SE528421C2 - Stålpulver legerat med molybden för pulvermetallurgi - Google Patents

Description

l5 20 25 30 528 421 2 Jårnbaserade pulver är klassificerade i t.ex. jårnpulver (såsom rena järnpulver) och legeringsstålpulver beroende på komponenten. Dessutom är järnbaserade pulver klassificerade i t.ex. finfördelade järnpulver och reducerade jârnpulver beroende på framställningsmetoden. I detta fall innefattar ”järnpulver” också legeringsstålpulver i en vidare mening.

Räpressärnnen som har framställts med hjälp av en allmän pulvermetallurgiprocess har vanligtvis en densitet på 6,6 till 7,1 Mg/ cmß.

Därefter sintras dessa räpressåmnen av jârnbaserat pulver för att bilda sintrade kroppar. De sintrade kropparna utsätts för en formnings- eller en kapningsprocess i enlighet med behoven. Således framställs pulvermetallurgiprodukten. Vidare utsätts produkterna för värmebehandling såsom karburering eller blankhårdning efter sintring när högre rullningskontaktutmattningshållfasthet erfordras.

Anbringande av en höglegering är användbart för att förbättra t.ex. draghållfastheten hos pulvermetallurgiprodukten. I ett sådant fall blir emellertid ett specialstàlpulver, vilket är ett råmaterial, hårdare, vilket därigenom minskar sammanpressbarheten. Olyckligtvis ökar belastningen pä utrustningen för komprimering. Dessutom neutraliserar minskningen i sammanpressbarhet hos legeringsstålpulvret ökningen av hållfastheten eftersom densiteten hos den sintrade kroppen minskar. Följaktligen är en teknologi för att öka hållfastheten hos den sintrade kroppen och för att undertrycka minskningen av sammanpressbarheten önskvärd.

I enlighet med en allmän teknologi för att öka hällfastheten hos den sintrade kroppen samtidigt som man upprätthåller sammanpressbarheten tillförs legeríngselement såsom Ni, Cu och Mo, vilka förbättrar härdbarheten, till det järnbaserade pulvret.

I enlighet med den granskade japanska patentansökan med nr. 63-66362 används t.ex. molybden (Mo) som ett effektivt element för det ovannämnda syftet. I det ovannämnda patentdokumentet tillförs Mo åt ett järnpulver som ett 10 15 20 25 30 528 421 3 förlegerat element sålänge som sammanpressbarheten inte försämras (Mo: 0,1 till 1,0 massprocent). Kopparpulver och nickelpulver binds på ytoma hos järnpartiklarna med hjälp av diffusionsbindning. l enlighet med denna teknologi uppnås både föredragen sammanpressbarhet under komprimeringen och hög hållfasthet hos komponenterna efter sintringen.

Den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 61- 130401 visar ett legeringsstålpulver för pulvermetallurgi för att framställa en sintrad kropp som har en hög hållfasthet. Enligt det ovannämnda patentdokumentet binds åtminstone två legeringselement, i synnerhet Mo och Ni eller Mo, Ni och Cu, på ytoma hos stàlpulverpaftiklarna med hjälp av diffusionsbindning. I enlighet med denna teknologi kontrolleras koncentrationen av legeringselementen som har bundits på ytoma hos stålpulverpartiklarna enligt följande: Koncentrationen av varje legeringselement som bundits på ytorna hos de tina stålpulverpartiklarna har en diameter på 44 pm eller mindre kontrollerat till att vara 0,9 till 1,9 gånger koncentrationen av varje legeringselement som har bundits på ytorna hos samtliga stålpulverprodukter.

Detta relativt breda begränsningsspann förser den sintrade kroppen med en föredragen slagtålighet.

Mot bakgrund av aktuella frågor avseende miljöskydd och återvinningseffektivitet har emellertid användningen av Ni och Cu nackdelar och bör undvikas i största möjliga mån.

Ett Mo-innehållande legerinsstàlpulver som inte innehåller Ni eller Cu och i vilket Mo är huvudlegeringselementet visas också. Till exempel innefattar ett specialstålpulver som visas i den granskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 6-89365 1,5 till 20 massprocent Mo, vilket år ett ferritstabiliserande element, som förlegering. I ett sådant fall accelereras sintringen genom att bilda en enstaka fas i vilken självdiffusionshastigheten för Fe är hög. Användningen av detta legeringsstålpulver ger en sintrad kropp som har en hög densitet tack vare matchningen av ett steg med trycksintring med t.ex. partikelstorleksfördelning. Dessutom tillhandahåller användningen av 10 20 25 30 szs 421 4 detta legeringsstålpulver en homogen och stabil struktur eftersom detta pulver inte innefattar ett legeringselement som har bundits med hjälp av diffusionsbindning. Mo-innehållet i det visade dokumentet är emellertid relativt högt, nämligen åtminstone 1,8 massprocent. Olyckligtvis är sammanpressbarheten för detta legeringsstålpulver låg och därför kan en råpresskropp som har en hög densitet inte framställas. När råpresskroppen utsätts för ett allmänt sintringssteg (d.v.s. sintring i ett steg utan trycksåttning) får följaktligen den sintrade kroppen en läg densitet.

Den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 2002- 146403 visar också ett legeringsstålpulver för pulvermetallurgi som innehåller Mo som huvudlegeringselement. I enlighet med denna teknologi binds 0,2 till 10 massprocent Mo på ytan hos de järnbaserade pulverprodukterna med hjälp av diffusionsbindning, vilket järnbaserat pulver innehåller 1,0 massprocent eller mindre Mn, eller innehållande mindre än 0,2 massprocent Mo såsom förlegering. Detta legeringsstålpulver har överlägsen sarnmanpressbarhet och ger en sintrad kropp som har en hög densitet och en hög hàllfasthet. En pulvermetallurgiprocess som innefattar återpressning och återsintring av den sintrade kroppen används emellertid för detta specialstålpulver. En allmän metod för sintring tillhandahåller därför inte den ovannämnda fördelen på ett tillfredsställande sätt.

Den granskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 7-5 17 21 visar ett ferrolegeringspulver (legeringsstålpulver) där 0,2 till 1,5 massprocent Mo och 0,05 till 0,25 massprocent Mn tillförs ett järnpulver såsom förlegerat element. Detta ferrolegeringspulver är en låglegering och har en hög sammanpressbarhet vid komprimering. Vidare tillhandahåller detta ferrolegeringspulver en sintrad kropp som har en hög hàllfasthet.

I enlighet med de ovan beskrivna teknologiema är legeringarna emellertid inte utformade att ha en hög rullningskontaktutmattningshållfasthet. Såsom har beskrivits ovan har en hög rullningskontaktutmattningshållfasthet på senare tid blivit ett starkt uttalat önskemål beträffande sintrade metallkomponenter. En 15 20 25 30 iszs 42i 5 sådan hög rullningskontaktutmattningshållfasthet år svår att uppnå även när legeringsstålpulverprodukterna sintras med hjälp av ett allmänt sintringssteg.

Till exempel ligger ett sådant problem hos ferrolegeringspulvret som visas i den granskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 7~5l72l. När ferrolegeringspulvret sintras vid en temperatur (i allmänhet 1 l20°C till 1 l40°C) hos en gallerbandugn, vilken vanligtvis används för pulvermetallurgi, får den síntrade kroppen inte en tillräckligt hög rullningskontaktutrnattnings- hållfasthet. Anledningen till detta är att sintringsförloppet mellan partiklarna inte går tillräckligt snabbt och därför är förstårkningen av en sintringshals (d.v.s. en del där sintringsreaktionen startar, vilken kommer att beskrivas senare) inte tillräcklig.

De ogranskade japanska patentansökningarna med publiceringsnummer 6- 81001 och 2003-147405 visar t.ex. teknologier som avser rullningskontaktutmattningshållfasthet. I enligt med teknologin som visas i den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 2003- 147405 binds 0,5 till 1,5 massprocent Mo på ytan hos ett stålpulver som innehåller 0,5 till 2,5 massprocent Ni och 0,3 till 2,5 massprocent Mo som förlegexing med hjälp av diffusionsbindning. Den sintrade kroppen har efter karburering och härdning en maximal utmattningshållfasthet pà omkring 2,5 GPA, vilken mäts med hjälp av en rullningskontaktutxnattriingstestanordning av Mori-typ. På senare tid har man emellertid önskat sig en högre rullningskontaktutmattningshållfasthet.

