DC Hardhet Sint. D Hardhet Slag (ksi) (ksi) (%) (HRA) (g/crn3) (ksi) (%) (HRA) (g/cm3) (HRA) (felbs) Mix 98,1 122,2 0,67 70 7,11 212,6 0,36 71 7,07 71 9 Mix 11 120,8 138,8 0,871 7,09 227,1 0,47 71 7,070 8 Mix 12 140,9 153,0,91 71 6,99 226,8 0,57 71 6,96 72 8 Exempel - Hardbarhet
[0057] En hardbarhetsstudie utfordes i vilken en standard inlagringsmetallklump austenitiserades vid 1650 °F och oljehardades enligt forfaranden kanda inom teknikomradet. Avlasningar av mikrohardheten gjordes genom tjockleken av inlagringsmetallklumpen for att simulera ett jominy hardbarhetstest. Resultaten av dessa tester visas i Figur 6.
[0058] I Figur 6 jamfordes hardbarheten av olika ANCORSTEEL Mo kvaliteter (30HP, 50HP och 85HP, var och en med 0,4 vikt% grafit) med en ANCORSTEEL 30HP med 0,16 vikt% vanadin (tillsatt genom en Fe-V forlegering). Sasom visas i Figur 6 overstiger hardbarheten av ANCORSTEEL 30HP med vanadin den av ANCORSTEEL 30HP. Dessutom är ANCORSTEEL 30HP med vanadin lika med, eller battre an, ANCORSTEEL 50HP. ANCORSTEEL 85HP med 0,4 vikt% grafit genomhardade till ett djup av 0.25 turn.
P41304512SE00 Exempel — Metallografiska Resultat
[0059] Metallografiska resultat av Fe-V fOrlegeringstillsatsen i sintrad ANCORSTEEL 30HP visas i Figurerna 7A och 7B. Sasom framgar av Figurerna 7A och 7B resulterar tillsatsen av vanadin i en mer skivig perlitisk struktur. Delningen av perliten är ocksa finare med tillsatsen av vanadin. Rada dessa faktorer tros bidra till okningen av styrkan i det sintrade tillstandet.
Exempel — Kornstorlek
[0060] Figurerna 8A och 8B visar att martensitnalarna i det varmebehandlade tillstandet är mycket finare i materialet med vanadin (tillsatt genom Fe-V fOrlegering), vilket indikerar en finare austenitkornstorlek fore hardning. Den finare kornstorleken tros leda till hogre draghallfastheter med battre formbarhet och slagenergi, vilket framgar av de foregaende exemplen.

Claims (4)

P41304512SE00 ANDRADE PATENTKRAV 1. En metallurgisk pulversammansattning som innefattar: atminstone 90% jarnbaserat metallurgiskt pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen; och atminstone en tillsats som är en fOrlegering som innefattar jam, kisel och vanadin; van i den totala vanadinhalten av sammansattningen är ca 0,05 vikt% till ca 1,0 vikt% av sammansattningen; och van i tillsatsen innefattar ca 3% till ca 10,5% vanadin, baserat pa vikten av tillsatsen, och ca 17% till ca 30% kisel, baserat pa vikten av tillsatsen. 2. En metallurgisk pulversammansdttning som innefattar: atminstone 90% jarnbaserat metallurgiskt pulver, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen; och atminstone en tillsats som är en forlegering som innefattar vanadin och jam, vani tillsatsen innefattar atminstone ca 75% vanadin, baserat pa vikten av tillsatsen; van i den totala vanadinhalten av sammansattningen är ca 0,05 vikt% till ca 1,0 vikt% av sammansatningen. 3. Metallurgisk pulversammansdttning enligt krav 2, van i tillsatsen innefattar ca 78-80% vanadin, baserat pa vikten av tillsatsen. 4. Metallurgisk pulversammansdttning enligt krav 1 eller 2, van i tillsatsen innefattar ca 3% till ca 7% vanadin, baserat pa vikten av tillsatsen, och ca 17% till ca 21% kisel, baserat pa vikten av tillsatsen. 5. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav van i tillsatsen innefattar mindre an ca 0,50% syre, baserat pa vikten av tillsatsen. 6. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, van i den metallurgiska pulversammansdttningen innefattar ca 0,2% till ca 5% tillsats, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. P41304512SE00 7. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 6, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 3,5% tillsats, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 8. Metallurgisk pulversammansattning enligt nagot av foregaende krav, van i tillsatsen har en medelpartikelstorlek (d50) pa ca 10 till 20 mikrometer. 9. Metallurgisk pulversammansattning enligt nagot av foregaende krav, van i den metallurgiska pulversammansattningen vidare innefattar fran ca 0,05 vikt% till ca 2,0 vikt% molybden, frau ca 0,1 vikt% till ca 2,0 vikt% nickel, frau ca 0,05 vikt% till ca 2,0 vikt% grafit, upp till ca 3,0 vikt% koppar, eller en kombination darav. 10. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 9, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,05% till ca 2,0% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 11. