SE447071B - Sprutforstoftat legerat stalpulver - Google Patents

Description

15 20 25 30 447 071 2 r stålpulver och liknande. Sådana maskinkomponenter kan ut- göras av t ex motordelar, som måste ha hög värmetålighet, hög nötningsbeständighet och hög oxidationsmotståndsförmå- ga. Man har vidare utvecklat en metod för framställning av stora maskinkomponenter, varvid ett rent järnpulver utnytt- jas såsom det huvudsakliga råmaterialet och blandas med olika metall- och icke-metallpulver, t ex grafitpulver, koboltpulver, nickelpulver och andra metallpulver och le- geringspulver, varefter den resulterande blandningen sint- ras för att framställa en maskinkomponent och denna maskin- komponent utsättes för värmebehandling, t ex uppkolande härdning och liknande. Som bakgrund till föreliggande uppfinning ligger många undersökningar för att tillgodo- se dessa krav och resultatet har blivit föreliggande upp- finning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett glödgat legeringsstålpulver, som har utmärkt pressbarhet och formbarhet vid pulverpressning i en press- form och som har utmärkta uppkolnings- eller karburerings- egenskaper och härdbarhetsegenskaper i form av sintrat stål eller pulversmitt stål. Pulvret har en grundkomposition, som omfattar minst endera av mangan, krom, molybden och vanadin, varvid resten är järn och som tillfälligtvis in- nehåller vanliga kända element och har låg kolhalt, låg kvävehalt och låg syrehalt. ' Grunddraget hos föreliggande uppfinning är åstadkom- mandet av ett legeringsstålpulver, som har utmärkt press- barhet, formbarhet och värmebehandlingsbarhet och, räknat efter vikt, består av högst 0,05% kol, högst 0,0040% kväve, högst 0,10% kisel, högst 0,01% aluminium, högst 0,25% sy- ^re, minst endera av 0,35-l,50% mangan, 0,2-5,0% krom, 0,1-7,0% molybden och 0,01-l,0% vanadin, varvid resten är järn och föroreningar, varvid en av pulvret genom pressning vid 5 t/cmz framställd, rå presskropp har en densitet av minst 6,60 g/cm3 och ett kanthâllfasthetstal (fastställt genom trumlingsprov) av högst 1,20%.

Vid en i kommersiell skala genomförd framställning av ett legerat stålpulver för maskinkonstruktionsdelar utnytt- P 00-3 QUÄLITY I. u 10 15 20 25 30 35 447 071 3 jas vanligtvis ett vattensprutförstoftningsförfarande, vid vilket en stålsmälta, som tidigare smälts och raffinerats i en industriell ugn för att ha en eftersträvad legerings- komposition, tillåtes strömma ned genom ett munstycke i form av en pelarliknande, tunn ström och vid vilket en högtrycksvattenstråle blåses mot den nedåtströmmande smäl- ta stålstrålen för att sprutförstofta och dela upp stål- strålen och därigenom alstra ett finfördelat, vattenhär- dat eller -släckt stålpulver.Det vid detta sprutförstoft- ningšförfarande erhållna, icke mjukglödgade stålpulvret innehåller en stor mängd kol, som har satts till det smäl- ta stålet, och en stor mängd syre, som har absorberats av det smälta stålet under smältnings- och raffineringsste- gen och sprutförstoftningssteget. Stålpulverpartiklarna har dessutom en oxidfilm på sin yta och en vattensläckt textur, och därför är partiklarna hårda. Det icke glödgade stålpulvret är följaktligen svårt att pressforma och ska- dar ofta pressformen, och de av stålpulvret framställda, råa presskropparna kan icke bli helt desoxiderade och sint- rade under sintringssteget. En maskinkomponent med hög styrka kan därför icke framställas av den sintrade kroppen.f Vid det konventionella sprutförstoftningsförfarandet är det följaktligen svårt att framställa ett fullt mjukglöd- gat stålpulver, som har låga halter av kol, kväve och syre genom att det icke mjukglödgade stålpulvret utsattes för en reducerande glödgning (slutlig reduktionsglödgning).

Legeringsstålpulver, som användes som råmaterial inom pulvermetallurgin (inklusive förformssmidning och pul- versmidning) har vanligtvis utgjorts av de kända stålen AISI 4600 (0,2% Mn, 2,0% Ni, O,5% Mo), AISI 9400 (0,25% Mn, 0,25% Cr och 0,25% Mo), AISI 8600 (0,2% Mn, 0,5% Ni, 0,5% Cr, 0,5% Mo) och liknande. AISI 4600 har utmärkt press- barhet och formbarhet och dessutom god mekanisk styrka i form av en sintrad kropp men har dåliga värmebehandlings- egenskaper, t ex karburerings- eller uppkolningsegenskaper, härdbarhet och liknande i form av en sintrad kropp. AISI 9400 och AISI 8600 har, när de innehåller mer än 0,20% syre, dessutom dålig mekanisk styrka och dåliga uppkol- POOR QUALITY l0 15 20 25 30 35 447 071 4 nings- eller karbureringsegenskaper i form av sintrad koppar. Dessa konventionella legeringsstålpulver kan icke helt tillgodose de ovan nämnda kraven. ' Legeringsstålpulvret enligt föreliggande uppfinning har framställts för att tillgodose de ovan beskrivna, mot- sägelsefulla kraven och har de mest lämpliga egenskaperna för att kunna användas såsom ett råmaterial, som kan smi- das till ett hög densitet uppvisande stål med en densi- tet nära kompaktdensiteten. Legeringsstålpulvret enligt föreliggande uppfinning innehåller dessutom mangan och krom såsom legeringselement, och därför är legeringsstål- pulvret billigt och utmärkt användbart såsom utgångsma- terialpulver för i kommersiell skala genomförd massprouuk- tion av maskinkomponenter.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig l är ett diagram över sambandet mellan mängden man- gan, krom, molybden, nickel och kobolt i ett stål- pulver och pressdensiteten hos en-av stålpulvret bildad presskropp.

Fig 2 är ett diagram över sambandet mellan mängden kol i ett legeringsstâlpulver och pressdensiteten hos en av pulvret framställd presskropp.

Fig 3 visar ett diagram mellan sambandet mellan den totala kvävehalten i ett legeringsstålpulver och pressden- siteten hos en av pulvret framställd presskropp.

Fig 4 visar ett diagram över sambandet mellan kolhalten i en presskropp och kolhalten i den därav framställ- da sintrade kroppen. ü. V Fig 5 visar ett diagram över sambandet mellan kolhalten och dragbrottgränsen hos en sintrad kropp.

Fig 6 visar ett diagram över sambandet mellan densiteten och dragbrottgränsen hos en sintrad kropp. '- Fig 7 visar ett diagram över sambandet mellan kolhalten i en sintrad kropp och dragbrottgränsen hos den här- dade och anlöpta sintrade kroppen.

Fig 8 och 9 visar diagram över gasuppkolningsegenskaperna hos en sintrad kropp resp en smidd kropp. 'firddïff-àltQÉïrFïLïTïi ..__-......._..~ _ 10 15 20 25 30 35 447 071 5 Fig 10 visar ett diagram över hårdhetsprov med en smidd kropp.

