SE514038C2 - Blandat järnpulver för framställning av sintrade föremål med god maskinbearbetbarhet - Google Patents

Description

5144038 2 maskinbearbetbarhet, vilket förkortar verktygslivslängden (jämfört med en produkt av gjutet material) och ökar maskin- bearbetningskostnaden. Man har antagit att den sämre maskin- bearbetbarheten hos den pulvermetallurgiska produkten orsakas av avbruten skärning under maskinbearbetning på grund av por- strukturen som närvarar i den pulvermetallurgiska produkten, eller på grund av en ökning av skärningstemperaturen på grund av en minskning av värmeledningsförmågan.

Förbättring av maskinbearbetbarheten hos en pulvermetallur- gisk produkt har konventionellt åstadkommits genom inför- livande av friskärande komponenter, såsom S och MnS i järn- pulvret. Man har antagit att S och MnS underlättar brytningen av spån och sålunda bildar en tunn uppbyggd egg, som smörjer släppytan hos ett maskinbearbetningsverktyg och därigenom förbättrar maskinbearbetbarheten.

Det enda förfarandet för införlivande av S eller MnS i ett järnpulver är att blanda Mn, S eller MnS i ett smält stål och att därefter atomisera det blandade smälta stålet.

Japanska patentpublikationen nr 3-25481 beskriver ett järn- pulver för pulvermetallurgi, som utgöres av ett smält stål innehållande 0,1 till 0,5 viktprocent Mn, Si och C samt 0,03 till 0,07 viktprocent S, vilket innefattar vatten- eller gas- atomisering av det smälta stålet. Detta förfarande förbättrar emellertid maskinbearbetbarheten med något under två gånger detta för konventionella material.

Japanska patentpublikationen nr 4-72905 beskriver friskärande sintrade smidda föremål innehållande minst två metaller bland 0,1 till 0,9 viktprocent Mn, 0,1 till 1,2 viktprocent Cr, 0,1 till 1,0 viktprocent Mo, 0,1 till 2,0 viktprocent Cu och 0,1 till 2,0 viktprocent Ni; samt en eller fler metaller bland Nb, Al och V; S; C och Si. 514 038 3 Eftersom de sintrade smidda föremålen nästan uppnår den teoretiska densiteten, har de i det närmaste inga porer och till följd därav kan det förekomma mindre försämring av maskinbearbetbarheten. Vanliga sintrade föremål med porer och med en densitet av 5,0 till 7,2 g/cm3 beskrives emellertid icke.

Japanska offentliggjorda patentpublikationen nr 61-253301 beskriver ett legerat stålpulver innehållande 0,10 % eller mindre av C; 2,0 % eller mindre av Mn; 0,30 % eller mindre av syre; ett eller fler element bland 0,10 till 5,0 % Cr, 0,10 till 5,0 % Ni, 2,0 % eller mindre av Si, 0,10 till 10,0 % Cu, 0,01 till 3,0 % Mo, 0,01 till 3,0 % W, 0,01 till 2,0 % V, 0,005 till 0,50 % Ti, 0,005 till 0,50 % Zr, 0,005 till 0,50 % Nb, 0,03 till 1,0 % P och 0,0005 till 1,0 % B; 1,0 % eller mindre av S, efter behov; och resten väsentligen Fe.

Emellertid innehåller legeringsstålpulvret en hög Cr-halt av 0,10 % eller mer. För erhållande av den ovan beskrivna kompo- sitionen införlivas dessutom ett vattenatomiserat förlege- ringspulver i pulvret som erhållits genom grovreduktion av järnoxid (såsom järnmalm och glödskal) med ett reduktions- medel av koksstub. Mängden av förlegeringspulvret anpassas för erhållande av en önskad mängd av legeringselement efter färdigreduktion, och därefter underkastas det blandade pulv- ret färdigreduktion i en reducerande atmosfär. Såsom ett resultat är legeringsstålpulvret mycket dyrbart, eftersom det undergår ett mycket komplicerat tillverkningsförfarande.

Dessutom är de grundläggande egenskaperna hos pulvret, såsom kompressibilitet och liknande, otillräckliga för att göra legeringsstålet praktiskt användbart.

Japanska offentliggjorde patentpublikationen nr 6-41609 beskriver ett förfarande för tillverkning av ett sintrat föremål, i vilket pulver av oxider sammansatta av element som har ett absolutvärde av fria energins standardvärde för bild- 514 058 4 ning av oxider större än 120 kcal/mol 02 (t.ex. A12O3, TiO2 och SiO2) tillsättes till en blandning av järnpulver, grafit- pulver och kopparpulver. Eftersom dessa oxider är mycket solida och stabila, reduceras de icke under sintring, varför någon förbättring av maskinbearbetbarheten icke kan förvän- taS .