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 10, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,05% till ca 1% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 12. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 11, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,05% till ca 0,35% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 13. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 12, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,25% till ca 0,35% molybden, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 14. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 9, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,1% till ca 2,0% nickel, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. 15. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 9, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 0,05% till ca 2,0% grafit, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansattningen. P41304512SE00 16. Metallurgisk pulversammansattning enligt krav 15, van i den metallurgiska pulversammansdttningen innefattar ca 0,7% grafit, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. 17. Metallurgisk pulversammansdttning enligt krav 9, van i den metallurgiska pulversammansdttningen innefattar upp till ca 3,0% koppar, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. 18. Metallurgisk pulversammanattning enligt krav 17, van i den metallurgiska pulversammansattningen innefattar ca 2,0% koppar, baserat pa vikten av den metallurgiska pulversammansdttningen. 19. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, van i den jambaserade metallurgiska pulversammansattningen är en forlegering. 20. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, van i den jambaserade metallurgiska pulversammansattningen är vasentligen fri fran vanadin. 21. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, van i den totala vanadinhalten av den metallurgiska pulversammansattningen kommer fran den atminstone en tillsats. 22. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, som vidare innefattar ett smorjmedel. 23. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, som vidare innefattar ett bindemedel. 24. En kompakterad del som innefattar den metallurgiska pulversammansdttningen enligt nagot av foregaende krav. 25. Kompakterad del enligt krav 24, vari delen är sintrad. 3 P41304512SE00 26. Forfarande for framstdilning av en metallurgisk pulversammansdttning som innefattar att kombinera ett jdmbaserat metallurgiskt pulver med en tillsats som är en forlegering som innefattar vanadin. 27. Forfarande enligt krav 26, van i tillsatsen vidare innefattar jam, kisel, eller en kombination ddrav. 28. Tillsats for pulvermetallurgiska tilldmpningar som är en forlegering, varvid tillsatsen innefattar jam, kisel och vanadin. 29. Tillsats enligt krav 28, van i tillsatsen bestar av jam, kisel och vanadin. 30. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregaende krav, van tillsatsen vidare innefattar dtminstone en eller flera av krom, nickel, mangan, koppar, bor och kvaye. 31. Metallurgisk pulversammansattning enligt nagot av foregaende krav, van tillsatsen inte innefattar kol. 32. Metallurgisk pulversammansdttning enligt nagot av foregdende krav, van tillsatsen vidare innefattar kvave och inte innefattar kol. 4 P41304512SE00 Sintringstemperatur (°F) FIGUR 1 1 100 3 0 FeV ksi 70 = 5 ksi A 10 ksi 60 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 23 1 /8 -1- P41304512SE00 2/8 110 , 100 70 60 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Sintringstemperatur (°F) FIGUR 2 23 23 -2- 2- P41304512SE00 3/8 VanadinhalOHP bas u.iu‘z0.40. Strackgrans 85 80 75 70 65 60 5 30H P +X vikt% Vanadin (SW = 0,65% Si) + 0,7% Grafit 30H P +X vikt% Vanadin (FeV) + 0,7% Grafit ANCORSTEEL Mo Kvateter + 0,7 vik..% Gralit 0,t223 Molvbdenhalt vikt% I Mo kvaliteter FIGUR 3 P41304512SE00 4/8 8 Draghallfasthet (k A1000B + 0,7 vikt% Grafit + 3,5 Sik, 80 A1000B + 0,7 vikt% Grafit + X vikt% Ni 7 A1000B +0,7 vikt% Grafit 70 + 0,2 FeV 6 60 • 0. 11.22. Nickel (vikt%) FIGUR 4 -4 P41304512SE00 Draghallfasthet 5/8 80 *UTS 30HP -9- UTS 30HPSiV 30HF-) (1+ A, v 4 3. 3 2, V. 1. 1 2 1. 0. 200 180 160 1 1 100 60 1 m - \ ,N L L 0. 60.70.80.911.11.21.31.4 Kol (%) FIGUR - Mikrohardhet P41304512SE00 6/8 Mikrohardhet av Moly kvaliteter (0,4% Grafit) 700 600 500 400 300 200 100 0. 00.10.0.20.0.3 Avstand FIGUR 6 P41304512SE00 7/8
1. 7
2. P41304512SE00 8/8 FIGUR 8A FIGUR 8B
3. 8
4.