Ett legeringsstålpulver enligt föreliggande uppfin- ning kan framställas genom följande framställningssteg: l) Smältnings- och raffineringssteg (justering av legerings- komEonenter): Ett smält stål framställes av vanliga kända råmaterial enligt en vanlig smältningsmetodik under utnyttjande av en vanlig industriugn, t ex en konverter, en martinugn, en elektrougn, en induktionsugn eller liknande. I detta fall raffineras vanligtvis med slagg. Andra legeringskomponen- ter än syre, kol och tillfälliga föroreningar legeras till råmaterialen för framställning av en stâlsmälta, som har samma komposition som slutprodukten för att man skall få en likformlg textur. Vhídennainlegering måste följande sakförhållanden emellertid beaktas. Vid den slutliga re- duktionsglödgningen för det oglödgade stålpulvret måste syre, som är närvarande såsom ytlig oxid på det icke glöd- gade stålpulvret, avlägsnas från stålpulvret i form av en CO-gas under utnyttjande av på förhand inlegerat kol, och därför måste den i smälta stålet inlegerade kolmäng- den bestämmas i beroende av syremängden även om det icke- glödgade stålpulvrets partikelytor har oxiderats under sprutförstoftningen_ Molförhållandet C/O (total mängd syre i det icke-glödgade stålpulvret) får sålunda icke vara högre än l. Med andra ord måste kolhalten i det smälta stålet tillgodose sambandet |(total mängd syre i icke- glödgat stålpulver) »(12/16) - 0,05] [f (total mängd syre i det icke-glödgade stålpulvret) 0,25} X (l2/16)] i den fundamentala desoxidations- och avkolningsformen för MO + C + M + CO. När mängden kol i det icke-glödgade stål- I ll/\ pulvret är i överskott, beräknat på den totala mängden i pulvret ingående syre, utsättes det icke-glödgade stål- pulvret ånyo för oxidation eller blandas pulvret med ett annat icke-glödgat stålpulver, som har samma komposition som det andra icke-glödgade stålpulvret men som innehåller ett överskott av syre. När mängden kol i det icke-glödgade stålpulvret å andra sidan är alltför låg, beräknat på den i 10 15 20 25 30 35 447 071 6 totala mängden närvarande syre, tillsättes grafitpulver 'eller olja till det icke-glödgade stålpulvret för att därigenom bilda en koltillförselkälla, eller också blan- das ett icke-glödgat stålpulver med ett annat icke-glödgat stålpulver, som har samma komposition som det förra stål- pulvret men innehåller ett överskott av kol. 2) Gjutningssteg för smält stål: Detta förfaringssteg utföres i kombination med det sprutförstoftningssteg, som beskrives i det följande.

Vid detta förfaringssteg gjutes det smälta stålet i en gjutvanna i en inertgasatmosfär, t ex kväve, argon eller liknande eller i en icke-oxiderande atmosfär. Vid detta steg är det nödvändigt att oxidation av det smälta stålet förhindras för att man inte skall erhålla oxidiska inne- slutningar i stålpulvergrundmassan och för att förbruk- ningen av legeringsmetall skall förhindras. Vid detta för- faringssteg justeras halterna av legeringselement såsom d kol, krom, mangan, vanadin, niob, titan, bor, svavel och liknande, vilka inlegeras i relativt små mängder eller ger dåligt utbyte vid smältningen. 3) Sprutförstoftningssteg: Vid detta förfaringssteg bringas det i gjutvannan gjutna, smälta stålet att strömma ut från ett vid gjutvan- nans botten arrangerat munstycke för att strömma ned i en sprutförstoftningstank i form av en pelarliknande, nedåt- riktad ström, varvid höghastighetsvattenstrålar riktas mot den smälta stålströmmen för att sprutförstofta denna och uppdela den i fina pulverkorn, som kyles av det utspruta- de vattnet och annat kylvatten för att därigenom alstra ett vattensläckt legeringsstålpulver. När en lufttät eller väsentligen lufttät sprutförstoftningstank utnyttjas under detta förfaringssteg och sprutförstoftningen utföres i den ovan beskrivna inerta eller icke-oxiderande atmosfären,' kan den mängd kol, som ingår i legeringsstålpulvret, mins- kas. Desoxidations- och avkolningstiden vid det slutliga reduktionsglödgningssteget kan dessutom avkortas, den tota- la syrehalten i det glödgade stålpulvret minskas, instal- lationskostnaden och driftskostnådenihos reduktionsglödg- . a _. '. . ...29 » * ~'*" ' v. -~ _ , ..........._...~__..- ___..................._ .f-x ßylg ßIOO I I 10 15 20 25 30 35 447 071 7 ningsugnen minskas och svårigheterna vid den slutliga re- duktionsglödgningen också minskas. Följaktligen är det nöd- vändigt, att ökningen av mängden syre i stålet under sprut- förstoftningssteget icke orsakas av annat syre än sådant som bildas genom nedbrytning av vattenånga. Det är nödvän- digt att reglera syre- och vätehalterna i sprutförstoft- ningsatmosfären. 4) Avvattnings- och torkningssteg: Vid detta förfaringssteg âtervinnes det ovan beskriv- na, icke glödgade stålpulvret från sprutförstoftningsväts- kan och kylvätskan, avvattnas pulvret och torkas pulvret enligt vanliga kända metoder och i vanliga kända apparater.

Utvinningen av stålpulvret från vätskan och torkningen av stålpulvret utföres vanligtvis vid rumstemperatur under en kort tidrymd, och därför utsättes stålpulvret icke för någon väsentlig oxidering. När en vakuumavvattning utnytt- jas, kommer stålpulvret ibland att oxideras av den utsug- na luften och därför måste vakuumavvattning utföras nog- grant.

Under torkningssteget oxideras stålpulvret ofta till följd av att det med hjälp av en upphettningskälla hålles vid åtskilliga hundra grader Celsius med hänsyn till den kommersiella produktionen av det åsyftade legeringsstål- pulvret. Torkningssteget utföres därför vid en temperatur av högst 200°C i en inert eller icke-oxiderande atmosfär. Även om stålpulvret oxideras under detta förfaringssteg, utgöres de resulterande oxiderna emellertid huvudsakligen av FeO(OH), Fe2O3 oxider inga allvarliga problem vid reduktionsglödgningen. 5) Reduktionsglödgningssteg: Detta förfaringssteg är det viktigaste steget vid framställningen av legeringsstålpulvret enligt föreliggan- de uppfinning. Molförhållandet C/O i det enligt ovan upp- nådda, icke glödgade stålpulvret justeras till högst 1,0, och liknande, och_därför orsakar dessa dvs mängden inlegerat kol i stålet justeras i området |(total mängd syre i icke-glödgat stålpulver) x (12/16) - o,o5|;[{(tete1 mängd syre i det icke giödgeae stålpulvret)- O,25} x (12/l6)¶, och stålpulvret utsättes för induktions- Wšefl Queury 10 15 20 25 30 35 447 071 8 upphettning i en icke-oxiderande atmosfär, som hållas vid en daggpunkt av högst +5°C vid ett reducerat tryck av högst 100 Torr, företrädesvis högst 100 Torr med ett teo- l Torr. Vid denna in- retiskt syrepartialtryck av 2,1 X 10- duktionsupphettning upphettas det icke glödgade stålpulv- ret vid en temperatur av 1000-l40OOC under en tidrymd av åtskilliga minuter till åtskilliga timmar med hjälp av en växelströmskälla med en frekvens av 50 Hz till 500 kHz, varigenom det icke glödgade stålpulvret utsättes för full- ständig glödgning och händelsvis desoxideras, avkolas och denitreras för att alstra en sinterkaka. Denna kaka kyles och pulvriseras för framställning av ett legeringsstål- pulver med en låg syrehalt av högst 0,25%, en låg kolhalt av högst 0,05% och en låg kvävehalt av högst 0,0040%. vriden ovan beskrivna induktionsupphettningen upphet- tas metallpulvret genom Joule-värme, som alstras genom inducerade virvelströmmar i metalldelen av det inre av pulverpartiklarna. Eftersom värmeenergin alstras inuti själva partiklarna, kommer det legerade kolet att snabbt dispergeras i partiklarnas inre för att befrämja reduk- tionsreaktion vid gränsytan mellan kolet och oxidfilmen.