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett blandat järnpulver för pulvermetallurgi, som är lämpat för tillverkning av ett sintrat stål som uppvisar mycket god maskinbearbetbarhet, även när ett järnpulver innehållande S och tillverkat med ett atomiseringsförfarande med användning av vatten sintras i en vätehaltig atmosfär.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes ett blandat järnpulver för pulvermetallurgi innehållande mindre än cza 0,1 viktprocent Mn, cza 0,08 till 0,15 viktprocent S; en total mängd av cza 0,05 till 0,70 viktprocent av minst en av MQO3 och W03; cza 0,50 till 1,50 viktprocent grafitpulver samt resten Fe.

Enligt en ytterligare aspekt på föreliggande uppfinning åstadkommes ett blandat järnpulver för pulvermetallurgi inne- hållande mindre än c:a 0,1 viktprocent Mn, en total mängd av cza 0,03 till 0,15 viktprocent av ett eller fler element valda från S, Se och Te; en total mängd av cza 0,05 till 0,70 viktprocent av minst en av Mo03 och W03; cza 0,50 till 1,50 viktprocent grafitpulver samt resten Fe.

Andra ändamål med och aspekter på föreliggande uppfinning framgår av följande beskrivning och patentkrav. 514 053 5 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning kännetecknas av att maskinbearbetbar- heten hos ett sintrat stål förbättras genom tillsats av oxi- der till ett järnpulver för pulvermetallurgi.

Vi undersökte orsaken till maskinbearbetbarhetens försämring, när järnpulver innehållande S, som tillverkats med ett atomi- seringsförfarande med användning av vatten, sintrades i en vätehaltig atmosfär. Vi upptäckte att när järnpulvret inne- hållande cza 0,08 till 0,15 viktprocent S, som tillverkats med ett atomiseringsförfarande med användning av vatten, sintras i en vätehaltig kväveatmosfär, minskades mängden av restgrafit i porerna hos det sintrade stålet och mängden av S i det sintrade stålet jämfört med det sintrade stål som sint- rats i en ren kväveatmosfär. Vi upptäckte även att förhållan- det (relativa mängden) av perlit i ferrit-perlitstrukturen ökade.

Dessa upptäckter visade att när järnpulver sintras i en väte- haltig kväveatmosfär, reduceras FeS som förefinnes i pulvret med väte, så att uppkolningen av grafiten in i järnpulvret påskyndas under sintringen. Förhållandet av perlit ökas sålunda och mängden av restgrafit minskas, vilket försämrar maskinbearbetbarheten. Även om MnS förefinnes i järnpulvret i stället för FeS, minskar detta icke uppkolningen av stålet och icke heller ökar detta mängden av restgrafit som kvarläm- nas i porerna hos det sintrade stålet.

Vi fann även att tillsatsen av föreningar som stimulerar bildningen av ferrit, varigenom ferritförhållandet ökas, är användbar för framställning av sintrat stål med mycket god maskinbearbetbarhet även vid sintring i en vätehaltig atmos- fär. Vi fann att en lämplig fördelning (dispergering) av en förhållandevis mjuk ferrit i en hård perlit är väsentlig för att förbättra maskinbearbetbarheten. Föreliggande uppfinning 514 oss 6 är baserad på dessa iakttagelser.

Enligt föreliggande uppfinning erhålles ferrit-perlitstruktu- rer med ett högt förhållande av ferrit samt innehållande cza 0,05 viktprocent grafit genom tillsats av Mo i form av MOO3 tillsammans med grafitpulver till järnpulver. Sintrade stål framställda av sådana pulver har mycket god maskinbearbetbar- het, även när sintringen genomföres i en vätehaltig atmosfär.

Mo03 reduceras under sintringen och upplöses såsom Mo i gamma-järnpartiklar såsom representeras av följande reaktion: MOO3 + 3C ~ Mo + 3CO (1) Reaktion (1) minskar mängden av C i Fe samtidigt som den ökar mängden av ferrit.

Allmänt gäller att när ferritförhållandet ökar i ett ferrit- -perlitstål, sänkes hållfastheten hos stålet. Enligt förelig- gande uppfinning ökar emellertid hållfastheten genom upplös- ning av Mo i ferritpartiklar, varigenom ástadkommes en sint- rad kropp med mycket god maskinbearbetbarhet samt med en hållfasthet av cza 400 till 600 MPa, beroende på mängden av tillsatt Mo03.