SE1351156A 2011-04-06 2012-03-29 Vanadininnehållande pulvermetallurgiska pulver och förfaranden för deras användning SE537893C2 (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161472262P 2011-04-06 2011-04-06
PCT/US2012/031068 WO2012138527A1 (en) 2011-04-06 2012-03-29 Vanadium-containing powder metallurgical powders and methods of their use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1351156A1 true SE1351156A1 (sv) 2013-10-02
SE537893C2 SE537893C2 (sv) 2015-11-10

Family

ID=45953269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1351156A SE537893C2 (sv) 2011-04-06 2012-03-29 Vanadininnehållande pulvermetallurgiska pulver och förfaranden för deras användning

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9340855B2 (sv)
CN (1) CN103459632B (sv)
BR (1) BR112013025725B1 (sv)
CA (1) CA2832433C (sv)
SE (1) SE537893C2 (sv)
WO (1) WO2012138527A1 (sv)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104039483B (zh) 2011-12-30 2017-03-01 思高博塔公司 涂层组合物
WO2015081209A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Scoperta, Inc. Corrosion resistant hardfacing alloy
WO2015191458A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Scoperta, Inc. Crack resistant hardfacing alloys
US20160091290A1 (en) * 2014-09-29 2016-03-31 Pm Ballistics Llc Lead free frangible iron bullets
CN107532265B (zh) 2014-12-16 2020-04-21 思高博塔公司 含多种硬质相的韧性和耐磨铁合金
CN105772699A (zh) * 2014-12-22 2016-07-20 上海家声汽车零部件有限公司 一种铁基粉末冶金材料配方及成型、烧结工艺
WO2017040775A1 (en) 2015-09-04 2017-03-09 Scoperta, Inc. Chromium free and low-chromium wear resistant alloys
EP3347501B8 (en) 2015-09-08 2021-05-12 Oerlikon Metco (US) Inc. Non-magnetic, strong carbide forming alloys for powder manufacture
US10710155B2 (en) 2015-09-18 2020-07-14 Jfe Steel Corporation Mixed powder for powder metallurgy, sintered body, and method of manufacturing sintered body
JP2018537291A (ja) 2015-11-10 2018-12-20 スコペルタ・インコーポレイテッドＳｃｏｐｅｒｔａ， Ｉｎｃ． 酸化抑制ツインワイヤーアークスプレー材料
CN105344992A (zh) * 2015-11-19 2016-02-24 苏州紫光伟业激光科技有限公司 一种冶金粉末组合物
CN105542713A (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 苏州紫光伟业激光科技有限公司 一种铁基粉末冶金摩擦材料及其制造工艺
CA3017642A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 Scoperta, Inc. Fully readable thermal spray coating
CN107460355B (zh) * 2017-07-24 2019-05-07 株洲硬质合金集团有限公司 一种硬质合金生产用成型剂
US11939646B2 (en) 2018-10-26 2024-03-26 Oerlikon Metco (Us) Inc. Corrosion and wear resistant nickel based alloys
EP3902935A4 (en) * 2019-03-14 2022-11-16 Hoeganaes Corporation METALLURGICAL COMPOSITIONS FOR MANUFACTURING BY COMPRESSION SINTERING AND ADDITIVE MANUFACTURING
CA3136967A1 (en) 2019-05-03 2020-11-12 Oerlikon Metco (Us) Inc. Powder feedstock for wear resistant bulk welding configured to optimize manufacturability
CN113718103B (zh) * 2021-08-25 2023-03-07 湖南众鑫新材料科技股份有限公司 一种粉状钒氮合金的成型方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3375105A (en) * 1965-10-22 1968-03-26 Vanadium Corp Of America Method for the production of fine grained steel
US4238221A (en) * 1979-05-07 1980-12-09 Hoganas Ab Process for preparing iron based powder for powder metallurgical manufacturing of precision components
SE427434B (sv) 1980-03-06 1983-04-11 Hoeganaes Ab Jernbaserad pulverblandning med tillsats mot avblandning och/eller damning