Följaktligen kommer trycket att öka mycket snabbt till följd av gasalstring vid gränsytan, och eftersom utsidan av partiklarna hâlles under vakuum, kommer den vid reduktio- nen alstrade gasen mera speciellt att snabbt frigöras från partiklarnas utsida. I detta fall kommer kväve, som ingår i en fast lösning i partiklarna eller som är närvarande i form av nitrid i partiklarna, att nedbrytas och frigöras.

Ljusbågsurladdningar uppträder dessutom mellan sammanhängan- de partiklar till följd av den virvelströmalstring, som upp- står i metalldelen i det inre av partiklarna, och högtem~ peraturpartier bildas lokalt. Som ett resultat kommer en hög temperatur lätt att uppnås genom induktionsupphett- ningen, men när temperaturen överstiger l400°C, kommer sammanhängande partiklar att i överdriven grad sammansint- ras, och sinterkakan blir svår att pulvrisera.

- Vid reduktion av SiO2 medelst kol vid en reduktions- temperatur av l350°C, har den genom reduktionen alstrade Urx-.u 4' 10 15 20 25 30 35 447 071 9 CO-gasen ett partialtryck av 5,8 x 10 Torr. Av denna re- duktion framgår, att FeO, MnO, Cr2O3, Si02 och liknande lätt reduceras, mflxlegeringsstålpulver, som innehåller niob, bor, titan, volfram och liknande, vilka bildar svår- reducerbara oxider, kan framställas.p Vid detta reduktionsglödgningssteg kan upphettningen av legeringsstâlpulvret ske utan några allvarliga svårig- heter under utnyttjande av vilka som helst konventionella metoder och apparater förutom det ovan beskrivna induk- tionsupphettningssystemet. Vid ett gasreduktionsförfaran- de, vid vilket en reducerande gas, t ex väte, utnyttjas såsom reduktionsmedel och en blandning av reducerande gas och icke-glödgat stålpulver indirekt upphettas för att åstadkomma desoxidation, avkolning och denitrering, får daggpunkten hos den reducerande gasen emellertid icke vara högre än -40°C. Gasreduktionsförfarandet har dessutom föl- jande nackdelar: Kol kan icke avlägsnas till mängder under* en viss lägre gräns i en sådan atmosfär med låg daggpunkt, och dessutom behöver det icke glödgade stålpulvrets kol- halt på förhand minskas till högst 0,20%, företrädesvis högst 0,10%, om man skall erhålla en sänkning av kolhalten i det glödgade stålpulvret till högst 0,05%. Det ovan be- skrivna induktionsupphettningssystemet är därför att före- draga. A Man kan vidare utnyttja ett'förfarande, vid vilket oxider i en inert gasatmosfär direkt reduceras med hjälp av i stâlpulvret inlegerat kol, men när man avser att ut- föra detta direktreduktionsförfarande med hjälp av ett externt upphettningssystem, föreligger olika faktorer, vil- ka begränsar installationer för kommersiell drift. 6) Krossnings- och siktningssteg: Vid detta förfaringssteg utsättes den sinterkaka, som uppnås vid det ovan beskrivna reduktionsglödgningssteget, för kylning och pulvrisering, och det resulterande pulvret siktas till korrekt kornklass och kornfördelning i beroende av den användning, som den slutliga pulverprodukten är av- sedd för. Sinterkakan pulvriseras med hjälp av en konven- tionell stötmalningskvarn. .-;_ POOK QUALITY .gm v! 1 f. f* - I l0 15 20 30 447 071 10 Vid föreliggande uppfinning inlegeras kol i råmate- rialstålpulvret av följande skäl: Kol verkar direkt som ett reduceringsmedel vid reduktionsglödgningen och har dessutom en viktig roll vid smältnings- och raffinerings- stegen, gjutningen av det smälta stålet och sprutförstoft- ningen. När kol är närvarande vid smältnings- och raffi- neringsstegen,är det sålunda icke nödvändigt att strikt välja det skrot, som användes såsom huvudråmaterial, och svarvspân och kokspulver kan utnyttjas. Tillsättningen av kol till råmaterialstålpulvret kan dessutom spara värme- energi vid smältnings- och raffineringsstegen, kan för- hindra det smälta stålet från att utsättas för överdriven oxidation och kan förbättra utbytet av mangan, krom, vana- din, niob, bor, titan och liknande under smältningen.

Under gjutningen av det smälta stålet kan närvaron av kol i stålsmältan minska smältans viskositet och för- hindra avsättning av oxider (FeCr2O3 och liknande), som bildas till följd av sänkningen av det smälta stålets tem- peratur. Igensättning av munstycket på gjutvannan och korrosion av den eldfasta infodringen till följd av adhe- sion av bildade oxider kommer följaktligen att minskas, och det smälta stålet kan bringas att bilda en stabil ström, som utträder från gjutvannan eller -skålen och strömmar ned i sprutförstoftningstanken.

Vid sprutförstoftningen har kolets närvaro i det smäl- ta stålet följande funktion. När högtrycksvatten riktas mot den pelarliknande nedåtriktade strömmen av smält metall för att sprutförstofta denna, alstras CO-gas av det smälta stålet och undertrycker oxidationen av det smälta stålet under sprutförstoftningen. Denna verkan hos kolet synes betydande, när den i stålsmältan inlegerade kolmängden är lägst 0,05%.

I det följande göres en förklaring av rollen för varje enskilt legeringselement i stålpulvret och skälet till be- gränsningen av dc ifrågavarande legcringselementens halter till angivna haltområden.

A) Skälen till att kolhalten är högst 0,05%, kvävehal- ten högst 0,0040% och syrehalten högst 0,25% är följande: 'WL-_ -'; J. 3. poöït CUP-m Y 10 15 20 25 30 35 447 071 ll I ett stål ingår kol vanligtvis i form av en fast mellanrumslösning med kväve för att härda den ferritiska grundmassan. När ett legerat stålpulver pressas i ett pressverktyg för bildande av en rå presskropp kommer, om presstrycket är konstant, en presskropp med högre densi- tet att ha ett lägre kanthållfasthetsvärde, en högre böj- hållfasthet och en mera utmärkt formbarhet. En sintrad kropp, som framställts av en rå presskropp med en hög den- sitet, har följaktligen en hög densitet och kan omvandlas till en maskinkomponent med utmärkta mekaniska egenskaper och hög dimensionsnoggrannhet. När en preliminärt upphet- tad rå presskropp har varmsmitts för framställning av ett stål med kompaktdensitet eller en densitet nära kompakt- densiteten (teoretisk maximidensitet), kan man utnyttja ett lägre smidestryck, när man använder en råpresskropp med högre densitet. Baserat på ovanstående skäl har den eftersträvade legeringsstålpulverkompositionen enligt fö- religgande uppfinning begränsats till ett stålpulver, som i form av airå presskropp, som bildats vid ett press- tryck av 5 t/cm2, har en densitet av minst 6,60 g/cm3 och ett kanthållfasthetsvärde av högst 1,20%.