Den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 6- 81001 visar följande legeringsstålpulver: Ett jårnbaserat pulver som innehåller 0,05 till 2,5 massprocent Mo och åtminstone ett element som har valts från gruppen som består av V, Ti och Nb som förlegering. Nickel och/ eller koppar binds på ytan hos det ovan beskrivna järnbaserade pulvret med hjälp av diffusionsbindning. I enlighet med detta legeringsstålpulver har den sintrade kroppen efter karburering och härdning endast en maximal rullningskontaktutmattriingshållfasthet på omkring 260 kgf/mm2, vilket har 15 20 25 30 5-29 421- 6 mätts upp med hjälp av rullningskontaktixtrnattningstestanordningen av Mori- 'IYP- Mot bakgrund av de ovannämnda problemen skulle det följ aktligen vara fördelaktigt att tillhandahålla ett legeringsstålpulver för pulvermetallurgi som har en hög rullningskontaktutrnattriingshållfasthet även efter sintring vid en relativt låg temperatur samtidigt som man upprätthåller en hög densitet hos den sintrade kroppen (d.v.s. en hög sammanpressbarhet hos specialstålpulvret).

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I enlighet med aspekter av denna uppfmning innefattar legeringsstålpulvret ett järnbaserat pulver som innehåller omkring 0,5 massprocent eller mindre Mn som ett förlegerat element och 0,2 till omkring 1,5 massprocent Mo som ett förlegerat element; och ett Mo-innehållande legeringspulver som har bundits på ytan hos det järnbaserade pulvret. I legeringsstålpulvret uppfyller Mo- medelinnehållet []Mo]-r (massprocent) formeln (1): 0,8 2 [Molr- [Mo]p 2 0,05 (1) där innehållet [Mo]p är förlegerings-Mo-innehållet (massprocent) i det järnbaserade pulvret.

Det Mo~innehållande legeringspulvret binds företrädesvis på ytan hos det järnbaserade pulvret med hjälp av diffusionsbindning eller med hjälp av ett bindemedel. I synnerhet år diffusionsbindning föredraget där partiell diffusion utförs mellan det Mo-innehållande legeringspulvret och det järnbaserade pulvret vid gränsytan.

Det Mo-innehållande legeringspulvret som används vid diffusionsbindning framställs företrädesvis genom reducering av en Mo-innehållande förening som blandas med det järnbaserade pulvret. När blandningen med den Mo- innehållande föreningen och det jårnbaserade pulvret har reducerats, reduceras 10 20 25 30 528 423 7 den Mo-innehållande föreningen på ytan av det järnbaserade pulvret för att bilda ett Mo-innehållande legeringspulver. Samtidigt binds på ett effektivt sätt det Mo-innehållande legeringspulvret med hjälp av diffusionsbindning på ytan hos det järnbaserade pulvret.

Ett rent Mo-metallpulver och ett pulver som framställs från ett kommersiellt tillgängligt ferromolybden kan också användas som det Mo-innehållande legeringspulvret.

I legeringsstålpulvret uppfyller företrädesvis ett Mo-medelinnehåll [Mo]s (massprocent) i legeríngsstålpulver för pulvermetallurgi som har en partikeldiameter på 45 pm eller mindre (d.v.s. ett finlegeringsstålpulver) formeln (2): 1,5[MO]'r 2 [M0]s (2).

Då förhållandet mellan det Mo-innehållande legeringspulvret som faktiskt binds på det järnbaserade pulvret och det totala Mo-innehållande legeringspulvret blir högre minskar förhållandet mellan innehållet [Mols och innehållet [Mo]r, d.v.s.

[Mo]s/ [Molr minskar och är i närheten av omkring 1. Detta värde [Mo]s/ [Molr betecknas hädanefter ”Mo-vidhäftning”. Mo-vidhäftningen år företrädesvis omkring 1,2 eller mindre. Den nedre gränsen av Mo-vidhäftningen år företrädesvis omkring 0,9, mer föredraget 1,0.

Det järnbaserade pulvret innefattar företrädesvis järn och ofrånkomliga orenheter förutom de ovannämnda förlegerat elementen.

I princip är pulvret som skall bindas på det jårnbaserade pulvret endast Mo- innehållande legeringspulver. Innan komprimeringen kan emellertid andra komponenter såsom ett pulver för en legering eller ett presspulver ytterligare bindas med t.ex. ett bindemedel. 20 25 30 528 42% - 8 Legeringsstålpulvret enligt uppfinningen är lämpligt som råmaterial för att framställa sintrade komponenter som har en hög densitet. I synnerhet har den sintrade kroppen en hög rullningskontaktutinattriingshållfasthet även när legeringsstålpulvret sintras vid en relativt låg temperatur t.ex. genom användning av en gallerbandugn.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 år en schematisk vy i genomskärning som visar ett exempel på ett legeringsstålpulver i enlighet med aspekterna enligt uppfinningen; Fig. 2 år ett blockschema som visar ett exempel på en tillverkníngsprocess av legeringsstålpulver i enlighet med aspekterna enligt uppfinningen; Fig. 3 är en schematisk vy i genomskårning som visar ett typiskt exempel på en nåtverksstruktur hos en sintrad kropp; Fig. 4 är en schematisk vy i genomskårning som visar ett typiskt exempel på en struktur hos en sintrad kropp där en Mo-rik fas har förgrovats; och Fig. 5 är en schematisk vy i genomskärning som visar en sintringshals.

DETALJERAD BESKRIVNING Ett legeringsstålpulver enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till ritningarna.

Med hänvisning till tig. 1 visas en partikel hos ett legeringsstålpulver 4 enligt uppfinningen. En partikel av ett Mo-innehållande legeringspulver 2 är i kontakt med en partikel hos ett järnbaserat pulver l vid en gränsyta 3. En del av nämnda Mo i partikeln hos det Mo-innehållande legeringspulvret diffunderas i partikeln hos det järnbaserade pulvret 1 vid grånsytan 3 (d.v.s. partiell diffusion). Således binds det Mo-innehållande legeringspulvret 2 vid ytan hos 10 20 25 30 528 421 9 partikeln hos det järnbaserade pulvret 1 (denna bindning betecknas hädanefter - som ”diffusionsbindning”).

Om inte annat anges betecknar ”järnbaserat pulver” ett järnbaserat pulver på vilket nämnda Mo-innehållande legeringspulver skall bindas såsom illustreras i fig. l och ett järnbaserat pulver används som ett råmaterial för detta. Båda de jårnbaserade pulvertyperna särskiljs i enlighet med behov. Om inte annat anges betecknar ”legeringsstålpulver” ett pulver enligt uppfinningen såsom illustreras i fig. l. D.v.s. nämnda legeringsstålpulver är huvudsakligen sammansatt av partiklar hos legeringsstålpulvret i vilket det Mo-innehållande legeringspulvret binds vid det j ärnbaserade pulvret.

Ett exempel på en tillverkningsprocess av legeringsstålpulvret enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas.

Med hänvisning till ett exempel på en tillverkningsprocess (blockschema) som visas i ñg. 2 där ett jårnbaserat pulver (a) (t.ex. ett råmaterial av ett jårnbaserat pulver) och ett rå-Mo-pulver (b) (t.ex. råmaterial av ett Mo-innehållande legeringspulver) först färdigställs. Det järnbaserade pulvret (a) innehåller förutbestämda mängder med Mo och Mn såsom legeringskomponenter i förväg, d.v.s. som förlegeringen.

Det jårnbaserade pulvret (a) är företrädesvis ett ñnfördelat järnpulver. Det ñnfördelade järnpulvret framställs genom att ñnfördela smält stål som innehåller önskade legeringskomponenter med vatten eller gas. Således framställs ett jårnbaserat pulver. Det ñnfördelade järnpulvret värms vanligtvis upp efter finfördelningen i en reducerande atmosfär (t.ex. i väte) för att minska C och O i jârnpulvret. Enligt uppfinningen kan emellertid ett ñnfördelat järnpulver utan sådan vårmebehandling, d.v.s. ”som fmfördelat” pulver, också användas som det järnbaserade pulvret (a). 10 15 20 25 30 fs2s 421 10 Dessutom kan andra järnpulver såsom ett reducerat järnpulver, ett elektrolytiskt jårnpulver och ett krossat järnpulver användas sålänge som sammansättningen är uppfylld.

Förutom själva det Mo-innehållande legexingspulvret kan en Mo-innehållande förening som kan bilda det Mo-innehållande legeringspulvret genom reduktion användas som det råa Mo-pulvret (b). Både det Mo-innehållande legeringspulvret och den Mo-innehållande föreningen innehåller emellertid inte väsentligen något metallelement förutom Mo och Fe.

Det Mo-innehållande legeringspulvret som används som det råa Mo-pulvret (b) innefattar ett rent Mo-metallpulver och ett pulver som har framställts från ett kommersiellt tillgängligt ferromolybden.

Den Mo-innehållande föreningen innefattar Mo-oxider, Mo-karbid, Mo-sulfider, Mo-nitrider och sammansättningar därav. Mo-oxiderna används företrädesvis med avseende på tillgänglighet och för att underlätta reduktionsreaktionen. Den Mo-innehållande föreningen har en pulverform eller behandlas så att den får en pulverform genom att t.ex. blanda det med det jårnbaserade pulvret och genom reduktion. Huvudkomponenten i det Mo-innehållande legeringspulvret som har framställts genom att reducera den Mo-innehållande föreningen är Mo eller Mo- Fe.