Vi har funnit att eftersom Mo03-pulver är mer benäget eller sannolikt att sönderdelas av H2 än FeS under sintringen, samt upplöses i järnpartiklarna efter sönderdelning, ökar tillsat- sen av MOO3-pulver mängden av restgrafit och förbättrar maskinbearbetbarheten mer än tillsatsen av Mo till järnpulver genom legering och atomisering. Vidare reagerar MOO3 med H2 till väsentlig minskning av partialtrycket av H2.

På basis av de ovan beskrivna iakttagelserna sökte vi efter oxider, som lätt reducerades av väte och upplöstes i basen för den sintrade kroppen efter reduktion. Vi upptäckte att W03 ökade förhållandet av ferrit samtidigt som det åstadkom 514 oss 7 en härdande effekt i fast lösning och sålunda förbättrade maskinbearbetbarheten, mycket på samma sätt som Mo03.

Sålunda kan ferrit-perlitstrukturer med ett högt förhållande av ferrit och innehållande c:a 0,05 viktprocent restgrafit erhållas genom tillsats av endera av eller både MOO3 och WO3 tillsammans med grafitpulver till järnpulver. En produkt med mycket god maskinbearbetbarhet erhålles även när pulverbland- ningen sintras i en vätehaltig atmosfär. I synnerhet kan genom upplösning av Mo eller W som reduceras med väte, i gamma-järnet, en sintrad kropp med mycket god maskinbearbet- barhet liksom med en hàllfasthet av c:a 400 till 600 MPa erhållas.

Dessutom har vi undersökt legeringselement utöver S, som för- hindrar uppkolning under sintring och ökar mängden restgra- fit. Såsom resultat har vi funnit att S, Se och Te, som har mindre löslighet i järn, som förekommer i götmaterial och som tenderar att segregeras till korngränser, vart och ett har effekten att öka restgrafiten. Vi har även upptäckt att B, Cr och Mo har effekten att öka restgrafiten vid användning i kombination med S, Se och/eller Te och att Mn har effekten att minska mängden restgrafit.

Vidare har vi funnit att mängden restgrafit i det sintrade stålet ökas ytterligare och maskinbearbetbarheten markant förbättras genom tillsats av ytterligare mängder av Cr och B till järnpulvret innehållande mindre än c:a 0,1 % av Cr, S, Se och Te.

Speciellt när ett smält stål innehållande B vattenatomiseras, oxideras viss mängd av B lätt av vattnet och avsätter B-oxid- serien (B-serieoxider, oxider tillhörande B-serien) på ytan av järnpulvret, varigenom B-oxidserien begränsar uppkolningen av grafiten i järnpulvret under sintringen. Det är sålunda B-oxidserien som har effekten att öka mängden restgrafit i 514_ 03,8 8 det sintrade stålet. Därför kommer maskinbearbetbarheten icke att förbättras, även om Fe-B-pulver införlivas i järnpulver som icke innehåller B, eftersom B-oxidserien måste närvara för att påverka maskinbearbetbarheten positivt.

Eftersom oxider tillhörande B-serien är mycket stabila och knappast reagerar med H2, försämras icke maskinbearbetbar- heten hos järnpulvret.

Det är betydelsefullt att definiera kvantitetsområdena och beskriva funktionerna av elementkomponenterna i det blandade järnpulvret enligt föreliggande uppfinning. Denna beskrivning anges nedan.

Mn: mindre än c:a 0,1 viktprocent Mängden av Mn i järnpulvret för pulvermetallurgi är begränsad till mindre än c:a 0,1 viktprocent. Om Mn utgör c:a 0,1 vikt- procent eller mer av järnpulvret, bibehåller det sintrade stålet mindre restgrafit, vilket sålunda försämrar maskin- bearbetbarheten. Detta beror på att Mn i sig är ett lege- ringselement, som minskar mängden restgrafit, och även på att Mn lätt bindes till S, Se och Te och minskar mängderna av S, Se och Te, som är tillgängliga för att öka mängden av rest- grafit i det sintrade stålet. Med hänsyn till raffinerings- kostnaderna som är förenade med minskningen av Mn i en kon- verter och dess inverkan på maskinbearbetbarheten är det föredragna området av Mn-halten c:a 0,04 till 0,08 viktpro- cent.

S: c:a 0,08 till 0,15 viktprocent Mängden av S i järnpulvret för pulvermetallurgi är begränsad till c:a 0,08 till 0,15 viktprocent, företrädesvis c:a 0,10 till 0,13 viktprocent. S förefinnes i järnpulvret såsom en 514038 9 källa för FeS, reglerar uppkolningen och säkerställer en halt av minst c:a 0,05 viktprocent av restgrafit, även när järn- pulvret sintras i en vätehaltig atmosfär. När S-halten är mindre än c:a 0,08 viktprocent, bibehåller det sintrade stå- let mindre mängd restgrafit och maskinbearbetbarheten försäm- ras. När halten av S överstiger cza 0,15 viktprocent, har ugnsskadande sot benägenhet att bildas under sintringen.