För att tillgodose det ovan beskrivna förhållandet är det nödvändigt att det legerade stålpulvrets kolhalt är högst 0,05% och dess kvävehalt högst 0,0040%. Efter- som ett smält stål kan raffineras medelst inlegerat kol, kan man vid föreliggande uppfinning framställa ett lege- rat stålpulver, som har en mycket låg halt av inneslutna oxider, och dessutom kommef väsentligen allt i pulvret närvarande syre att befinna sig vid pulvrets yta, och därför är stålpulvergrundmassan icke härdad. Vid förelig- gande uppfinning har syret sålunda icke någon avsevärd inverkan på stålpulvrets pressbarhet och formbarhet. När den i stålpulvret närvarande totala syremängden översti- ger 0,25%, har slutprodukterna i form av sintrad kropp och smidd kropp emellertid låg mekanisk styrka och dåliga värmebehandlingsegenskaper, dvs uppkolningsegenskap, härd- barhet och liknande. Det är föredraget, att legeringsstål- pulvret innehåller lägre mängder kol, kväve och syre, och PÛOR QUALITY _, , sr~.-_ 10 15 20 25 30 _35 447 071 12 vid föreliggande uppfinning är det icke nödvändigt att de- finiera de lägre gränserna för kol, kväve och syre.

Kolhalten i den sintrade kroppen och den smidda krop- pen kan justeras genom att legeringsstålpulvret enligt uppfinningen blandas med grafitpulver. När ett legerngs- stälpulver, som har en så låg syrehalt som högst 0,25% vid föreliggande uppfinning blandas med ett grafitpulver och den resulterande blandningen pressas, formas och sint- ras, kommer kolet att fördelas snabbt och blir kolförlus- ten mycket ringa. Detta faktum innebär, att kol vid fram- ställning av den sintrade kroppen eller smidda kroppen kan noggrant inlegeras i kolpulvret och att den resulterande sintrade kroppen och smidda kroppen får en likformig tex- tur.

B) Begränsningen av kiselhalten till högst 0,10% och aluminiumhalten.till högst 0,01% har följande orsaker: V I det legerade stålpulvret enligt föreliggande upp- finning är det nödvändigt att undertrycka kiselhalten till högst 0,10% och aluminiumhalten till högst 0,01%. När ki- selhalten i ett stâlpulver överskrider 0,10%, kommer den i stålpulvret närvarande mängden syre i allmänhet att öka för bildande av komplexa oxider av mangansilikatserien och att orsaka svårigheter vid desoxidation genom reduk- 'tionsglödgning. Kisel har dessutom en hög härdningseffekt- i fast lösning, och ett stålpulver, som innehâller~mer än 0,10% kisel, har mycket låg pressdensitet och oxideras av vatten eller syre i sintringsatmosfären, vilket orsakar_ _,en extraordinär egpansion av den resulterande sintrade. inktoppen. Det är följaktligen nödvändigt, att kisel helt avlägsnas från stålet under smältnings- och raffinerings- steget, så att det smälta stålet innehåller kisel i en mycket ringa mängd av högst 0,05%. ~ . '_ Aluminiumhalten i legeringsstålpulvret enligt förelig- gande uppfinning måste vara så låg som högst 0,01% av samma skäl som ifråga om kiselhalten. När mer än 0,01% aluminium är närvarande i ett smält stål, kommer munstycket från gjutvannan att igensättas av det smälta stålet, och dess- utom kommer aluminium att företrädesoxideras under vatten- QUALITY 10 15 20 25 30 35 . . ......._v_._.-m~-----.-.-v_.-_f-»-~_- _ 447 071 13 sprutförstoftningen, reduktionsglödgningen och sintringen, så att den sintrade kroppens och den smidda kroppens me- kaniska egenskaper försämras.

C) Begränsningarna av manganhalten till 0,35-1,50% och kromhalten till 0,2-5,0% har följande orsaker: Mangan och krom är väsentliga element för att för- bättra de mekaniska egenskaperna hos järn och stål och är de grundläggande legeringselementen i den sintrade kroppen och i den smidda kroppen. Mangan är sålunda ett av de mest effektiva legeringselementen för att förbättra stålets härdbarhet. Förbättríngen av stålets styrka genom inlegering av mangan beror på manganets förmåga att verka härdande i fast lösning och beror på mangankarbidens sfä- roidiseringseffekt vid en värmebehandling, t ex lägtem- peraturanlöpning eller liknande. När manganhalten i ett stål är högre än 1,50% kommer en stor mängd oxid emeller- tid att bildas under vätskesprutförstoftningen, och det reducerade och glödgade stålpulvret har benägenhet att innehålla en stor mängd syre. Av detta skäl ökas stål- grundmassans styrka med hjälp av mangan för att öka stål- pulvrets hårdhet och sänka“dess pressdensitet. Mera spe- ciellt har mangan en hög inverkan på pressdensiteten, och när mer än l,50% mangan inlegeras i stålet, kan man icke uppnå en rå presskropp med en pressdensitet av minst 1,60 g/cm3 vid ett presstryck av 5 p/cmz. Sam- tidigt gäller att sintrade kroppar och smidda kroppar ofta behöver utsättas för mekanisk bearbetning, t ex borr- ning, hyvling, gängning, ytslipning och liknande till följd av dimensionsnoggrannheten hos de sintrade eller smidda kropparna eller till följd av oundvikliga förhållanden. I detta fall kan bearbetbarheten förbättras genom att svavel sättes till stålet. Följaktligen sättes svavel vanligtvis till smält stål i en mängd av 0,05-0,25%. Det är emellertid föredraget att sätta 0,05-0,10% svavel till smält stål för att icke försämra det resulterande legeringsstålpulvrets pressbarhet. Baserat på ovanstående skäl är det nödvändigt att använda mangan i en mängd, som är åtminstone mer än 3 ggr så stor som mängden svavel. Den nedre gränsen för den PÖÛR QÜÄLITY H10 15 20 25 30 _35_. 447 071 14. effektiva mängden mangan för förbättrande av egenskaperna hos det sintrade stålet eller pulversmidda stålet genom häraning/anlöpning är o , 35% . i a Krom användes ensamt eller i kombination med ovannämnt mangan, och kromet förbättrar härdbarheten, den mekaniska styrkan, oxidationsmotståndsförmågan och nötningsmotstånds- förmågan hos den sintrade kroppen. Krom är dessutom ett oumbärligt element vid värmebehandlingarna, t ex karbonit- rering och liknande, av den sintrade kroppen; Det uppkola- déhskiktet förbättrar styrkan, oxidationsmotståndsförmå- gan och nötningsmotståndsförmågan hos den sintrade kroppen, och det icke uppkolade skiktet förbättrar härdbarheten,~ styrkan och segheten hos den sintrade kroppen. I detta fall är 0,2% krom den lägsta effektiva krommängden för karbonitrering. Kromets karbonitreringseffekt ökar också, när mängden i stålet inlegerat krom ökar, men vid mer än 570% krom i stålet kommerudet resulterande stålpulvret att vara hårt till följd av kromets effekt att verka här- dande i fast lösning, och samtidigt är pressdensiteten hos råa presskroppar av ett sådant legeringsstålpulver låg.