I vilket fall som helst kan vilken som process som helst såsom krossning eller finfördelning användas förutsatt att nämnda råa Mo-material får en pulverform.

Därefter utsätts det järnbaserade pulvret (a) och det råa Mo-pulvret (b) för blandning (c) till ett förutbestämt förhållande. Blandningen (c) innefattar vilken tillgänglig metod som helst, t.ex. genom användning av en Henschel- blandningsanordning eller en konblandningsanordning.

Vid diffusionsbindningen av det råa Mo-pulvret (b) kan t.ex. omkring O, 1 massprocent eller mindre spindelolja tillföras (till det blandade pulvret) för att 15 20 25 30 i 528 421 ll förbättra vidhäftningsegenskapen mellan det järnbaserade pulvret (a) och det råa Mo-pulvret (b). Åtminstone omkring 0,005 massprocent spindelolja tillförs företrädesvis för att åstadkomma den önskade effekten.

Den ovannämnda blandningen hålls vid en hög temperatur (d.v.s. värmebehandling (d)) för att utföra diffusionsbindningen. Molybden diffunderar i järnet vid gränsytan mellan det järnbaserade pulvret (a) och det råa Mo-pulvret (b) för att framställa ett legeringsstålpulver för pulvermetallurgí (e) enligt uppfinningen.

Värmebehandlingen (d) utförs företrädesvis i en reducerande atmosfär. En atmosfär som innehåller väte och i synnerhet är en väteatmosfär föredragen.

Värmebehandlingen (d) kan utföras i vakuum. Värmebehandlingen (d) utförs företrädesvis vid omkring 800°C till omkring l000°C.

Det ”ñnfördelade” pulvret har ett högt innehåll av C och O. När det ”ñnfördelade” järnpulvret används som det järnbaserade pulvret (a) utförs därför värmebehandlingen (d) i en reducerande atmosfär för att minska kol- och syreinnehållet. Denna behandling aktiverar ytan hos det järnbaserade pulvret.

Följaktligen kan diffusionsbindningen av det Mo-innehållande legeringspulvret utföras på tillförlitligt sätt även vid en låg temperatur (omkring 800°C till omkring 900°C). Följaktligen används det finfördelade järnpulvret utan värmebehandling med fördel som det järnbaserade pulvret (a), vilket år ett råmaterial av legeringsstålpulvret enligt uppfinningen, framför ett finfördelat järnpulver i vilket kol och syre i pulvret minskas genom värmebehandling i förväg. Det föredragna innehållet av kol och syre kommer att beskrivas senare tillsammans med innehållet av andra element.

En aspekt av legeringsstålpulvret enligt uppfinningen, vilket schematiskt visas i tig. 1, framställs genom den ovan beskrivna metoden. När ett Mo-innehållande legeringspulver används som det råa Mo-pulvret utförs, vilket inte behöver sägas, diffusionsbindningen mellan det Mo-innehållet legeringspulvret 2 och det järnbaserade pulvret 1. l0 20 25 30 528 421 12 När en Mo-innehållande förening används som det råa Mo-pulvret ästadkoms å andra sidan diffusionsbindningen mellan ett Mo-innehållande legeringspulver 2 som generats genom reducering av den Mo-innehållande föreningen och det järnbaserade pulvret 1. Når en Mo-oxid t.ex. används som det råa Mo-pulvret, reduceras Mo-oxiden för att bilda ett Mo-innehållande legeringspulver 2 (d.v.s. ett Mo-metallpulver) på ytan av det järnbaserade pulvret 1 under värmebehandlingen. Följaktligen utförs diffusionsbindning mellan det Mo- innehållande legeringspulvret 2 som har genererats genom reduktion och det järnbaserade pulvret 1, som i fallet där det Mo-innehâllande legeringspulvret 2 användes som det råa Mo-pulvret.

En Mo-innehållande förening används företrädesvis som det råa Mo-pulvret framför det Mo-innehållande legeringspulvret om man tar vidhäftningen i beaktande, d.v.s. graden av vidhäftning. Anledningen till detta är följande: Ytan hos det Mo-innehållande legeringspulvret 2 som har reducerats under värmebehandlingen blir aktiv vid diffusíonsreaktionen. Följaktligen förbättras vidhäftningen till det jårnbaserade pulvret 1.

Alternativt, såsom visas med pilarna i grenen i fig. 2, kan det Mo-innehållande legeringspulvret 2 bindas vid ytan av det jämbaserade pulvret 1 med hjälp av ett bindemedel (hädanefter betecknat som ”bindemedelsbindning” (fl) istället för diffusionbindning med hjälp av värmebehandlingen (d).

Vilket känt bindemedel som helst kan användas. Exempel på bindemedel innefattar metalliska medel såsom zinkstearat och kalciumstearat och amidvax såsom etylenbisstearamid och stearinsyremonoamid. I synnerhet används det ovannämnda bindemedlet företrädesvis eftersom bindemedlet också har en smörjande funktion. Ett bindemedel som inte har en smörjande funktion såsom t.ex. polyvinylalkohol (PVA), etylenvinylacetatsampolymer och fenolharts kan också användas. Den smörjande funktionen hänför sig till en funktion vid komprimering, d.v.s. en funktion för-att öka densiteten hos råpresskroppen genom att accelerera omfördelningen av pulvret, eller en funktion för att “minska utstötningskraften. 10 20 25 30 528 421 13 Det Mo-innehållande legeringspulvret binds på ytan av det järnbaserade pulvret genom uppvärmning av bindemedlet till smältpunkten (innefattande den eutektiska punkten) eller högre. Metoden för att binda med hjälp av bindemedlet är inte begränsat till den ovan nämnda. Till exempel kan bindemedlet upplösas i ett lösningsmedel och lösningen kan tillföras det Mo- innehållande legeringspulvret. Det Mo-innehållande legeringspulvret kan också bindas på ytan av det järnbaserade pulvret och sedan kan lösningen avdunstas.

Bindemedlet innefattar företrädesvis en komponent som har en småltpunkt på omkring 80°C till omkring 150°C när det ovannämnda bindemedlet såsom ett metalliskt medel används. Därefter värms bindemedlet upp till smältpunkten eller högre för att binda det Mo-innehållande legeringspulvret.

Efter värmebehandlingen (d), som innefattar en diffusionsbindningsbehandling i allmänhet, sintras och koaguleras det jårnbaserade pulvret 1 och det Mo- innehållande legeringspulvret 2. Det koagulerade pulvret krossas och klassificeras så att pulvret får en önskad partikeldiarneter. Pulvret härdas i enlighet med behov för att därigenom framställa en produkt med legeringsstålpulvret för pulvermetallurgí (e). En sintrad kropp med detta legeringsstälpulver som har framställts med hjälp av diffusíonsbindning har vanligtvis en rullningskontaktutrnattningshållfasthet som är högre än den hos en sintrad kropp som använder ett legeringsstålpulver som har framställts med hjälp av bindemedelsbindning. Å andra sidan erfordrar legeringsstålpulvret för pulvermetallurgi (e) som framställts med hjälp av bindemedelsbindning inte krossning och klassificering.

Därför är legeringsstålpulver som har framställts med hjälp av bindemedelsbindning fördelaktigt med tanke på dess låga tillverkningskostnad.

Metoden för att binda det Mo-innehållande legeringspulvret 2 på ytan av det järnbaserade pulvret 1 väljs lämpligen från diffusionsbindning och 10 20 25 30 421 14 bindemedelsbindning beroende på tillämpningen och specifikationen av legeringsstålpulvret.

Såsom har visats i samband med principen för Mo-vidhäftningen (d.v.s. graden av Mo-vidhäftiiing), vilken kommer att beskrivas senare i detalj, återstår en del av det Mo-innehållande legeringspulvret som har tillförts eller genererats med syfte att binda i legeringsstàlpulvret, varvid det återstående Mo-innehållande legeringspulvret inte binds på ytan av det järnbaserade pulvret (d.v.s. i ett fritt tillstånd). Mängden sådant Mo-innehållande legeringspulver i det fria tillståndet är företrädesvis liten. De skadliga effektema p. g.a. nämnda Mo-innehållande legeringspulver i det fria tillståndet är emellertid begränsade i den mån mängden fritt pulver befinner sig inom nivån är ett resultat från de allmänna bindningsbehandlingarna såsom beskrivits ovan.

Metoden för bindning år inte begränsad. Vilken metod som helst som kan åstadkomma en Mo-vidhåftning som är jämförbar med den som åstadkoms med de ovan beskrivna metoderna kan användas.

Anledningen till att begränsa innehållet av legeringselementen i legeringsstålpulvret 4 enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas.