Den totala mängden av en eller fler av S, Se och Te: c:a 0,03 till 0,15 viktprocent S, Se och Te tillsättes till järnpulvret för att öka mängden av restgrafit i det sintrade stålet. Den totala mängden av ett eller fler av dessa element som skall tillsättas är begränsad till c:a 0,03 till 0,15 viktprocent. Om halten av ett eller fler element av S, Se och Te är mindre än c:a 0,03 viktprocent, är verkan att öka restgrafithalten otillräcklig.

Om halten överstiger c:a 0,15 viktprocent, har ugnsskadande sot benägenhet att bildas under sintring. Med beaktande av effekten på maskinbearbetbarheten liksom kostnaden för lege- ringen är ett föredraget haltintervall c:a 0,08 till 0,13 viktprocent.» Cr: c:a 0,02 till 0,07 viktprocent Cr tillsättes till järnpulvret för att öka halten av rest- grafit som bildas av S, Se och Te och sålunda ytterligare förbättra maskinbearbetbarheten. Mängden av Cr som skall tillsättas är begränsad till c:a 0,02 till 0,07 viktprocent.

När Cr-halten är lägre än c:a 0,02 viktprocent, erhålles ingen förbättring av maskinbearbetbarheten genom tillsatsen av Cr. När Cr-halten överstiger c:a 0,07 viktprocent, ökar bildningen av en karbid hårdheten hos det sintrade stålet, vilket försämrar maskinbearbetbarheten. Med beaktande av effekten på maskinbearbetbarheten och legeringskostnaden är ett föredraget Cr-haltintervall c:a 0,04 till 0,06 viktpro- 514, 058 10 cent.

B: c:a 0,001 till 0,03 viktprocent B tillsättes till järnpulvret för att öka mängden av rest- grafit som bildas av S, Se och Te och sålunda ytterligare förbättra maskinbearbetbarheten. När smält stål innehållande B vattenatomiseras, oxideras en viss del av B lätt av vatten, varigenom serien av B-oxider avsättes på järnpulverytan.

Serien av B-oxider begränsar uppkolningen med grafit i järn- pulvret under sintringen. Det är sålunda serien av B-oxider som har effekten att öka mängden av restgrafit i det sintrade stålet. Även om Fe-B-pulver införlivas i järnpulver, som icke innehåller B, kommer därför maskinbearbetbarheten icke att förbättras, eftersom B-serieoxider måste närvara för att positivt påverka maskinbearbetbarheten. När halten av B är mindre än c:a 0,001 viktprocent, erhålles icke förbättring av maskinbearbetbarheten genom tillsats av Cr. När halten av B överstiger c:a 0,03 viktprocent, ökar hårdheten hos det sintrade stålet på grund av härdning i fast lösning, vilket försämrar maskinbearbetbarheten. Med hänsyn till balansering av maskinbearbetbarheten och kostnaden för legeringen är ett föredraget B-haltintervall c:a 0,002 till 0,01 viktprocent.

Total mängd av en av eller båda av MOO3-pulver och WO3-pul- ver: c:a 0,05 till 0,70 viktprocent MOO3-pulver och WO3-pulver tillsättes till järnpulvret för att förbättra maskinbearbetbarheten och öka hållfastheten genom s.k. härdning i fast lösning. När den totala halten av Mo03-pulver och/eller W03-pulver är mindre än c:a 0,05 vikt- procent, erhålles icke effekten av förbättrad maskinbearbet- barhet och hållfasthet. När halten av desamma överskrider c:a 0,70 viktprocent, bildas bainit varigenom hållfastheten sänkes. 1314 oss ll Grafitpulver: c:a 0,5 till 1,50 viktprocent Ett grafitpulver tillsättes till järnpulvret såsom en grafit- källa för att kvarlämna restgrafit i porer i det sintrade stålet för att förbättra maskinbearbetbarheten. Viss del av det tillsatta grafitpulvret upplöses även i järnpulvret under sintring och ökar hållfastheten hos det sintrade stålet. När grafitpulverhalten är lägre än c:a 0,5 viktprocent, försämras det sintrade stålets hållfasthet. När å andra sidan grafit- pulverhalten överstiger c:a 1,5 viktprocent, ökar perlitför- hållandet vilket försämrar maskinbearbetbarheten. Grafit- pulverhalten är därför begränsad till ett område av c:a 0,5 till 1,50 viktprocent.