D) Begränsningarna av molybdenhalten till 0,1-7,0% och vanadinhalten till 0,01-l,0% har följande orsaker: Molybden är mycket effektivt för att sänka den kri- tiska kylningshastigheten för den sintrade kroppen, lik- 'som gäller för mangan och krom, och är mest effektiv för att öka härddjupet, för att avlasta anlöpningssprödhet och för att förbättra högtemperaturstyrkan hos den sintra- de-kroppen_ Molybden uppvisar dessa.effekter vid använd- ning av en mycket ringa mängd molybden. Det har genom experiment visat sig, att det nedre gränsvärdet för en effektiv mängd molybden för förbättrande av den sintrade kroppens härdbarhet är 0,10%, och ett reducerat och glöd- gat stålpulver, som består av 0,42% mangan, 4,53% molybden och resten järn och föroreningar, har en anmärkningsvärt hög densitet av 6,70 g/cm3 hos den råa presskroppen vid ett presstryck av 5 t/cmz: Ett legeringsstålpulver, som innehåller mer än 7,0% molybden, har emellertid benägen- het att ha sämre pressbarhet. g poøàzouinffïå _a ._:-__-»Å _-. ._ - m, ._ -- w. 10 15 20 25 30 35 447 071 15 Vanadin är effektivt för att förbättra den sintrade kroppens högtemperaturstyrka och omvandlas till karbid, vilket ger den sintrade kroppen en nötningsbeständighet.

Dessa effekter förbättras än mera, när vanadin användes tillsammans med krom och molybden. Den sintrade kroppens dragbrottgräns vid hög temperatur ökar i motsvarighet till enmökning av mängden tillsatt vanadin. Ett legeringsstål- pulver, som har en vanadinhalt av över l,0% har emeller- tid dålig pressbarhet, och därför ligger ett optimalt vanadinhaltområde i stålpulvret vid 0,0l-l,0%.

E) Begränsningarna av borhalten till högst 0,02%, nickelhalten till 0,2-5,0%, kopparhalten till 0,2-2,0%, kobolthalten till 0,2-l0,0% och niobhalten till högst 0,10% har följande orsaker: Dessa element sättes till ett legeringsstålpulver med den ovan beskrivna, grundläggande legeringskomposi- tionen enligt de ovannämnda komponenterna A-D för att vid användning av en lämplig mängd av elementen förbätt- ra värmebehandlingsegenskaperna, t ex härdbarheten, kar- bonitreringen och liknande, och oxidationsmotståndsför- mågan, nötningsmotstândsförmågan och andra egenskaper vid hög temperatur utan att pulvrets pressbarhet försämras.