Enligt legeringsstålpulvret 4 enligt uppfinningen år ett Mo-innehåll [Mo]p som finns i det järnbaserade pulvret 1 som en förlegering, d.v.s. en legeringskomponent i förväg, 0,2 till omkring 1,5 massprocent i förhållande till massan legeringsstålpulver 4. Effekten för att förbättra härdningsegenskapen förändras inte märkbart även när Mo-innehållet som förlegering överskrider omkring 1,5 massprocent. I ett sådant fall minskar sammanpressbarheten hos legeringsstàlpulvret p.g.a. ökad hårdhet hos legeringsstålpulvret 4. Ett Mo- innehåll som överskrider omkring 1,5 massprocent är en nackdel ur ekonomisk synpunkt. Å andra sidan, då Mo-innehållet som förlegering är mindre än 0,2 massprocent, uppträder följande nackdel när legeringsstålpulvret komprimeras och sintras för att färdigställa den sintrade kroppen. Även om den sintrade kroppen utsätts för hårdning (t.ex. karburering och härdning) bildas lätt en 10 15 20 25 30 1522 421g 15 ferrítfas. Följaktligen är en ökning av hållfastheten och valskontaktutmattningshållfastheten svår att åstadkomma även om den sintrade kroppen utsätts för värmebehandling.

Mnåinnehållet som finns i det järnbaserade pulvret 1 som en förlegering är omkring 0,5 massprocent eller mindre i förhållande till massan för specialstålpulvret 4. När Mn-innehållet som förlegering överskrider omkring 0,5 massprocent vid partíkeln med jârnbaserat pulver l oavsiktligt hårdare och därför ökar inte densiteten hos råpresskroppen. Dessutom orsakar en hög afñnitet mellan Mn och syre under sintringen eller oxideringen vid korngränsen under gaskarburering. Följaktligen minskar rullningskontaktutmattningshåll- fastheten. Mn-innehållet som 'finns i det järnbaserade pulvret 1 som en förlegering styrs följaktligen till att vara omkring 0,5 massprocent eller mindre och företrädesvis omkring 0,3 massprocent eller mindre.

Eftersom Mn har en viss effekt att öka hållfastheten kan Mn-innehållet avsiktligt överskrida det ovannämnda spannet. Den nedre gränsen för Mn- innehàllet behöver inte fastställas med avseende på. materialkvaliteten. l beaktande av tillverkningskostnaden år emellertid den nedre gränsen industriellt sett omkring 0,04 massprocent även om det kan vara lägre såsom företrädesvis omkring 0,02 massprocent.

Såsom har beskrivits ovan innehåller det järnbaserade pulvret 1 Mo och Mn som förlegering. I legeringsstålpulvret 4 binds det Mo-innehållande legeringspulvret 2 pà ytan av det järnbaserade pulvret 1 med hjälp av diffusíonsbindning eller med hjälp av bindemedelsbindning. Vidare uppfyller Mo-ínnehållet som en förlegering [Mo]p (massprocent) och ett Mo-medelinnehàll [Molr (massprocent) den följande formeln (1): 0,8 2 [Moh - [M0]p 2 0,05 (l) I formeln (1) innebär formeln [Molr-[Molp huvudsakligen att en Mo-innehåll som har bundits på ytan av det järnbaserade pulvret 1 med hjälp av 10 20 25 30 :inte 42 16 diffusíonsbindning eller med hjälp av bindemedelsbindning (varvid förlusten p.g.a. det Mo-innehällande legeringspulvret befinner sig i det fria tillståndet ignoreras). I fallet med diffusionsbindning betecknar formeln [Molr-[Mole mängden diffusionsbindning och i fallet med bindemedelsbindning betecknar formeln [Mo]T-[Mo]p en ytterligare mängd. Hädanefter och till dess att exemplen beskrivs betecknar formeln ” [Molr-lMolp” mängden diffusionsbindning som innefattar formeln [Mo]1--[Mo]p i fallet med bindemedelsbindning.

Rullningskontaktutmattningshållfastheten hos den sintrade kroppen ökas när sammansättningen av förlegeringen befinner sig i det ovannämnda spannet och mängden Mo-diffusionsbindning, d.v.s. mängden diffusionsbindning av Mo, befinner sig inom spannet som representeras av formeln (1). Vi antar att anledningen till detta är följande.

Fig. 3 visar schematiskt en karakteristisk struktur hos en sintrad kropp som använder ett legeringsstålpulver enligt uppfinningen. Denna struktur, vilken ofta observeras i den sintrade kroppen, betecknas hädanefter som en ”nätverksstruktur”.

Med hänvisning till fig. 3 bildas, i nätverksstrukturen, en Mo-rik fas 5 vid periferin av en Mo-fattig fas 6 med en nätverksform. Den Mo-fattiga fasen 6 är en värdfas, d.v.s. en matris, hos den sintrade kroppen, vilken är baserad på det järnbaserade pulvret 1 som innehåller Mo och Mn som förlegering. Denna matris betecknas som ”den Mo-fattiga fasen” 6 för att skilja den från den Mo- rika fasen 5.

Vi antar att nätverksstrukturen bildas enligt följ ande mekanism. I legeringsstålpulvret 4 binds det Mo-innehållande legeringspulvret 2 med hjälp av diffusionsbindning på ytan hos det järnbaserade pulvret 1 som innehåller Mo och Mn som förlegering. Ett råpressäxnne bildas genom användning av legeringsstålpulvret och sintras sedan. Under sintringen blir koncentrationen av Mo högre vid en sintringshals som kommer att beskrivas senare mellan partiklarna i det järnbaserade pulvret 1. Följaktligen bildas en enstaka fas vid 10 15 20 25 30 s2s 421 17 sintringshalsen. Följaktligen accelereras sintringen för att förstärka sintringshalsen. En härd nätverksstruktur bildas i den sintrade kroppen genom att styra mängden av diffusionsbindning av Mo inom spannet enligt uppfinningen. Denna hårda nätverksstruktur förbättrar rullningskontaktutmattningshållfastheten hos den sintrade kroppen.

Den sintrade halsen en del vari sintringsreaktionen startar vid inledningen av sintringen. I synnerhet är sintringshalsen en del där det komprimerade legeringsstålpulverprodukterna 4 befinner sig i omedelbar närhet av varandra.

Fig. 5 är en schematisk vy i genomskärning som visar en sintringshals 7. Fig. 5 visar sintringshalsen i relation till endast legeringsstålpulvret 4 vid figurens centrum.

I vissa fall, t.o.m. i en sintrad kropp som har framställts genom användning av legeringsstålpulvret enligt uppfinningen, vilken har en hög rullningskontaktutmattningshällfasthet, identifieras inte en nätverksstruktur. I detta fall antar vi att en sammansatt struktur bestående av den Mo-rika fasen och den Mo-fattiga fasen bildas, Vi antar vidare att denna sammansatta struktur i själva verket har samma effekt (d.v.s. egenskapen med den höga rullningskontaktutmattningshållfastheten) som nâtverksstrukturen. Exempel på sammansatta strukturer innefattar en fin nätverksstruktur, en ofullbordad nätverksstruktur och en partiell nätverksstruktur. Dessa strukturer är svåra att identifiera som en nätverksstruktur genom anblicken. Den sammansatta strukturen är emellertid inte begränsad till de ovan nämnda.

Hädanefter innefattar termen ”nätverksstruktur” som betecknar den typiska strukturen strukturerna som beskrivits ovan. I ett sådant fall förbättras rullningskontaktutrnattningshällfastheten även om nätverksstrukturen inte identifieras genom anblick.

Den Mo-rika fasen 5 bildas inte i tillräcklig omfattning när mängden Mo- diffusionsbindning år mindre än 0,05 massprocent. Å andra sidan har den sintrade kroppen en hög hållfasthet men l0 20 25 30 18 rullningskontaktutrnattningshållfastheten minskar när mängden Mo- diffusionsbindning överskrider omkring 0,8 massprocent. Detta beror på att den Mo-rika fasen 5 blir spröd. Följaktligen är mängden Mo-diffusionsbindning från omkring 0,05 till omkring 0,8 massprocent i förhållande till massan för legeríngsstålpulvret 4. I synnerhet år mängden Mo-diffusionsbindning företrädesvis omkring 0,4 massprocent eller mindre.

Företrâdesvis är partiklarna i det Mo-innehållande pulvret 2 huvudsakligen likformigt bundna på ytan av det järnbaserade pulvret 1 med hjälp av diffusionsbindning (eller med hjälp av ett bindemedel). I det Mo-innehällande legeringspulvret 2 som är ojämnt bundet på det järnbaserade pulvret 1 separeras det Mo-innehållande legeringspulvret 2 lätt från det jårnbaserade pulvret 1 när legeringsstålpulvret 4 krossas efter diffusionsbindningsbehandling eller när legeringsstålpulvret 4 transporteras. I ett sådant fall ökar det Mo- innehållande legeringspulvret som befinner sig i ett fritt tillstånd avsevärt.

Såsom visas i tig. 4 hopar sig det separerade Mo-innehållande legeringspulvret 2 och tenderar att bilda en grov Mo-rik fas 8 när ett ràpressåmne som är sammansatt av ett sådant legeringsstälpulver sintras. Strukturen hos den sintrade kroppen är inte lik nätverksstrukturen som representeras i fig. 3.

