SE468466B - Jaernbaserat pulver och noetningsresistent varmhaallfast komponent framstaelld av detta samt saett att framstaella komponenten - Google Patents

Description

20 25 30 35 468 466 2 Sintringen utföres vid dessa temperaturer för att till- räcklig mängd smältfas skall erhållas och därmed krympning till den erforderliga höga tätheten ske.

Utnyttjande av kända kombinationer av legerings- ämnen medför att framställningen av en färdig komponent, alltifrån glödgning till sintring, blir omständlig och dyr. En noggrann reglering av sintringstemperatur och kolhalt krävs således för att tillräckligt hög täthet skall erhållas i det sintrade materialet. De använda sintringstemperaturerna utesluter också att sintringen utföres i en bandugn, vari sintringstemperaturer över ll50°C normalt ej kan uppnås. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett järnbaserat pulver, vilket möjlig- gör en enkel och relativ billig framställning av nöt- ningsresistenta och varmhållfasta komponenter genom pulverpressning och sintring.

Speciellt skall sintringen kunna utföras i en band- ugn, dvs vid lägre temperaturer än ungefär ll50°C.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att det järnbaserade pulvret utöver Fe endast innefattar 3-l5 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden av Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%; 0,2-1,0 vikt-% P; 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 vikt-% av Cr, V och/eller Co.

Företrädesvis innehåller pulvret inget eller endast en ringa mängd av Cr och V, som är oxidationskänsliga.

Maximalt skall den totala mängden av Cr och/eller V vara mindre än 2 vikt-% och helst mindre än l vikt-%.

I en föredragen komposition innefattar pulvret 0,7-1,3 vikt-% C, gärna dock minst den mängd som är erforderlig för bildande av karbider med ingående mängd av Mo och W. Vidare kan P ingå i form av en fosforföre- ning, lämpligen en järnfosfid och allra helst Fe3P.

Slutligen kan mängden Mo vara 5-14 vikt-% och mängden W vara 5-16 vikt-%, varvid den totala mängden av Mo + W skall ligga i området 5-16 vikt-%. 10 20 25 30 35 468 466 3 Tack vare innehållet av P har det uppfinningsenliga pulvret visat sig kunnat smältfassintras vid de tempera- turer som normalt användes vid sintring i bandugn. Det sintrade materialet uppvisar även snabbstålsliknande egenskaper trots fullständig eller väsentligen fullständig frånvaro av Cr och framförallt V, som är känt för att öka värmebeständigheten hos det sintrade materialet.

Uppfinningen syftar även till att åstadkomma en pulvermetallurgiskt framställd komponent och detta upp- nås genom att komponenten utöver Fe innefattar endast 3-15 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden av Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%, 0,2-1,0 vikt-% P, 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 vikt-% av Cr, V och/eller Co.

Genom uppfinningen åstadkommes slutligen ett sätt att pulvermetallurgiskt framställa järnbaserade kom- ponenter, vilket sätt kännetecknas därav, att ett järn- baserat pulver utnyttjas, vilket utöver Fe innefattar endast 3-15 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%, 0,2-1,0 vikt-% P, 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 vikt-% av Cr, V och/eller Co; att pulvret komprimeras till önskad form; samt att presskroppen sintras vid en temperatur under ungefär ll50°C.

Vid det uppfinningsenliga sättet kan först ett förlegerat pulver framställas vilket består av Fe, Mo och/eller W, samt eventuellt C och/eller P och kan det så framställda förlegerade pulvret sedan blandas med ett smörjmedel, t ex zinkstearat, och eventuellt grafit och/eller P före komprimeringen. Såväl P som C kan således uteslutas från det förlegerade pulvret._ Liksom konventionella snabbstål kan det enligt uppfinningen framställda materialet användas till kom- ponenter för skärande bearbetning, som kräver en god varmhårdhet, och till nötningsutsatta komponenter, t ex i bilmotorer.

Det uppfinningsenliga järnbaserade pulvret fram- ställs företrädesvis genom vattenatomisering och mjuk- 10 15 20 25 30 35 468 466 4 glödgas lämpligen i en efterföljande operation. Det så erhållna pulvret blandas därefter med grafit, P, allra helst i form av Fe3P, samt smörjmedel. Slutligen sker kompaktering samt smältfassintring vid en temperatur, som företrädesvis ligger under ungefär 1150°C, så att en konventionell bandugn kan utnyttjas.

Genom att enligt uppfinningen utnyttja P och särskilt Fe3P uppnås smältfas i det kompakterade materialet redan vid en temperatur under ungefär 1150°C och krymper press- kroppen till hög täthet hos den framställda komponenten.

Fosfortillsatsen ger förutom smältfas även en lös- ningshärdande effekt i den sintrade komponenten. Mängden P, speciellt Fe3P, är vid den undre gränsen så vald, att tillräcklig mängd smältfas för uppnående av den höga tätheten erhålles. Den övre gränsen för mängden P motiveras av att spröda fosfider tenderar att bildas och nedsätta hållfastheten.

Mängden C bör väljas så att åtminstone tillräcklig mängd karbider för förbättrad nötningsresistens bildas.

Lämpligen skall dock C finnas i överskott för att ge ett tillräckligt härdbart material. Närvaron av C är även viktig som bidragande till smältfasen.

Mo och W tillsätts för bildande av karbider, vilket förbättrar varmhållfasthet och nötningsresistens. Man får dessutom en härdbarhetshöjning då Mo och W tillsättes.