Kopparpulver: c:a 0,50 till 4,0 viktprocent Ett kopparpulver tillsättes till järnpulvret för att öka hàllfastheten hos en sintrad kropp utan försämring av dennas maskinbearbetbarhet. När halten av kopparpulver är lägre än c:a 0,5 viktprocent, observeras ingen hållfasthetsökning. När kopparpulverhalten överstiger c:a 4,0 viktprocent, försämras maskinbearbetbarheten och slaghállfastheten (slagsegheten) hos det sintrade stålet.

Före tillsats av grafit-, koppar-, MQO3- och/eller W03- -pulvren till järnpulvret är det föredraget att underkasta dessa segregeringsförhindrande behandling före inblandningen i järnpulvret. Eftersom en segregeringsförhindrande behand- ling möjliggör en homogen blandning av Mo03-pulver och W03- -pulver i järnpulvret, blir Mo och W mer homogent upplösta i järnpulvret under sintringen jämfört med ett enkelt bland- ningsförfarande. Såsom ett resultat erhålles en fin ferritfas efter sintring och hàllfastheten hos det sintrade stålet ökas med c:a 15 % jämfört med det enkla blandningsförfarandet.

Uppfinningen beskrives i det följande med åskådliggörande 514 oss 12 exempel. Exemplen är icke avsedda att begränsa omfånget av uppfinningen såsom denna definieras i de följande patent- kraven.

Exempel 1 Råa pulver av olika sammansättningar erhölls genom vattenato- misering av ett smält stål, därefter~torkning av stålet i en kväveatmosfär vid l40°C 60 minuter samt därefter reducering av stålet i en ren väteatmosfär vid 930°C 20 minuter, följt av pulvrisering till bildning av järnpulver. Den kemiska sammansättningen för varje järnpulver visas i tabell l.

Tabell l (vikt-%) J ärngulver Mn s cr Fe Anm.. l 0.05 0.15 Resten Exempel 2 0.04 0.09 0.08 Resten 3 0.06 0.08 0.15 Resten 4 0.17 0.10 0.12 Resten Jämförelse- s 0. 04 0 . 01 Resten exempel s 0.08 0.35 0.05 I Resten Ett grafitpulver med en medelpartikelstorlek av 10 pm och MOO3-pulver med en medelpartikeldiameter av 5 pm blandades in i de på detta sätt beredda järnpulvren i kombinationer och kvantiteter som visas i tabell 2. Ett kopparpulver med en medelpartikeldiameter av 20 pm blandades även in i vissa av pulverblandningarna såsom visas i tabell 2. l viktprocent zinkstearat tillsattes till alla de blandade pulvren och blandningarna omblandades 15 minuter med en V-blandare för erhållande av formade föremål med en gröndensitet av 6,85 g/cm3. De formade föremålen sintrades därefter i en ström av kväve innehållande 10 % väte vid en temperatur av l130°C 20 minuter. Gasflödeshastigheten under sintring var 51~4 ( 058 13 5 Nl/minut per 1 kg av de formade föremålen. Draghållfast- heten och den vid Charpy-provning absorberade energin för vart och ett av de sintrade stálen üppmättes och resultaten därav visas i tabell 2 tillsammans med närvaron eller från- varon av sot som bildats under sintringen. 514 038 .fiflflmvflflxwfifl0 >ÜHQ CÜHHOQ CGCCH ÜHHOQ ÜUCSM CÜHHOQ .Hfifi .HÜPCM PHQPÛH. "ä x .mb 00 000 000 0.0 0.0 00.0 0 æ Hmgöxwfimäwh fimZ 00 000 00 0.0 0.0 00.0 0 ß .fimâhwvnvn.wë0mb fiwz 00 000 000 0.0 0.0 0.0.0 0 w Hmåöxmflwñmh .mmZ 0 000 000 0.0 0.0 00.0 0 m flmâumxwsflünmh mmz 00 000 000 0.0 0.0 00.0 0 00 fiwmäwxmsfišmh fiwz 00 000 000 0.0 00.0 0 m Hwgäxwafiëmn .mwz 00 000 000 0.0 0.0 00.0 0 N Hmåöxwflmëwh fiwZ 00 000 00 0.0 00.0 0 fi Hmgäxçkwcñb fimz 00 02 000 20 90 0.0 0 ofi flmaawxm wmzø 00 000 000 0.0 0.0 0 m Hmxwumanm fimz 00 000 000 0.0 0.0 0 æ Hmmšwvnm wmåfl 00 000 000 0.0 0 0 .fimxwumnnm fimza 00 000 000 0.0 00.0 0 w Hmxwmuxuw wmxa 00 000 000 00.0 00.0 0 m Hmxwumanm mmun 00 000 000 0.0 0.0 00.0 0 w fimxwmwxmw wm;0 00 000 000 0.0 00.0 0 m Hmxwumanm nmz 2 30 20 00 90 010 0 N HQfi§H mm;0 00 000 000 0.0 00.0 0 H .fimxwuunm A00 Aømäv Afiøn mwmnuon æ|nx0> nu mcficwflfln m©um>mumc umnuwmu Hmvmw ufimuouv 0m> Dm æ1ux0> wzux0> »w>0sm nuow nmwwmmfim øfifimm 0 wmcmHm>00uuom |»mm%OM uflumuw mOQz ncnwb mcfiumofiuflmwmflz N Hflwnwß va 51,4 oss 15 Maskinbearbetbarheten värderades på följande sätt. Skivlik- nande formade föremål, vilka vart och ett hade en ytterdiame- ter av 60 mm, höjd av 10 mm och gröndensitet av 6,85 g/cm3, sintrades under de betingelser som beskrivits ovan och borra- des därefter med en snabbstålsborr vid 10.000 varv per minut och 0,012 mm/varv. Medelantalet av hål (medelvärdet för tre borrar), som kunde borras i de formade föremålen tills borr- ning blev omöjlig, uppmättes såsom verktygslivslängden för borrarna, återspeglar maskinbearbetbarheten hos de sintrade stålen (längre verktygslivslängd - större maskinbearbetbar- het).