Följaktligen binds det Mo-innehållande legeringspulvret 2 huvudsakligen likformigt på ytan av det järnbaserade pulvret 1, vilket därigenom minskar det Mo-innehållande legeringspulvret som befinner sig i det fria tillståndet som har genererats genom separeringen från det järnbaserade pulvret för att öka rullningskontaktutmattningshållfastheten hos den sintrade kroppen.

Enligt uppfinningen införs en Mo-vidhäftning (d.v.s. en bindningsgrad för Mo) som ett index för att utvärdera den likfozmiga bindningsegenskapen hos det Mo- innehàllande legeringspulvret 2. När man beräknar denna Mo~vidhäftning definieras ett Mo-medelinnehåll (massprocent) [Mo]s som ett medelinnehåll (massprocent) för Mo som finns i ett Iegeringsstàlpulver för pulvermetallurgi som har en partikeldiameter pá 45 um eller mindre (hädanefter betecknat som ett fint legeringsstålpulver). Innehållet [Mols representeras m.a.o. enligt följande: det fina legeringsstälpulvret som har en partikeldiameter på 45 um eller mindre l0 15 20 25 30 .r 528 421 r 19 färdigställs genom sållning och klassificering av ett legeringsstàlpulver 4 som innehåller ett järnbaserat pulver 1 och ett Mo-innehållande legeringspulver 2.

Det totala Mo-innehållet i det fina legeringsstålpulvret innefattar Mo-innehållet (massprocent) i det järnbaserade pulvret 1 och Mo-innehållet (massprocent) i det Mo~innehållande legeringspulvret 2. Mo-medelinnehållet [Mols representeras av förhållandet mellan det totala Mo-innehållet (massprocent) i det fina legeringsstålpulvret med massan för legeringsstàlpulvret 4 (d.v.s. till den totala massan för det fina specialstålpulvret). Standarsiktningar som beskrivs av JIS Z 8801-1 (ZOOO-utgåvan) används.

Mo-vidhåftningen beräknas genom användning av nämnda [M0]s och Mo- medelinnehållet [Moh som har beskrivits ovan. Mo-vidhäftningen representeras av [Mols/ [Mo]1~.

En avsevärd mängd av det Mo-innehållande legeringspulvret 2 separeras från det järnbaserade pulvret 1 och klumpar ihop sig när ett legeringsstålpulver 4 som har en Mo-vidhäftning (=[Mo]s/ [Mo]1-) som överskrider 1,5 sintras.

Följaktligen bildas en grov Mo-rik fas 8. För att öka rullningskontaktutmattningshållfastheten genom att bilda nätverksstrukturen i den sintrade kroppen, såsom visas i den följande formeln (5), är därför Mo- vidhäftningen företrädesvis omkring 1,5 eller mindre och mer föredraget omkring 1,2 eller mindre: 1,5 z [Mo]s/[Mo]T (5).

Formel (5) härrör från formel (2): 1,5[Mo]-f 2 {Mo]s (2).

En hög Mo-vidhäftning (=[Mo]s/ [Mo]r) indikerar att det fma legeringsstålpulvret har en partikeldiameter på 45 pm eller mindre, vilket fint legeringsstålpulver har färdigställts genom siktning och klassificering, redan innehåller en stor mängd Mo-innehållande legeringspulver som befinner sig i det fria tillståndet. Å 10 15 20 25 30 20 andra sidan är mängden Mo-innehållande legeringspulver som befinner sig i det fria tillståndet lågt när Mo-vidhäftningen är nära 1. I ett sådant fall binds det Mo-innehållande legeringspulvret huvudsakligen likforrnigt på ytan av det jårnbaserade pulvret. Når det Mo-innehållande legeringspulvret som befinner sig i det fria tillståndet inte existerar i någon väsentlig omfattning bör Mo- vidhäftningen ha en nedre gräns på omkring 1. Den nedre gränsen för Mo- vidhäftningen kan emellertid vara huvudsakligen 0,9 med avseende på måtfel och fördelningsavvikelse. En stor fördelningsavvikelse för Mo år inte föredragen och därför är Mo-vidhåftningen mer föredraget åtminstone 1,0.

Formeln (2) ersätts med följande formel (3) när Mo-vidhåftningen år omkring 1,2 eller mindre. Vidare kan formeln (2) ersättas med följande formel (4) når Mo- vidhåftníngen år åtminstone 1,0: 1 ,2[M0]'r 2 M0]s (3) l,2[M0]1~ 2 MO]S 2 1,Û[M0]'r En föredragen karakteristik för rullningskontaktutmattningshållfastheten uppnås när det Mo-innehållande legeringspulvret 2 har en genomsnittlig partikeldiameter på omkring 20 pm eller mindre. Anledningen till detta är följande: Den grova Mo-rika fasen 8, såsom visas i fig. 4, bildas lätt och nåtverksstrukturen försämras jämförs med det optimala tillståndet när medelpartikeldiametern hos det Mo-innehållande legeringspulvret 2 överskrider omkring 20 um. Följaktligen har det Mo-innehållande legeringspulvret 2 företrädesvis en medelpartikeldiameter på omkring 20 pm eller mindre. Å andra sidan, i beaktande av bearbetbarheten, har det Mo-innehållande legeringspulvret 2 företrädesvis en medelpartikeldiameter på åtminstone omkring l pm. Med avseende på medelpartikeldiametern hos det Mo- innehållande pulvret mäts partikelstorleksfördelningen med hjälp av en laserdiffraktionsspridningsmetod baserat på JIS R 1629 (l997-utgåvan) och partikeldiarnetern vid en samlad volymfraktion på 50 % används som medelpartikeldiametern. 10 15 20 25 30 :i 528 421 21 Sammanpressbarheten eller rullningskontaktutrnattningshàllfastheten hos den sintrade kroppen minskar när innehållet av Mn och Mo i det järnbaserade pulvret som är en matris avviker från spannet enligt uppfinningen även i fallet där nätverksstrukturen har bildats. Å andra sidan är tillförande av element såsom Ni, V, Cu och Cr inte föredraget eftersom sammanpressbarheten minskar avsevärt och rullningskontaktutrnattningshållfastheten hos den sintrade kroppen också. minskar p.g.a. densitetminskningen.

Enligt den kända tekniken binds ett Ni-innehållande eller ett Cu-innehållande pulver, vilka används som ett element för ökning av hållfastheten som i fallet med Mo, ett järnbaserat pulver med hjälp av diffusionsbindning.

Díffusionsbíndningen av de ovannämnda elementen förbättrar emellertid inte på ett tillräckligt sätt rullningskontaktutmattningshållfastheten. Anledningen till detta antas vara följande: Även om de ovan nämnda elementen kan bilda ett nätverk bestående av en Ni-rik fas eller en Cu-rik fas saknar båda de ovan nämnda rika faserna hårdhet med hänsyn till utmattning.

Av den ovan nämnda anledningen är det föredraget att undvika inte bara bindning av Ni eller Cu på det järnbaserade pulvret utan även tillförandet av Ni eller Cu som ett legeringselement vid komprimering.

Till skillnad mot detta år grafit (eller något annat kolinnehållande pulver) effektivt för att öka hållfastheten och utmattningshållfastheten. Därför tillförs omkring 0,1 till omkring 1,0 massprocent (d.v.s. massfórhållandet mellan pulver och det blandade legeringsstålpulvret o.s.v.) på basis av kol i ett kolinnehållande pulver såsom grafitpulver med fördel och blandas innan komprimering. Vidare kan omkring 0,1 till omkring 1 massprocent MnS t.ex. tillföras som ett pulver för en legering innan komprimering. Dessa pulver för en legering kan bindas på ytan hos ett järnbaserat pulver för att förhindra segregering. l termer av kostnader år diffusionsbindning inte lämplig och ett bindemedel används företrädesvis. Ett spann för komponenten som 15 20 25 30 528 421 22 representerar en massprocent i förhållande till den totala massan innefattar ett legeringsstålpulver och ett pulver för en legering efter blandning. Vår slutsats var att endast Mo-innehållande pulver företrädesvis kan användas som legeringen som binds med hjälp av diffusionsbindning.

Exempel på orenheterna i det järnbaserade pulvret och specialstålpulvret innefattar C: omkring 0,02 massprocent eller mindre, O: omkring 0,2 massprocent eller mindre, N: omlaing 0,004 massprocent eller mindre, Si: omkring 0,03 massprocent eller mindre, P: omkring 0,03 massprocent eller mindre, S: omkring 0,03 massprocent eller mindre och Al: omkring 0,03 massprocent eller mindre. Industriellt använda nedre gränser (grova värden) är såsom följer: C: omkring 0,001 massprocent, O: omkring 0,02 massprocent, N: omkring 0,0001 massprocent, Si: omkring 0,005 massprocent, P: omkring 0,001 massprocent, S: omkring 0,001 massprocent och Al: omkring 0,001 massprocent. Nedre gränser behöver emellertid inte fastställas.