Koppar förbättrar kraftigt härdbarheten och ökar kraftigt härddjupet genom den samtidiga närvaron av kar- bidbildande element, t ex mangan, krom, molybden och lik- nande. Koppar befrämjar grafitering i likhet med_nickel men tjänar samtidigt till att förlänga den tidrymd, som erfordras för att starta perlitbildningsreaktionen, och förbättrar härdharheten. För att förbättra härdbarheten erfordras mer än 0,20% koppar, men när legeringsstålpulv- ret innehåller mer än 2,0% koppar, är stålpulvret hårt och har dålig pressbarhet.

~~~ Nickel förstärker ferrit och förbättrar ferritens seghet samt förbättrar styrkan och korrosionsmotstånds~ förmågan vid hög temperatur. En nickelmängd av 0,2% är effektiv för att förbättra härdbarheten, och när den inlegerade mängden nickel ökar, ökar högtemperaturstyrkan.

När den inlegerade mängden nickel överstiger 5,0%, kommer 10 15 20 25 30 35 0447 071 16 denna effekt emellertid icke att förbättras utan i stället försämras pressbarheten.

Kobolt försämrar härdbarheten, men en tillsättning av en liten mängd koppar till legeringsstålpulvret kan ge en tillfredsställande hög härdbarhet åt den resulterande, sintrade kroppen. När kobolt sättes till legeringspulvret tillsammans med karbidbildande element, t ex krom, molyb~ den och liknande, ökas den resulterande, sintrade kroppens oxidationsmotståndsförmåga och högtemperaturstyrka. Ko- bolt löses i ferriten, men kobolt orsakar inte ferritgrund- massan och därför försämras stålpulvrets pressbarhet icke så mycket. Kobolthalten i legeringsstålpulvret enligt fö- religgande uppfinning är följaktligen företrädesvisi 0,2-l0,0% med hänsyn till korrosionsmotståndsförmågan mot bly, oxidationsmotståndsförmågan och kommersiella ändamål.

Bor och niob är effektiva för förbättring av härdbar- heten genom att användas i en liten mängd, och därför kan mangan, krom och molybden insparas. Användningen av bor och niob gör det dessutom möjligt att utföra nitrerings- reaktionen utan att försämra uppkolningsegenskaperna. An- vändningen av mer än 0,02% bor eller mer än 0,10% niob 7 ger inte någon förbättring av härdbarheten och uppvisar ej heller någon nitreringseffekt. Följaktligen har den övre gränsen för borhalten satts vid 0,02% och för niobhalten vid 0,10% vid utövande av föreliggande uppfinning.

Uppfinningen skall i det följande närmare belysas med några utföringsexempel, som emellertid inte får anses vara begränsande. "r -Alla de i exemplen angivna legeringsstålpulvren fram- ställdes enligt ovan beskrivna vätskesprutförstoftnings- och reduktionsglödgningsstegen. Sålunda smältes och raffi- _ nerades först en stålsmälta, som hade en eftersträvad le- geringskomposition, och denna stålsmälta göts i en på för- hand upphettad gjutvanna, så att det smälta stålet kunde flyta ut från ett munstycke, som var anordnat vid bottnen av gjutvannan och som släppte ut en smält, pelarliknande, nedåtströmmande metallstråle med en diameter av 6-20 mm i en sprutförstoftningstank. Högtrycksvatten sprutades med u- 10 l5 20 25 30 35 447 071 17 ett övertryck av 30-180 kp/cmz mot den pelarliknande, ned- åtriktade metallstrålen för att sprutförstofta och kros- sa denna. Vid den ovan beskrivna behandlingen utfördes gjutningen av det smälta stålet och sprutförstoftningen i en kvävgasatmosfär med en syrekoncentration av högst 0,4 vol%. Det utvunna pulvret avvattnades och torkades, medan det hölls väsentligen fritt från syre under utnytt- jande av en kvävgasatmosfär, så att ett icke-glödgat stål- pulver erhölls. Detta icke glödgade stålpulver utsattes för en reduktionsglödgningsbehandling vid de i tabell l angivna reduktionsglödgningsförhållandena, varigenom det icke glödgade stålpulvret desoxiderades, avkolades och denitrerades.

Betydelserna av de angivna reduktionsglödgningsför- hållandena i tabell l är följande: Förhållande V: Förhållande B: vakuuminduktionsupphettning upphettning vid 1ooo°c under 2,5 h i en ammoniaknedbrytningsgas, som hade en daggpunkt av 0-l0°C i en bältugn upphettning vid 1ooo°c_ under 2,5 h i renat väte.

Förhållande H: Den resulterande sinterkakan pulvriserades med hjälp av en stötkvarn och siktades sedan för att uppnå ett glöd- gat legeringsstålpulver (exemplen l-2l anger stålpulver en- ligt uppfinningen, medan exemplen 22-29 anger jämförelse- -stâlpulver).

Den kemiska analysen, kornstorleksfördelningen, pul- verdensiteten och fluiditeten hos de uppnådda stålpulvren anges i tabell l. Legeringsstålpulvret blandades med 1% zinkstearat såsom smörjmedel och pressformades vid ett tryck av 5 t/cmz enligt "Test method of compressibility of jmetal_powder", definierad i JSPM standard l-64 utan att pressformens innervägg smordes för framställning av en rå presskropp, och den råa presskroppens densitet mättes.

Dessutom bestämdes den råa presskroppens kanthållfasthet enligt "Rattler test for metal green compact", definierad i JSPM standard 4-69. Den råa presskroppens densitet och kanthållfasthet anges också i tabell l.

Pöfiië cvaíaw 10 15 20 25,0 30 447 071 18 I efterföljande tabeller anges kornstorleksfördelning med hjälp av siktangivelser i mesh. Angivna kornklasser har följande ungefärliga motsvarigheter i metriska enheter: mesh 60/80 so/loo 1001150 150/200 200/250 250/325 <32s unn 246-175 175-147 147-104 104-76 74-61 61-43 <43 Av tabell l framgår, att alla legeringsstålpulver en- ligt föreliggande uppfinning hade en kolhalt av högst 0,05%, en kvävehalt av högst 0,0040% och en syrehalt av högst 1 3 hos den 0,25% och hade en pressdensitet av minst 6,60 g/cm råa presskropp, som bildas vid ett presstryck av 5 t/cmz.

' Fig l visar ett diagram av sambandet mellan mängden av vardera mangan, krom, molybden, nickel och kobolt, som är grundläggande legeringselement i ett stålpulver enligt föreliggande uppfinning, och densiteten hos en rå press- kropp av detta stâlpulver.

Fig 2 och 3 visar resultatet av mätningar av kolhal- tens och den totala kvävehaltens inverkan på legeringsstål- pulvret och den densitet, som en därav framställd press- kropp har, när kolhalten och den totala kvävehalten i le- geringsstâlpulvret enligt exempel 10 varieras.

Av figur 2 och 3 framgår, att det för att man skall 'uppnå ett stâlpulver, som ger en rå presskropp med en den- sitet av minst 6,60 kg/cm3 vid ett presstryck av 5 t/50 cmz, är nödvändigt att legeringsstâlpulvret innehåller högst l¿§% mangan, högst 5,0% krom, högst 7,0% molybden, högst 5,o% nièkéi, högšc 10,6%'kQbo1t och dessutom högst o,o5% kol och högst 0,0040% total svavelhalt.

Följande tabell Ä anger sambandet mellan den totala kvävehalten och kanthållfastheten hos presskroppar, som framställts av legeringsstålpulver enligt exemplen 10 och 12, vilka skiljer sig från varandra i fråga om manganhal- ten. I samtliga fall pressformades stålpulvret under olika formnings- och presstryck.