Det framgår av exemplen 1 till 10 i tabell 2 (i samband med tabell 1) att sintrade stål med mycket god maskinbearbetbar- het inom ett draghållfasthetsområde (brottgränsområde) från c:a 400 till 580 MPa kan erhållas genom formning och sintring av två typer av järnpulver: En typ som innehåller c:a 0,05 till 0,70 viktprocent Mo03 och cza 0,5 till 1,50 viktprocent grafitpulver i ett järnpulver för pulvermetallurgi innehål- lande mindre än cza 0,1 viktprocent Mn och c:a 0,08 till 0,15 viktprocent S; samt den andra typen som dessutom innehåller c:a 0,5 till 4,0 viktprocent av ett kopparpulver tillsammans med det ovan beskrivna blandade pulvret.

Ett pulver innehållande 1 % zinkstearat och endast 1,0 vikt- procent grafitpulver införlivat i järnpulver nr 1 i tabell 1 formades och sintrades därefter i en ström av kväve innehål- lande 10 % väte vid ll30°C 20 minuter. Antalet borrade hål i det sintrade jämförelsestålet var endast 15.

Såsom framgår genom jämförelseexemplen 1 och 2 i tabell 2 försämras maskinbearbetbarheten, om mängden Mo03 i det blan- dade järnpulvret är mindre än c:a 0,05 viktprocent eller mer än c:a 0,70 viktprocent. Såsom framgår av jämförelseexemplen 3 och 4 i tabell 2 kommer, om mängden grafit i det blandade järnpulvret är mindre än c:a 0,50 viktprocent, hållfastheten 514 038, 16 hos det sintrade stålet att vara låg, under det att maskin- bearbetbarheten hos det sintrade stålet försämras, om mängden grafit överstiger c:a 1,50 viktprocent. Såsom visas i jäm- förelseexempel 5 försämras slagseghetsvärdet, om mängden kopparpulver i det blandade järnpulvret överstiger c:a 4,0 viktprocent. Såsom visas i jämförelseexemplen 6, 7 och 8 i tabell 2 i samband med tabell 1 kommer, om halten av Mn i det blandade järnpulvret är c:a 0,1 viktprocent eller mer eller om halten av S är lägre än c:a 0,08 viktprocent, maskinbear- betbarheten att försämras; om halten av S överstiger c:a 0,15 viktprocent, bildas sot i det sintrade stålet, som kan föro- rena en sintringsugn.