Såsom har beskrivits ovan är tillförande av element såsom Ni, V, Cu och Cr inte föredraget. Innehållet av dessa element bör vara vid nivån för orenhetema. I synnerhet är innehållet av elementen företrädesvis enligt följande: Ni: omkring 0,03 massprocent eller mindre, V: omkring 0,03 massprocent eller mindre, Cu: omkring 0,03 massprocent eller mindre och Cr: mindre än 0,02 massprocent.

Innehållet av elementen är mer företrädesvis såsom följer: Ni: omkring 0,02 massprocent eller mindre, V: omkring 0,02 massprocent eller mindre, Cu: omkring 0,02 massprocent eller mindre och Cr: omkring 0,01 massprocent eller mindre.

Förutom de komponenter som beskrivits ovan är återstoden företrädesvis j Föredragna villkor för att producera en sintrad kropp genom användning av ett legeringsstålpulver för pulvermetallurgi enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas. Detaljerna kommer inte att beskrivas här eftersom pulverprodukterna för en legering som skall tillföras redan har beskrivits. Ett kolinnehållande pulver används vanligtvis som ett pulver för att öka 15 20 25 30 1 528 421 23 hållfastheten och ett pulver såsom MnS används vanligtvis som ett pulver för att förbättra bearbetbarheten.

Vid komprimering kan ett pulversmöijmedel blandas med legeringsstålpulvret och pulver för en legering om sådana ñnns. Vidare, eller alternativt, tillförs ett Smörjmedel företrädesvis eller anbringas på ytan av en form. För detta syfte kan ett metalliskt medel såsom zinkstearat och ett amidvax såsom etylenbissteramid med fördel användas (men inte begränsat till) som smörjmedlet. Innehållet av smörjmedlet som blandas i pulvret är företrädesvis omkring 0,4 till omkring 1,2 viktdelar av ett totalt antal på 100 delar med avseende på vikt av ett pulver som innefattar ett legeringsstålpulver och pulver för en legering.

Komprimeringen utförs företrädesvis vid ett tryck på omkring 400 MPa eller mer och vid en temperatur från rumstemperatur (omkring 20°C) till omkring 160°C.

Trycket är företrädesvis omkring 1000 MPa eller mindre. Formen kan smörjas innan komprimering.

Sintring utförs företrädesvis vid omkring 1l00°C till omkring l300°C. I synnerhet utförs sintringen företrädesvis vid omkring 1 160°C eller mindre eftersom en gallerbandugn, vilken är billig och lämplig för massproduktion, kan användas vid denna temperatur. Sintring utförs mer föredraget vid omkring 1140°C eller mindre. Dessutom utförs sintring mer föredraget vid omkring 1120°C eller mer. Naturligtvis kan andra ugnar såsom en sintringsugn av tråginmatartyp eller liknande användas.

Den resulterande sintrade kroppen kan utsättas för en hållfasthetsökande behandling såsom karburering och härdning (CQT), blankhårdning (BQT), högfrekvenshärdning eller en karbonitreringsbehandling i enlighet med behoven. Även om en sådan hållfasthetsökande behandling inte utförs är rullningskontaktutrnattningshållfastheten hos den sintrade kroppen förbättrad jämfört med den hos en känd sintrad kropp (utan sådan hållfasthetsökande behandling). Seghärdning kan vidare utföras efter härdning. l0 15 20 25 30 24 Den hållfasthetsökande behandlingen utförs med hjälp av en känd metod.

Karburering utförs företrädesvis vid en kolpotential vid omkring 0,6 % till omkring 1,2 % och vid omkring 800°C till omkring 950°C. Därefter härdas den resulterande sintrade kroppen företrädesvis till omkring 60°C eller mindre (varvid både vattenhärdning och oljehärdning kan utföras). Kolpotentialen hänför sig till en karbureringsförmàga hos den atmosfär i vilken stål uppvårms.

Kolpotentialen representerar kolinnehållet (massprocenten) hos ytan av stålet där stålet likställs meden gasatmosfär i karbureringen vid karbureringstemperaturen.

En föredragen metod och villkor för glanshärdning visas t.ex. i paragraf nummer

[0031] i den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 2001-181701.

Högfrekvensinduktionsuppvärmning utförs vid högfrekvenshärdning så att temperaturen på ytan hos en sintrad kropp när omkring 850°C till omkring 1 100°C.

Därefter härdas den resulterande sintrade lcroppen till omkring 60°C eller mindre (där både vattenhårdning och oljehårdning kan utföras).

Karbonitrering utförs företrädesvis vid en kolpotential på omkring 0,6 % till omkring 1,2 % i en atmosfär som innehåller omkring 3 % till omkring 10 % (volymprocent) ammoniakgas vid omkring 750°C till omkring 950°C. Därefter härdas den resulterande sintrade kroppen företrädesvis till omkring 60°C eller mindre (där både vattenhårdning och oljehårdning kan utföras).

Den resulterande sintrade kroppen innehåller företrädesvis följande komponenter: C: omkring 0,6 till omkring 1,2 massprocent, O: omkring 0,02 till omkring 0,15 massprocent och N: omkring 0,001 till omkring 0,7 massprocent.

Avseende komponenter andra än C, O och N år sammansättningen i stort sett samma som den för det blandade pulvret (d.v.s. legeringsstålpulvret och pulvret för en legering som är blandad däri) innan komprimering. l5 20 25 30 iszs 421 25 Såsom har beskrivits ovan är en teknologi känd i vilken Mo tillförs oberoende av eller med ett annat element såsom Ni för att förbättra hållfastheten för den sintrade kroppen. Med avseende på sammanpressbarheten tillförs i synnerhet olika mängder av Mo som en förlegering eller binds med hjälp av diffusionsbindning eller en kombination av förlegering och diffusionsbindning.

Enligt uppfinningen tillförs emellertid Mo oberoende utan kombination med andra element såsom Ni och dessutom är en lämplig mängd förlegering och diffusionsbindning kombinerad. Således kan rullningskontaktutmattnings- hållfastheten hos den sintrade kroppen förbättras. En sådan förbättring kan inte förväntas från kända teknologier som visas i de ogranskade japanska patentansökningarna med publiceringsnummer 2003-147405, 2002-146403, 7- 5 1 72 1 och liknande.

EXEM PEL Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till exempel. Ett legeringsstålpulver enligt uppfinningen och tillämpningen av detta är inte begränsat till följande exempel.

EXEMPEL 1 Smält stål som innehåller förutbestämda mängder av Mo och Mn ñnfördelades med hjälp av vattenfinfördelning för att framställa ett järnbaserat finfördelat pulver. MoOs-pulver (medelpartikeldiameter: 2,5 um) tillfördes detta järnbaserade pulver som ett rå-Mo-pulver till ett förutbestämt förhållande och blandades sedan med hjälp av en blandningsanordníng av V-typ under 15 minuter.

Det blandade pulvret värmdes upp i en väteatmosfär som har en daggpunkt av 25°C (förvaringstemperatur: 900°C, förutom prov nr. 13: 800°C, prov nr. 14: 700°C för att variera Mo-vidhäftning; förvaringstid: 1 timme). Således reducerades MoOa-pulvret till ett Mo-metallpulver och det resulterande Mo~ pulvret bands på ytan av ett järnbaserat pulver med hjälp av diffusionsbindning m W co 4- Isa .a- 26 för att framställa legeringsstålpulver för pulverrnetallurgi. Nämnda legeringsstålpulver för pulvermetallurgi testades och Mo-innehållet [Molfr mättes upp. Tabell 1 visar resultaten. Samtliga legerinsstålpulver för pulvermetallurgi har en medelpartikeldiameter på 70 till 90 pm.

Med avseende på partikeldiametem hos det jårnbaserade pulvret och legeringsstålpulvret mättes partikelstorleksfördelningen med hjälp av en metod för siktning som beskrivs i JIS Z 8815 (l994-utgävan) och partikeldiametern vid en samlad underdimensionsprocentandel (massabasis) på 50 % används som medelpartikeldiametern.

De återstående komponenterna i det resulterande legeringsstålpulvret innefattade järn och ofränkomliga orenheter (C: 0,001 till 0,006 massprocent, Si: 0,008 till 0,015 massprocent, P: 0,006 till 0,010 massprocent, S: 0,008 till 0,012 massprocent, Al: 0,010 till 0,015 massprocent, N: 0,0006 till 0,0018 massprocent och O: 0,09 till 0,15 massprocent). . _ .ïššš ._ R... 3.., ä F 2.... 27 .szs 421 :Iam .a med uwó mfl ufliä. ä... ä... 3.... ä ä å... ...d 8 ä... å. z... z... n.. 3... ä... z mel.. ä.. 2%.. #1.. S. ä.. .m....1 2 :Sån .2 S.. .å nu.. 2 ä... [md .s . mm.. 8.. m3 S... f .. mmm and.. _. .