PQOR QUALITY 447 Û71 19 000.0v 000.0 1 - - - 00.0 00.0 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0000.0 000.0 00 000.0., 000.0 - - - - - 00.0 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 00 000.0w 000.0w - - - - - 00.0 - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 :00.0 000.0 00 000.0 000.0 - - - 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 00 000.0.v. 000.0w - - - - 00.0 00.0 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 00 000.00. 000.00. - - - - 00.0 00.0 - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 00 0% 000.00. 000.00. - - 00.0 - - - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 0 000.00. 000.00 - - - - - - 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 0 000.0w 000.00. - - - - 0.0.0 - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 0 m 000.0w 000.0.v. - - - - 00.0 - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0000.0 000.0 0 000.0w 000.0w - - .. - 00.0 - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0000.0 000.0 0 000.0w 000.0w - - - - 00.0 - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0000.0 000.0 0 000.0.v. 000.0.w - - 1 - 1 00.0. - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 0 000.0.v. 000.0w - - 1 - - 00.0 - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 00000 000.0 0 .m 000.0w 000.0 - - - - - - - 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0000.0 000.0 0 000000000 »MT 02 .0 00 00 0: .ü 02.. 0 0 0: 00 0 00000080 0 00000900 __ Qufiå 000000000 00000030 0- 000010000000.

Poor: QUALITY 447 D71 20 200.0v 000.0 - - - - - 00.2 02.0 - 000.0 000.0 02.0 020.0 000.0 00000 020.0 00 200.0v 000.0 - - - - - - 00.0 00.0 000.0 000.0 00.0 000.0 000.0 0020.0 020.0 00 .mn 200.0w 200.0w - - - - - 00.0 00.2 - 020.0 020.0 00.0 000.0 000.0 0200.0 02.0 00 200.0w 200.0w - - - - - 00.0 00.0 - 000.0 020.0 00.0 020.0 000.0 0000.0 000.0 00 200.0w 200.0w - - - 00.0 . - - - 20.0 000.0 02.0 000.0 000.0 0200.0 000.0 00 . W w 200.0.v. 200.0w - - - - - 00.0 - - 020.0 020.0 00.0 000.0 002.0 00000 220.0 00 200.00. 200.0w - - - - - - 00.0 - 020.0 000.0 20.0 200.0 000.0 000.0 00.0 00 200.0w 200.0w - - - - - - 00.0 - 200.0 .00.0 00.0 020.0 000.0 000.0 02.0 00 200.0 200.0. mwäm - - - 00.0 00.2 - 020.0 000.0 00.0 020.0 002.0 00000 020.0 20 .w 200.0 200.0 000._0.m - - - 00.0 02.2 - 020.0 000.0 00.0 000.0 020.0 00000 020.0 00 m 200.0w 200.0.v. - - - - - 00.0 - - 020.0 000.0 00.0 020.0 002.0 0200.0 000.0 02 .I 000.0 000.0 - - - 00.0 00.0 - 00.2 00.2 000.0 020.0 02.0 020.0 002.0 00000 000.0 02 .mm 200.0w 200.00.. - - 00.0 - - 00.0 00.0 - 020.0 020.0 02.0 000.0 020.0 00000 020.0 02 .W 200.0v 000.0 - - - - - 00.2 02.0 - 000.0 000.0 02.0 020.0 002.0 02000 020.0 02 0.... 0520 03.0 å .0 > 8 ...0 0: ä 22 0 0 š 20 0 220200000 0 2000000 300353. 90.2 00220.. 02.0 05mm 0- 3 2 220000 ,__....__..._,,____.í..__._.______._....

Pen: çgqzånlfl ß .XW t. 447 071 21 å @@.o ~@.@ fl.~H m.@ @.mH w.Hm w.@H @.@ ~.H H.H~ «@.~ mä 90.0 H@.@ @.«N «.~H ~.@H @.m~ m.«H o.m «.o @.w~ om.~ «H m@.° @@.@ ~.@H @.°H ~.@~ «.@N @.«fi @.~ H.Q H.«N «ß.~ »H > . 1 ßm.o HQ.@ >.w n.~H ß.m N.H~ o.m~ @.~H N.m~ @.<~ ~°.m NH m _ ~m.o ~@.@ ß.@ ~.HH «.~H m.w~ m.~N N.HH ß.m m.- H@.~ HH m. w wß.o @Q.@ m.ß m.oH H.@ «.- w.- ~.~H o.HH >.HN wo.m OH M A Ä m0.= ß@.@ <.o~ m.°H fi.m~ ~.@N N.~H m.ß m.o ~.«~ «ß.~ Q w B mo.. m@.@ _.m~ a.m. «.- w.m~ «.H_ ~.m ~.c ~.m~ ~@.~ w W .llíåz -..I s w_._ =;.@ =.;~ u.=_ =.- @.- w.m_ m.< m.= _.m~ _~.~ ß M m Å llliritwvalafas! a wo.H @@.@ «.mH N.fi~ @.@~ m.>~ w.wH w.@ >.Q w.«~ °ß.~ 0, Mw _ u mm.° @@.@ m.@H <.HH m.mH @.>~ o.wH m.@ m.° HWQN _ no , fi>.° mß.@ w.vH m.m @.NN w.ß~ «.mH >.m «.o w.mN >m.~ « W w@.o ~@.@ @.wfi @.»H «.H~ >.w~ w. > A o@.o w@.@ @.@H m.oH o.°~ ~.m~ ~.mH ~.ß w.. ~.m~ @@.~ N m A wo.H ow.@ m.o~ m.~H m.>H ~.H~ m.w~ H.w N.o <.@H mw.m H wdflc æv m~Eu\wv |wwoWw uwfiuwmw uwu mwmv m~m\Qm~ om~\oQ~ Qo~\omH omH\ooH °°H\ow ow\o@ Aw om\mv ^flsU\wv Imnmflu lfiflmßunmz Ifiwcon Hmmåmxm = W Nux@>V Anmmev uwu uwuflvcww Lfl w x Éoïwmwpm mm .cfåøwåwwxïpouwupow LUÉÉ Lwfism Hnfinvflfiflmnma QUALITY Póön* 22 447 Û71 .1 a wwó mmó Nám Hdfi máfi Náfl od cin .S HJN wmd mN N . wßó omó mdfi wá 52 wawm oófl må Náw oßá wN www N m e. mwó Nmá wóm mdw. 0.2 m4: few mi. Nä oåw woá S 3 T.. m mad omó odw md oáw oàw .N22 mä min oáw wmá ow .__-Hm _ m Å ma _ mmo än mmm ßofi vmfi ßww ß: No wfl www omw mN .wšwu _ V.. _ ÉÅ wmé m6 wófi oófi oåm méw m.m fo. mófl mïm vw I 2 _ w tu ïïo ANÅU m.mm oáfl iom »ÉH .oš m5 nu oóm wmš mN vi , 2.0 Sfø .HS 92 92 m4: m: ~¿ .S 53. Ka NN Q + moo Hwø mmfl ooH Nm www mä wofi mn m3 mom HN m. O > 3 mkflo med m.o Nää md mëum gm." »INH wéfi oÅN Éïm om m. m. . _ . . n u . + 86 Nfc mám Náfi .Tmfi ïwfi Náfi Nå .Ü wáw .Sá 2 WW . 1 . m I. n . ÉJ Qwá ïmfl mšfi 0.3 oów .wšw vd .S Tow wmä 3 _ f U 1 è Hmó ood o.wH oÅN Nå." nå: máfi mé ...ß oéw ooim Én qwmwæ > .l w 2.5 36 .N13 #23 máfl få Náfi fw oá wám oaá 2 am.. ._ wfiø å fimeu hä 195% äfimfi ä» ä? wïuawfl S308 C332 312: oâäw 039. n.. C33 feïä 195.5 lfiflmsucmzfflflwcua , Hwmëmxm Lävå ¶ 1 w sååå Såå . umäëï. mmohšmwmum mm , wnfløflmwummmxwflnoumuuox uuuflwwnflm .LP/Ham _ TSV. S25 . 447 071 23 Tabell 2 N (total) _¿ Exempel PreS¿_ (ppm) 8 11 48 108 JJS 748 tryck (armé) 3 sprack sprack sprack sprack sprack sprack 4 1 . 13 0 . 85 sprack sprack sprack SPfaCk 10 5 0.78 0.58 0.82 1.15 SPrack sprack 6 0.60 0.44 0.48 0.52 0.62 sprack 7 0.50 0.37 0.40 0.41 0.45 SPfaCk 0 N (total) 17 _00 Exempel' Press- (ppm) 8 24 46 -0 3 tryck Ct/cmz) \\\ 3 sprack sprack sprack sprack sprack 4 1 . 19 1. 20 sprack sprack sprack 12 5 0.85 1.03 1.15 sprack sprack 6 0.54 0.58 0.60 0.73 V sprack' 7 0.33 0.40 0.52 0.50 0.62 men QUALITY 441 011 24 Tabell 3(a) Síntrade Dragbrottgräns kroppens (kv/4002) Exempel densitet _ _ H 4440 31:12:38 :zzäfiâ 1:13?- 1 6.68 24.6 52.2 2 6.61 44.4 95.5 5 6.69 49.4 91.5 4 6.65 46.1 69.4 G 5 6.54 52.4 54.1 _? 6 6.55 50.2 51.5 zâ 7 6.59 41.8 52.4 å 8 6.69 52.2 61.2 E? 9 6.68 50.8 58.4 É 10 6.60 44.2 15.5 å 11 6.62 41.8 15.8 g 12 -6.56 54.4 10.1 .ä 15 6.64 26.5 58.2 3 14 6.10 58.6 11.0 15 6.10 _ \51.5 68.8 16 6.66 61.8 .11.9 11 « 6.68 69.9 89.0 18 6.58 46.5 12.2 _ 19 6.54 5214 54.1 20 6.60 45.8 16.6 21 6.58 45.5 80.3 447 071 25 Tabell Hb] Síxltrade DTUEÜYOUïFšTÉÅUS kroppens, (kP /mmq Exempel densitet , __ 3 Sintrad _ Smtrad varma-_ Lg/ cm ) kropp behandlad kropp 22 6 . 65 41 . 9 84 . 4 23 6 . 67 42 . 5 81 . 0 24 6 . 60 48 . 8 50 . 2 Sf-ÉQPU-IVGTT 25 6.64 24.0 26.6 enllgt jämförelse 26 6.60 33.0 62.3 exempel W 27 6 . 51 39 . 8 74 . 4 28 6 . 64 - 36 . 8 68 . l 29 6 . 52 . 62 . 5 65 . 4 PO 'wjfg 'r =_; -,..~ “=." 447 071 26 wflfififlhvfluwflfl .T S H un U Omm mån? wdwnmwwflmäuoø Gm mmvummu: krona mwuuš wflgw :mäëwo ooooo So o. 3 Eßfl|2uw< w wdwnvumswwfle + ANH "Hmfiuømuom . . :H36 nfiåoxmmsmmw s m x U omm So o S... o S o Too "wooâooow uoošmuoooo moo.o wwo.o oH.o .Tßofi Ûwmu ucwv mmonx _. m .. . . . wcficfihxumdfl _ wwwšm mïèöfi äoo o 2 o m oï F20 Ä N x Pol. :woäooooo . omoâooo Howo ßæmo :fo cow wuwømumsmwflo + ^Nmw.o.”.om.mu=uuon -Så :Éåooowwo o m x o omo mooo oooo ofio ïoï "ooooošow âäfiwoooo :mumumwv wdflfiflhxu 5 u . . ~ W .m .T . mïåoï o o S. o o ä o N x uno: . äfiooofioo. . . . mmouk wvflnum flov o www o ua o m.©m wøfidwumsmfifio .T . fia 2 x u ooo A.