Exempel 2 Råpulver av olika sammansättningar erhölls genom vattenatomi- sering av ett smält stål och därefter torkning av stålet i kväveatmosfär vid l40°C 60 minuter samt därefter reducering av stålet i en ren väteatmosfär vid 930°C under 20 minuter, följt av pulvrisering till bildning av järnpulver. Den kemiska sammansättningen hos varje järnpulver visas i tabell 3-1 (exempel enligt uppfinningen) och tabell 3-2 (jämförelse- exempel). 514 038 .HGQUCM>CNO >ÜHQ CÜHHOD CGCCfi ÜHHOQ ÜUGDM CÜHHOQ HWQ .HQPCG PHGPÛH. .um .H | m Hawnma man Gwmcflccfimmms umflacw Hmmëmxm .mmz 2 0:. 000 1.0.0 . 10 00.0 2.0 00.0 00.0 000.0 2 fimz 2 00... 000 00.0 0 0 00.0 0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 Z fimz 3 000 00... 00.0 0 0.0 00.0 00.0 00.0 2 .nøz 3 0.... 000 0.0.0 . 0 10 00.0 00.0 3.0 000.0 2 mwZ 2 02. 000 2.0 _ 0.. 0.0 00.0 00.0 00.0 000.0 3 fiwz : 000 02 3.0 0.0 2.0 3.0 00.0 2 fimz 2 00.. 000. 3.0 0 00.0 3.0 00.0 00.0 000.0 ü .mwz 2 0: 20 00.0 _ 0 00.0 8.0 8.0 S 2.... Amàå »m5 »m5 um> š ä å. å 0 0 ma? mmšm> mcmnm :ms mwøuuon »gasa Åsa.. 11mm.. 1%? 1030700250 130.5 000% 01300.. »G30 10.0.0000 18 1 90 1 os. 0930 00330504 Low 103m 100%. å0mcwä>flfifiom 10.09. 3100:... mcficubmmšëæm “z .HGQUCN>CGO >ÜHQ CÜHMOQ GMCCH GHHOD ÜUCÜM CÜHHOQ .Hflß .HÜPGG PHQPOB u* 514 oss fiwz 00 000 000 00.0 0.0 0 00.0 0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 wmåfl 00 000. 000 00.0 0 0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 0:» 00 000 000 00.0 0 N 00.0 0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 mn _ 00 000 _ 000 00.0 _ 0 ...0.0 00.0 00.0 000.0 00 00.6 00 000 . 000 00.0 0 0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 fimxa 00 000 00 00.0 0 0 0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 wmëa 00 000 00 00.0 0 N 00.0 00.0 00.0 000.0 00 wwz 00 000 00 00.0 0 0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 .nwz 00 000 000 00.0 0 0 0.0 00.0 00.0 00 fimz 00 000 00 00.0 0 0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 fimz 00 000 00: 00.0 0 0 00.0 00.0 00.0 00.0 000.0 00 flwz 00 0: 00 00.0 0 0 0 00.0 00.0 ...0.0 000.0 00 mCwG *m0 .wä HNÉWDQ lafimfi ldwwmß., .Nim I 00.0 00 å 00 0 00 åfiunàum mmm .nBmMQA ...wmcmå .äwmnm nfiwmuw |0Ö | 03 ... 002 umšflä »øuwmäbum 1000 1 2 -080 -9000008 b.0000 001000000 000000000000000 .00.0 Hæmäwxmwmfimnomemn N l m Hawnmm. wa 514 038 19 Till 100 viktdelar av de blandade järnpulvren, som icke inne- höll något kopparpulver, och till 100 viktdelar av de blan- dade järnpulvren innehållande kopparpulver med en medelparti- keldiameter av 20 pm sattes grafitpulver med en medelparti- keldiameter av 10 um, MOO3-pulver och WO3-pulver som vardera hade en medelpartikeldiameter av 5 pm, vart och ett i de mängder som visas i tabellerna 3-1 och 3-2. 1 viktprocent av zinkstearat tillsattes till alla de blandade järnpulvren. De blandade järnpulvren omblandades med en V-blandare 15 minu- ter. Därefter formades blandningarna till en gröndensitet av 6,85 g/cm3, varefter de formade föremålen sintrades i en ström av kväve innehållande 10 viktprocent väte vid ll30°C under 20 minuter. Gasflödeshastigheten under sintringen var 5 Nl/minut per 1 kg av de formade föremålen. Draghållfast- hetsvärdena (dragbrottsvärdena) och Charpy-slagseghetsvärdena för de sintrade stàlen uppmättes (temperatur: 25°C) och resultaten visas i tabellerna 3-1 och 3-2.

Maskinbearbetbarheten bedömdes på följande sätt. De skivlik- nande formade föremålen, som vart och ett hade en ytterdiame- ter av 60 mm, höjd av 10 mm och gröndensitet av 6,85 g/cm3, sintrades under de ovan beskrivna betingelserna samt borrades därefter med en snabbstålsborr med 10.000 varv per minut och 0,012 mm/varv. Medelantalet av hål (medelvärde för tre bor- rar), som kunde borras i de formade föremålen tills borrning blev omöjlig, uppmättes såsom verktygslivslängden och åter- speglar maskinbearbetbarheten hos de sintrade stàlen (längre verktygslivslängd = större maskinbearbetbarhet).