:Eli I I .I gi! 2 F :__ .nu ...a å ä e... .__ Må _. : _ .J ummw. å. u... mv. .. 3 ._ hä.. å.. m3 å. Ja... 8.. , . 2 _. ä. _... ä. 3. 2. wfl. _ ._ 123.... pm... Lä S... G1.. <1.. m... EI.. ._ ä... ä: ä.. W.. 2 ,, ä.. lån.. n š I I II || _ II |l 3... 9 _ 8.. ä.. s. .å S... f :s «l.. _ å.. ä.. m... d.. s... ß 12.5. H... .d _ ä... Ltd WW . =.._... S.. « ä... ä. .. å Na. _ :å 222.89... gnëeis ¿:!szæ äa _.§u.fifl..;.§.;.ä:.¿fififi ...gå .tim _ ...siiê-š.. ë F =onm._. 15 20 25 30 LH M cr: .in w nl 28 I tabell 1 är ett förlegerat Mo-innehåll [Mo]p (massprocent), ett förlegerat Mn- innehåll (massprocent) och en mängd Mo-diffusionsbindning (= [Mo]r-[Mo]1=) (massprocent) värden relativt massan fór legeringsstålpulvret för pulverrnetallurgi.

Dessa legeringsstålpulver för pulvermetallurgi siktades för att klassificera fina legeringsstålpulver som har en partikeldiameter på 45 pm eller mindre. De fina legeringsstålpulvren testades och Mo-innehållet ([Mo]s) i de fina legeringsstålpulvrena mättes upp.

Prov nr. 2 till 4, 6 till 9, 12 till 14 och 21 är exempel där det förlegerade Mo- innehållet, det förlegerade Mn-innehållet och mängden Mo-diffusionsbindning uppfyller spannet enligt uppfinningen. Prov nr. 1 och 5 är exempel där mängden Mo-diffusionsbindning (= [Mo]i~-[Mo]p) inte beñnner sig inom spannet enligt uppfinningen. Prov nr. 10 och 20 är exempel där det förlegerade Mo-innehållet inte befinner sig inom spannet enligt uppfinningen. Prov nr. 11 är ett exempel där det förlegerade Mn-innehållet inte befinner sig inom spannet enligt uppfinningen.

Därefter värmdes en form för komprimering upp till 130°C. Litiumstearat finfördelades på den inre ytan av formen med en anordning som tillverkas av Nordson KK som visas i den ogranskade japanska patentansökningen med publiceringsnummer 2002-327204. Således anbringades litiumstearat på den inre ytan av formen.

Vidare tillfördes 0,5 massprocent grafit och 0,2 viktdelar litiumstearat till legeringsstålpulvret för pulvermetallurgi som användes i prov nr. 1 till 14, 20 och 21 och blandningarna blandades sedan med hjälp av en blandningsanordning av V-typ under 15 minuter. Därefter vårmdes blandningen upp till l30°C och anbringades i formen. Blandningen komprimerades med ett tryck på 686 MPa för att bilda en tabletträpresskropp som har en diameter på 60 mm och en tjocklek på 6 mm. 10 15 20 25 30 w, : h.) ad- 29 Tablettråpresskroppen sintrades för att bilda en sintrad kropp. Sintringen utfördes i en RX-gasatmosfär (Nz - 32volymprocent av H2 - 24 volymprocent av CO - 0,3 volymprocent av C02) vid 1 130°C under 20 minuter Den resulterande sintrade kroppen utsattes för gaskarburering (förvaringstemperatur: 870°C, förvaringstid: 60 minuter) i en kolpotential på 0,8 °/<>. Den resulterande sintrade kroppen härdades sedan (oljehårdning vid 60°C) och seghårdades (vid 200°C under 60 minuter).

Beträffande sammansättningen av den sintrade kroppen ökade det totala kolinnehållet något baserat på faktumet att kolinnehållet på ytan av den sintrade kroppen ökade till spannet på 0,75 till 0,8 massprocent. Syreinnehållet minskade något till spannet på 0,05 till 0,12 massprocent, kväveinnehållet ökat något till spannet 0,01 till 0,02 massprocent. Sammansåtmingen av andra komponenter var nästan densamma som den hos råmaterialet.

Densiteten (Mg/mß) och rullningskontaktutrnattningshållfastheten (GPa) hos den sintrade kroppen mättes. Resultaten visas också i tabell 1.

Rullningskontaktutmattningshållfastheten mättes genom att utföra ett rullningskontaktutmattningshållfasthetstest av typen där man använder sex kulor. Rullningskontaktutmattningshållfastheten representerar en maximal kontaktpàkänning som beräknas från en belastning där gropbildning inte uppträdde efter 107 gånger. Gropbildningen bekräftades med hjälp av en vibrationsövervakningsanordning av accelerationstyp. När accelerationen överskred 0,7 G fastställde anordningen att gropbildning hade uppträtt.

Rullningskontaktutmattningshållfasthetstestet utfördes med hjälp av en rullningskontaktutrnattningstestanordníng av typen med sex kulor (d.v.s. en rullningskontaktutmattningshållfasthetstestanordning av Mori-typ). Ett skivteststycke som har en yttre diameter på 60 mm och en tjocklek på 6 mm användes i testet. I testet rullades sex stålkulor där en belastning anbringades över ytan av teststycket. En belastning vid vilken testet upprepades 107 gånger utan att en grop bildades definíerades som en utmattningsbelastningsgräns.

Den maximala kontaktpåkänningen, som definieras som 15 20 25 30 szs 421~ 30 rullningskontaktutrnattningshållfastheten, beräknades enligt formeln (6).

Youngs modul av den sintrade kroppen definierades som formeln (7) där Youngs modul var beroende av densiteten: Sw = o,62[P(EE12 /1-2(1:+E')211/ß (6) sW : maximal kontaktpàkånning (GPa) P : belastning på teststålkula (N) r : radie hos teststålkula (4,7625 mm) E : Youngs modul för teststålkula (210 GPa] E' : Youngs modul för sintrad kropp (GPa) E' = -342+69,2p (7) p : densitet av sintrad kropp (Mg/m3).

I jämförelse med exempel (prov nr. 2 till 4, 6 till 9, 12 till 14 och 21) med jämförbara exempel (prov nr. 1, 5, 10, 11 och 20) var rullningskontaktutmattningshållfastheten i exemplen 3, 1 till 3,9 GPa medan rullningskontaktutrnattningshållfastlieten i de jämförbara exemplen var 2,5 till 2,9 GPa. Följaktligen ökar rullningskontaktutmattningshållfastlieten hos den sintrade kroppen genom användning av legeringsstålpulvret enligt uppfinningen.

Prov nr. 14 där Mo-vidhäftningen (d.v.s. [Mo]s/[Mo]1~) överskred 1,5, kommer nu att jämföras med prov nr. 2 till 4, 6 till 9, 12, 13 och 21 där Mo-vidhäftningen var 1,5 eller mindre. Rullningskontaktutmattningshållfastheten hos prov nr. 14 var 3,1 GPa medan rullningskontaktutmattningshållfastheten hos prov nr. 2 till 4, 6 till 9, 12, 13 och 21 var 3,3 till 3,9 GPa.

Följaktligen kontrollerades Mo-vidhåftningen företrädesvis till omkring 1,5 eller mindre (d.v.s. i spannet som uppfyller formeln (2)), vilket därigenom åstadkommer den höga rullningskontaktutmattningshållfastheten. Vidare 10 20 25 30 5.28 4211 31 förbättrades rullningskontaktutmattningshållfastheten hos prov nr. 12, där Mo- vidhäftningen var mindre än 1,2, avsevärt jämfört med den hos prov nr. 13, vilken hade samma sammansättning och där Mo-vidhäftningen överskred omkring 1,2. Med hänvisning till tabell 1, även om variationen i sammansättningen togs i beaktande, när Mo-vidhäftningen var omkring 1,1 eller mindre, var rullningskontaktutrnattníngshållfastheten åtminstone 3,5 GPa (se prov nr. 9).

EXEMPEL 2 Smält stål innehållande förutbestämda mängder Mo och Mn finfördelades med hjälp av vattenñnfördelning. Därefter reducerades det finfördelade pulvret i en väteatrnosfär. Vidare krossades pulvret för att framställa ett järnbaserat pulver.

Molybdenmetallpulver (renhet: 99,9 %, medelpartikeldiameter: 5 pm) tillfördes som ett Mo-innehållande legeringspulver åt det järnbaserade pulvret till ett förutbestämt förhållande. Dessutom tillfördes 1,0 massprocent zinkstearat som ett bindemedel åt det blandade pulvret. Blandningen uppvärmdes vid l40°C under 15 minuter. Nämnda Mo-metallpulver bands på ytan av det järnbaserade pulvret med hjälp av bindemedelsbindning för att framställa specialstålpulver för pulvermetallurgi. Innehållet zinkstearat (massprocent) representerar ett förhållande mellan massan zinkstearat och den totala massan (d.v.s. massan för legeringsstålpulvret för pulvermetallurgi) innefattande det järnbaserade pulvret och Mo-metallpulver.