So o oooo So ooo o m xøooooo “woošomo nå o u .fimnlo .om QN :oowàowxv :wwcmåflmnnww wwøfl Hvdwnunmënmï oxuhum muumfinsnmwcmmub ømonx wwwäm nuuomßwmnn soc :wwøwafloxmmn |>oum o Zoom fguzanïfrï ïš o .agg (Il l0 20 25 30 35 447 071 27 Av tabell 2 framgår, att när legeringsstålpulvret har en manganhalt inom ramen för uppfinningen och en total kvävehalt av högst 0,0040%, kan det pressas till en rå presskropp med hög styrka.

För att framställa en sintrad kropp med förbättrad seghet och förmåga att användas för praktiska ändamål, utnyttjades ett legeringsstålpulver med samma komposi- tion som legeringsstålpulvret enligt exempel 10, bort- sett från att syrehalten varierades, och detta stålpul- ver blandades med en given mängd grafitpulver, varefter den resulterande blandningen pressformades till en rå presskropp, som sedan sintrades till en sintrad kropp.

Därefter undersöktes sambandet mellan kolhalten i den råa presskroppen och kolhalten i den sintrade kroppen.

De uppnådda resultaten visas i fig 4. Av denna figur fram- gär, att när kolhalten i ett utgângspulver är högre, blir förlusten av kol under sintringen större. Kolutbytet och noggrannheten hos utbytet under sintrings- och smidnings- stegen är mycket viktiga för framställning av maskinkom- ponenter och är en av de egenskaper, som kräves hos ett stålpulver enligt föreliggande uppfinning, sett ur eko- nomisk synvinkel. Fig 5 visar sambandet mellan kolhalten och dragbrottgränsen hos en sintrad kropp. När de resul- terande sintrade kropparna har samma kolhalt kan man av fig 5 konstatera, att ett utgângsstålpulver med en låg syrehalt förbättras mera vid sintringen av angränsande partiklar än ett med hög syrehalt. Fig 6 visar ett samband mellan densitet och draghållfasthet hos en sintrad kropp.

Eftersom densiteten hos en sintrad kropp är proportionell mot kroppens draghållfasthet (såsom ses av fig 6), krä- ves stålpulver med utmärkt pressbarhet. Fig 7 visar ett samband mellan kolhalten i en sintrad kropp och dragbrott- gränsen hos en härdad, anlöpt, sintrad kropp. Av fig 7 framgår, att den av legeringsstålpulvret enligt uppfin-p ningen framställda, sintrade kroppens seghet kan förbätt- ras mera genom värmebehandling.

De sintrade kroppar, som utnyttjades vid de i fig 4-7 angivna experimenten, framställdes på följande sätt: Ett 10 15 20 25 30 35 447 071 28 legeringsstålpulver blandades med en given mängd grafit- pulver och 1% zinkstearat, och den resulterande bland- ningen pressades till ett dragbrottprovstycke (rå press- kr0pp), som hade en densitet av 6,50-6,70 g/cm3, allt enligt definitionen i JSPM standard 2-64. Provstycket sintrades vid ll50°C under l h i vätgasatmosfär för framställning av den sintrade kroppen. Denna sintrade kropp värmebehandlades på följande sätt. Den sintrade kroppen härdades vid 870°C under l h och släcktes i olja, anlöptes vid l70°C under 2 h i olja och kyldes sedan i luft.

Vart och ett av legeringsstålpulvren i tabell l blan- dades med 0,8% grafitpulver och l% stearinsyra, och den resulterande blandningen pressades till ett dragbrott- provstycke med en densitet av 6,50-6,70 g/cm3 enligt JSPM standard 2-64, och detta provstycke sintrades och värmebehandlades enligt ovan angivna förhållanden. I tabell 3 angives dragbrottgränsen hos dessa sintrade kroppar och värmebehandlade kroppar.

I det följande göres en förklaring till resultaten av de olika experiment, som utförts med hjälp av legerings~ stålpulver med samma komposition som stålpulvret enligt exempel 10, bortsett från att syrehalten varierades.

Hänvisning sker till fig 8-10.

Fig 8 och 9 visar gasuppkolningsegenskaperna hos en sintrad kropp resp en smidd kropp. Gasuppkolningen utför- des genom att en sintrad kropp med en densitet av minst 7,20 g/cm3 eller en smidd kropp med ett densitetsgrad av minst 99% upphettades vid 930°C under l h vid en kol-_ potential av 1%. Av fig 8 och 9 framgår, att ett effek- tivt uppkolningsdjup för erhållande av en Vickers-hårdhet av 513 i en sintrad eller smidd kropp varierar kraftigt i beroende av syrehalten hos den sintrade eller smidda kroppen. I fråga om den sintrade kroppen blev det effek- tiva uppkolningsdjupet 1,06 mm, när syrehalten var 0,080%, och 0,40 mm, när syrehalten var 0,33l%. I fråga om den smidda kroppen konstaterades, att det effektiva uppkol- ningsdjupet blev 0,84 mm och var lika med uppkolnings- o r i i Pookf QUALITY 10 15 20 25 30 447 071 29 djupet för ASCM-l7H (götstål), när syrehalten var 0,080%, men blev endast 0,53 mm, när syrehalten var 0,33l%.

Den smidda kroppen utsattes sedan för en härdnings/an- löpningsbehandling eller för en uppkolande härdnings/an- löpningsbehandling. I tabell 4 angives draghâllfast- heten hos de på detta sätt behandlade, smidda kropparna.

Den vid experimenten enligt fig 9 utnyttjade smidda kroppen utsattes för ett Jominy-hårdhetstest enligt vad som anges i standarden JIS G 0561, och de uppnådda resul- taten visas i fig 10. Vid detta test utfördes normalise- ring vid 925°C och härdning vid 925°C, och kolhalten in- ställdes på 0,16-0,17%, vilket motsvarar kolhalten hos ett sätthärdat stål. Av fig 10 kan konstateras, att en smidd kropp, som framställts av ett legeringsstålpulver med en syrehalt av 0,22% enligt föreliggande uppfinning, har en högre härdbarhet vid den lägre gränsen för H-ban- det hos ASCM-l7H (götstâl), och härdbarheten hos en smidd kropp, som framställts av ett legerat stålpulver med en syrehalt av 0,40l%,är mycket dålig. Följaktligen har le- geringsstålpulvrets syrehalt icke en allvarlig inverkan på pulvrets pressbarhet, men syrehalten i en sintrad eller smidd kropp har olika allvarlig inverkan på kroppens egen- skaper, och därför finns naturligt en viss övre gräns för syrehalten i legeringsstålpulvret, och denna gräns är 0,25%.

Såsom beskrivits ovan har ett legerat stâlpulver, som framställts genom vätskesprutförstoftning och en därefter följande reducerande glödgning enligt föreliggande upp- finning, låga kol-, kväve- och syrehalter och utmärkt pressbarhet och formbarhet vid pressformning i en form och dessutom utmärkta uppkolningsegenskaper och härdbar- het hos den råa presskroppen.

PGOR QUALITY

Claims (1)

1. 447 071 30 PATENTKRAV Sprutförstoftat legerat stålpulver med utmärkt pressbarhet och formbarhet i pulverform och med utmärkt härdbarhet och uppkolningsbarhet i form av sintrat stål och plastiskt bearbetat stål, vilket stålpulver i form av en av pulvret genom pressning vid 5 t/cmz framställd rä presskropp har en densitet av minst 6,60 g/cm3 och ett kanthållfasthetstal av högst 1,20%, k ä n n e - t e c k n a t därav, att pulvret, räknat efter vikt, innehåller minst ettdera av legeringselementen 0,35-1,50% mangan, 0,2-5,0% krom, 0,1-7,0% molybden och 0,01-l,0% vanadin och innehåller minst ettdera av legeringselemen- ten högst 0,02% bor, 0,2-5,0% nickel, 0,2-2,0% koppar, 0,2-l0,0% kobolt och högst 0,10% niob samt innehåller högst 0,10% kisel, högst 0,01% aluminium, högst 0,05% kol, högst 0,0040% kväve och högst 0,25% syre, varvid resten är järn och föroreningar. PooR QUALITY" i*