Mängden restgrafit i de sintrade stàlen uppmättes genom en infrarödstrålningsabsorptionsmetod med utnyttjande av en glasfiltrerad återstod av salpetersyraupplösning. Mängden av restgrafit, verktygslivslängden, draghållfastheten (drag- brottgränsen), Charpy-slagseghetsvärdet och närvaron eller frånvaron av sot är för varje exempel sammanfattat i tabel- lerna 3-1 (exempel enligt uppfinningen) och 3-2 (jämförelse- 514 oas 20 exempel).

Det framgår av exemplen ll till 18 i tabell 3-1 att sintrade stål med mycket god maskinbearbetbarhet inom ett draghåll- fasthetsområde av c:a 400 till 620 MPa kan erhållas genom sintring av järnpulver med sammansättningar inom områdena enligt föreliggande uppfinning.

Såsom visas i jämförelseexemplen 10 till 21 i tabell 3-2 försämras maskinbearbetbarheten, om den totala mängden av MOO3-pulver och W03-pulver som tillsättes är mindre än c:a 0,05 viktprooent eller mer än c:a 0,70 viktprooent.

Järnpulvret enligt jämförelseexempel 13 innehåller inget B och en liten mängd (0,24 viktprooent) restgrafit, och verk- tygslivslängden är 510. Vid jämförelse med exemplen enligt uppfinningen framgår det att maskinbearbetbarheten förbättras genom tillsats av B till järnpulvret.

Såsom visas i jämförelseexemplen 14 till 16 kommer, om den totala halten av S, Se och Te är mindre än c:a 0,03 viktpro- cent, maskinbearbetbarheten att försämras. Såsom visas i jäm- förelseexemplen 17 till 19 bildas sot i de sintrade stålen, om den totala halten av S, Se och Te överstiger c:a 0,15 viktprooent.

Såsom visas i jämförelseexempel 20 försämras maskinbearbet- barheten, när halten av Mn överstiger 0,1 viktprooent.

Såsom visas i jämförelseexempel 21 är hållfastheten låg och maskinbearbetbarheten är försämrad, när mängden av grafit som tillsättes är mindre än cza 0,5 viktprooent.

Enligt föreliggande uppfinning kan ett sintrat stål med mycket god maskinbearbetbarhet, hållfasthet och seghet lätt tillverkas utan bildning av sot, när ett blandat järnpulver 514 038 21 med komponenthalter inom de ovan beskrivna intervallen sint- IBS . Även om denna uppfinning har beskrivits i samband med speci- fika utföringsformer av denna, bör det förstås att en stor mångfald av ekvivalenter kan användas såsom ersättning för specifika element som beskrives häri utan att man avviker från uppfinningstanken och uppfinningens omfång, som definie- ras i de följande patentkraven.

Claims (8)

1. 514 038 22 NYA PATENTKRAV 1.' Blandat järnpulver för pulvermetallurgi, med förmåga att bilda en sintrad kropp med mycket god maskinbearbetbarhet och hög hållfasthet, varvid den sintrade kroppen har för- bättrad hållfasthet, på grund av upplösning av Mo eller W i ferritpartiklar, även i närvaro av väte, vilket blandade järnpulver innehåller: ett första pulver innehållande mindre än 0,1 viktprocent Mn; en total halt av 0,03 till 0,15 viktprocent av minst ett element valt från gruppen bestående av S, Se och Te, och resten Fe, varvid till det blandade järnpulvret även tillsatts en total halt av 0,05 till 0,70 viktprocent av minst ett ämne valt från gruppen bestående av MoO3-pulver och WO3-pulver och har förmåga att upplösas i ferritpartiklar vid sintring i vätehaltig atmosfär, och 0,50 till 1,50 viktprocent grafitpulver.

2. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 1, vari järnpulvret dessutom innehåller 0,02 till 0,07 viktprocent Cr och 0,001 till 0,03 viktprocent B.

3. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 1, vari den totala halten av MOO3 och WO3 är ca 0,10 till 0,50 viktprocent.

4. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 1 eller 2, som dessutom innehåller 0,50 till 4,0 viktprocent kopparpulver.

5. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt 514 058 23 patentkrav l, innehållande ca 0,08 till 0,15 viktprocent S.

6. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 5, vari järnpulvret dessutom innehåller 0,02 till 0,07 viktprocent Cr och 0,001 till 0,03 viktprocent B.

7. _ Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 5, vari den totala halten av MoO3 och WO3 är ca 0,10 till 0,50 viktprocent.

8. Blandat järnpulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav 5 eller 6, som dessutom innehåller 0,50 till 4,0 viktprocent kopparpulver.