Den undre gränsen för Mo och W är vald med hänsyn till att en tillräcklig mängd karbidbildande ämnen krävs för att ge önskvärd nötningsresistens och varmhållfasthet.

Genom uppfinningen uppnås hårdheter och tätheter, som är i paritet med dem hos konventionellt snabbstál, och därmed även en motsvarande nötningsresistens och varmhållfasthet.

Uppfinningen illustreras i det följande med ett antal exempel, varvid hänvisas till diagram i fig l-8 på medföljande ritningar.

Exempel l Järnbaserade pulver med sammansättningar enligt nedanstående tabell l framställdes samt komprimerades 10 15 20 25 30 35 5 ON «Jø ox vid ett tryck på 589 MPa till provstavar enligt svensk standard SS ll 21 23 och sintrades vid ll50°C under l h. I tabell 1 angivna mängdvärden avser vikt-%.

Tabell 1 Blandning Mo W P C Fe Fig a 3 0-0,55 1 rest 1 b 5 0-0,5 l rest 2 c 8 0-0,9 l rest 3 d ll 0 0-0,95 1 rest 4 Fig l-4 visar krympningen AL i % under sintringen av presskroppen, vilken krympning utgör ett mått på slutlig täthet hos provkroppen, såsom framgår av under diagrammen angivna täthetsvärden (g/cm3). Fig 1-4 visar även hårdheten (HVl0) vid rumstemperatur hos materialet i den färdigsintrade provkroppen. Det framgår att med ökande mängd P erhålles väsentligen en ökande krympning och en ökande hårdhet. I beroende av avsett användnings- område av den färdiga komponenten kan mängden P enligt uppfinningen väljas någonstans i intervallet 0,2-1,0 vikt-%. Den undre gränsen kan även sättas till 0,3 vikt-%.

Exempel 2 Järnbaserade pulver med sammansättningar enligt nedanstående tabell 2 framställdes samt komprimerades och sintrades på samma sätt som i Exempel l. I tabell 2 angivna mängdvärden avser vikt-%.

Tabell 2 Blandning Mo W P C Fe Fig e 3 1 017-110 5 f 5 , 0,65-0,9 rest 6 g 8 , 0,55-0,95 rest 7 h ll 0 0,6 0,5-1,05 rest 8 Såsom framgår av fig 5-8, vilka likaledes visar dels krympningen AL i procent under sintringen av press- 10 468 466 6 kroppen och motsvarande slutlig täthet (g/cm3), dels hàrdheten (HVl0) vid rumstemperatur hos materialet i den färdigsintrade provkroppen, erhålles en väsentligen ökande krympning och en ökande hårdhet med ökande mängd C. I beroende av avsett användningsområde av den färdiga komponenten kan mängden C enligt uppfinningen lämpligen väljas någonstans i intervallet 0,5-1,5 vikt-%, och allra helst i intervallet 0,7-1,3 vikt-%.

I båda exemplen ovan var pulvrets partikelstorlek mindre än 150 pm med en medelstorlek av 70-80 pm.

J»

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 .ifs CN. C 3 .äs CN Ch PATENTKRAV

1. l. Järnbaserat pulver för framställning av nötnings- resistenta och varmhållfasta komponenter genom pulver- pressning och sintring, k ä n n e t e c k n a t därav, att pulvret utöver Fe endast innefattar 3-15 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%; 0,2-1,0 vikt-% P; 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 vikt-% av Cr, V och/eller Co.

2. Pulver enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att P ingår i form av en fosforförening.

3. Pulver enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att P ingår i form av en järnfosfid.

4. Pulver enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a t därav, att järnfosfiden är Fe3P.

5. Pulver enligt något av patentkraven 1-4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att C minst ingår i den mängd som erfordras för bildande av karbider med Mo och W.

6. Pulver enligt något av patentkraven l-4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att mängden C är 0,7-1,3 vikt-%.

7. Pulver enligt något av patentkraven l-6, k ä n - n e t e c k n a t därav, att mängden P är 0,3-1,0 vikt-%.

8. Pulver enligt något av patentkraven l-7, k ä n - n e t e c k n a t därav, att pulvret innefattar Cr och/eller V i en total mängd, som är mindre än 2 vikt-%, företrädesvis mindre än l vikt-%.

9. Pulver enligt något av patentkraven l-8, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det innefattar 5-14 vikt-% Mo och/eller 5-16 vikt-% W, varvid den totala mängden Mo + W ligger i området 5-16 vikt-%.

10. Pulvermetallurgiskt framställd komponent, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den utöver Fe innefattar endast 3-15 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%; 0,2-1,0 vikt-% P; 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 10 15 42 O'\ OO J> O\ O \ 8 vikt-% av Cr, V och/eller Co.

11. ll. Sätt att pulvermetallurgiskt framställa järn- baserade komponenter, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett järnbaserat pulver utnyttjas, vilket utöver Fe innefattar endast 3-15 vikt-% Mo och/eller 3-20 vikt-% W, varvid den totala mängden Mo + W ligger i området 3-20 vikt-%, 0,2-1,0 vikt-% P, 0,5-1,5 vikt-% C och mindre än 3,0 vikt-% av Cr, V och/eller Co; att pulvret komprimeras till önskad form, samt att presskroppen sintras vid en temperatur under ungefär 1150°C.

12. Sätt enligt patentkravet ll, k ä n n e t e c k - n a t därav, att först ett pulver framställes, vilket består av Fe, Mo och/eller W samt eventuellt C och/eller P, och att det framställda pulvret blandas med smörj- medel och eventuellt grafit och/eller P före kompri- meringen. n 11