US4834800A (en) 1986-10-15 1989-05-30 Hoeganaes Corporation Iron-based powder mixtures
US5217683A (en) 1991-05-03 1993-06-08 Hoeganaes Corporation Steel powder composition
US5108493A (en) * 1991-05-03 1992-04-28 Hoeganaes Corporation Steel powder admixture having distinct prealloyed powder of iron alloys
US5154881A (en) 1992-02-14 1992-10-13 Hoeganaes Corporation Method of making a sintered metal component
US5298055A (en) 1992-03-09 1994-03-29 Hoeganaes Corporation Iron-based powder mixtures containing binder-lubricant
US5290336A (en) 1992-05-04 1994-03-01 Hoeganaes Corporation Iron-based powder compositions containing novel binder/lubricants
US5330792A (en) 1992-11-13 1994-07-19 Hoeganaes Corporation Method of making lubricated metallurgical powder composition
FR2698808B1 (fr) * 1992-12-07 1995-01-20 Renault Matériau pour pièces de friction opérant en milieu lubrifié, et son procédé d'obtention.
US5368630A (en) 1993-04-13 1994-11-29 Hoeganaes Corporation Metal powder compositions containing binding agents for elevated temperature compaction
US5498276A (en) 1994-09-14 1996-03-12 Hoeganaes Corporation Iron-based powder compositions containing green strengh enhancing lubricants
US5782954A (en) 1995-06-07 1998-07-21 Hoeganaes Corporation Iron-based metallurgical compositions containing flow agents and methods for using same
TWI325896B (en) * 2005-02-04 2010-06-11 Hoganas Ab Publ Iron-based powder combination
BRPI0620868B1 (pt) * 2005-12-30 2013-12-24 Hoeganaes Ab Composição de pó metalúrgico e método para a produção de composição de pó metalúrgico
WO2009085000A1 (en) 2007-12-27 2009-07-09 Höganäs Ab (Publ) Low alloyed steel powder
US9546412B2 (en) * 2008-04-08 2017-01-17 Federal-Mogul Corporation Powdered metal alloy composition for wear and temperature resistance applications and method of producing same
WO2010107372A1 (en) 2009-03-20 2010-09-23 Höganäs Aktiebolag (Publ) Iron vanadium powder alloy

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013025725A2 (pt) 2016-12-13
BR112013025725B1 (pt) 2019-09-03
CA2832433A1 (en) 2012-10-11
WO2012138527A1 (en) 2012-10-11
CN103459632A (zh) 2013-12-18
CA2832433C (en) 2018-10-23
US10351938B2 (en) 2019-07-16
US20160215374A1 (en) 2016-07-28
SE537893C2 (sv) 2015-11-10
CN103459632B (zh) 2017-05-31
US20120255398A1 (en) 2012-10-11
US9340855B2 (en) 2016-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE1351156A1 (sv) Vanadininnehållande pulvermetallurgiska pulver och förfaranden för deras användning
JP5990100B2 (ja) 金属粉組成物
CA2755568C (en) Iron vanadium powder alloy
JP5958144B2 (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉および高強度鉄基焼結体ならびに高強度鉄基焼結体の製造方法
US7527667B2 (en) Powder metallurgical compositions and methods for making the same
JP4769806B2 (ja) 冶金粉末組成物及びこれから製造される部品
US20060285989A1 (en) Corrosion resistant metallurgical powder compositions, methods, and compacted articles
JP2005154847A (ja) 焼結用原料粉末又は焼結用造粒粉末およびそれらの焼結体
US20170113272A1 (en) Lubricant System For Use In Powder Metallurgy
CN111886089B (zh) 粉末冶金用合金钢粉及粉末冶金用铁基混合粉末
JP7165696B2 (ja) 粉末冶金用鉄基予合金粉末の焼結鍛造部材製造用原料粉末としての使用、粉末冶金用拡散接合粉末、粉末冶金用鉄基合金粉末、及び焼結鍛造部材の製造方法
JPWO2020066927A1 (ja) 粉末冶金用混合粉および粉末冶金用潤滑剤