Resten av komponenterna i det resulterande legeringsstálpulvret var desamma som i exempel 1.

Stegen för komprimering till seghärdning utfördes genom användning av legeringsstålpulvren som användes i exempel 1 för att framställa den sintrade kroppen. Densiteten och rullningskontakmtmattningshållfastheten hos den sintrade kroppen mättes. Tabell 2 visar resultaten. 9,.- nå 32 .ïå - få .. Såå-ia: ...___-___ 2.8.3; _..

S.. o nu _ 8.. Ga n. 3 äs ._ .nn :s ä hä GJ 2 2 E. : _.. n man. Jïf. ä.. ud « 5.6. _.. 325m. »ua m.. 4.5 E.. å.. å 3.... w :E96 . .

S.. _. nu n? ä... _. u... ä... 2 Qiølnlå êlønlßlå g. 9135395 n!!! .så _ :itä xešeï. å 9 3.:- š šsæaåm 128 šssè: ._ :_ .i * litt-li.. ..._ 251251 å .šiw _ ...___-såg š gain-EIS.. BE N :mnmh 15 20 25 30 :Ian 33 Prov nr. 16 till 18 är exempel där det förlegerade Mo-innehållet, det förlegerade Mn-innehållet och den ytterligare mängden Mo-metallpulver (= ([Mo]1~-[Mo]1>) uppfyller spannet enligt uppfinningen. Prov nr. 15 och 19 är exempel där den ytterligare mängden Mo-metallpulver inte befinner sig inom spannet enligt uppfinningen.

I en jämförelse mellan exemplen (prov nr. 16 till 18) och jämförbara exempel (prov nr. 15 och 19), även om densiteten hos de sintrade kropparna i exemplen var lika med den i de jämförbara exemplen, är rullningskontaktutmattnings- hållfastheten i exemplen högre än den i de jämförbara exemplen.

När Mo-vidhäftningen var densamma hade emellertid exemplen (prov nr. 2 till 4) som framställdes med hjälp av diffusionsbindning som beskrevs i exempel 1 en rullningskontaktutmattningshållfasthet som var högre än den i de exempel som framställdes med hjälp av bindemedelsbindning som beskrevs i exempel 2.

EXEMPEL 3 Legeringsstålpulver som visas i tabell 3 framställdes som i exempel 1.

Komprimeringen, sintringen och efterföljande hållfasthetsökningsbehandling utfördes som i exempel 1. Egenskapema hos den slntrade kroppen utvärderades med samma metoder. Tabell 3 visar resultaten. Endast följande förhållanden ändrades i proven.

Prov nr. 22 och 23: Molybdenmetallpulver (nr. 22) som i exempel 2 och ferromolybdenpulver (sammansättning: huvudsakligen 60 massprocent Mo-Fe, partikeldiameter: 3,5 um) (nr. 23) användes som ett rà-Mo-pulver istället för MoO3-pulver. Även om prov nr. 22 och 23 inte reducerades utfördes bindningsbehandlingen under samma förhållande som i exempel 1.

Prov nr. 24: Innan pulvret fylldes i en form utfördes blandning under följande förhållanden. Grafit (0,3 massprocent), MnS (0,5 massprocent), vilket var ett 15 20 25 30 52 8) 42 fl 34 pulver för att förbättra bearbetbarheten, och etylenbisstearamid (0,6 viktdelar), vilket var ett Smörjmedel, tillfördes vidare legeringsstålpulvret och blandades sedan med hjälp av en blandningsanorclning av V-typ under 15 minuter.

Formen smörjdes inte vid komprimering av prov nr. 24.

De resulterande legeringsstålpulvren enligt prov nr. 22 till 24 hade en partikeldiarneter på 80 till 90 pm. Innehållet av orenheter i legeringsstålpulvren hade samma nivåer som i exempel 1. Sammansättningen av de sintrade kropparna var också liknande den i exempel 1 förutom komponenterna som tillfördes prov nr. 24 (nästan desamma som den tillförda mängden).

Prov nr. 25: Glanshärdning utfördes efter sintring under följande förhållanden istället för karburering och härdning. Den sintrade kroppen värmdes upp vid 900°C under 60 minuter i argongas och hârdades sedan till 60°C med hjälp av oljehärdning. Därefter seghärdades den resulterande sintrade kroppen vid l80°C under 60 minuter. Grafitinnehållet, vilket blandades innan legeringsstålpulvret fylldes i formen, var 0,8 massprocent. Förhållandena för smörjning (d.v.s. smörjmedlet som skall blandas och smörjningen av formen) var som i prov nr. 24.

Prov nr. 26: Högfrekvenshärdning utfördes efter sintring under följande förhållanden istället för karburering och härdning. Den sintrade kroppen värmdes upp till 900°C vid frekvensen 10 kHz och hârdades sedan i vatten vid rumstemperatur.

Därefter seghärdades den resulterande sintrade kroppen vid l80°C under 60 minuter. Grañtinnehållet, vilket blandades innan legeringsstålpulvret fylldes i formen, var 0,8 massprocent. Smörjförhållandena (d.v.s. smörjmedlet som skall blandas och smörjandet av formen) var som i prov nr. 24.

Prov nr. 27: Karbonitreringsbehandling utfördes efter sintring under följande förhållanden istället för karburering och härdning. Den sintrade kroppen värmdes upp vid 860°C under 60 minuter i en kolpotential på. 0,8 % i en rszs 421 35 atmosfär som innehåller 5 volymprocent ammoniak. Den resulterande sintrade kroppen hårdades sedan till 60°C med hjälp av oljehärdning. Därefter seghårdades den resulterande sintrade kroppen vid l80°C under 60 minuter.

Grafitinnehållet, vilket blandades innan legeringsstålpulvret fylldes i formen, var 0,15 massprocent. Smörjförhållandena (d.v.s. smörjmedlet som blandades och smörjandet av formen) var som i prov nr. 24.

De resulterande legeringsstålpulvren enligt prov nr. 25, 26 och 27 hade en partikeldiameter på 80 till 90 um. Innehållet av orenheter i legeringsstàlpulvren var liknande de i exempel 1. Avseende sammansättningen av den sintrade kroppen var kolinnehållet i prov nr. 25 och 26 0,7 till 0,75 massprocent och kvâveinnehållet i prov nr. 27 var 0,45 till 0,5 massprocent. Det totala kolinnehållet i prov nr. 27 ökade något baserat på. faktumet att kolinnehållet på ytan av den sintrade kroppen ökade till spannet 0,15 till 0,8 massprocent.

Sarnmansättningen av de andra komponenterna var liknande de i exempel 1. .ïåiøåu šäsncsasš.. 36 3 3... ä. å... å n.. nä... S... .u n. nal... x... S.. ä.. n.. ä... t... 3 u. 3.» S.. . n . S. n.. 3.. .#4 m... .d ä... S.. S.. ä.. I. än.. å... _ ä W.. ä... ä... å.. ..... S. S... ä... 9 n. n... a.. å.. e.. m1.. ___... ....... J... . 1 _ . 389529... 2585355 aiooânlê. 9.1... Isla.. Qui. 2.3.5.. #535. åšïæš. ...Japan-Så 988381.. a Aiznaiufliififi ...sin 25.51.... ...ä ...E litt-nia.. ..._ ...Éu-...ü . , šsašaëbäâstfš S... .m :unmk í528 421 37 Med hänvisning till tabell 3 minskade densiteten hos den sintrade kroppen något i prov nr. 24 till 27, där formen inte smordes och en ökad mängd Smörjmedel blandades istället. Enligt prov nr. 25 och 26, där glanshårdning och högfrekvenshârdning utfördes, minskade de absoluta värdena fór rullningskontaktutmattningshållfastheten något jämfört med andra prov där karburering och härdning eller karbonitreringsbehandling utfördes. I vilket fall som helst ger utnyttjande av ett Iegeringsstålpulver enligt uppfinningen avsevärda förbättringar jämfört med kända pulver.

Claims (7)

10 20 25 30 G1 F) (å J» PO .a- 38 PATENTKRAV:

1. Legeringsstålpulver för pulvermetallurgi innefattande: ett järnbaserat pulver som innehåller omkring 0,02 till omkring 0,5 massprocent Mn som ett förlegerat element och 0,2 till omkring 1,5 massprocent Mo som ett förlegerat element; och ett Mo-innehållande legeringspulver som har bundits på ytorna av det järnbaserade pulvret, varvid ett Mo-medelinnehåll [Moh- (rnassprocent) baserat på legeringsstålpulvrets massa uppfyller formeln (1): 0,8 2 [Molq- - [Molp 2 0,05 (l) där [Molp är det förlegerade Mo-innehållet (rnassprocent) i det järnbaserade pulvret, baserat på legeringsstàlpulvrets massa, varvid legeringsstålpulvret innefattar ovan nämnda mängder Mn och Mo och varvid återstoden utgörs av Fe och orenheter.

2. Legeringsstålpulver för pulvermetallurgi innefattande: ett jårnbaserat pulver som innehåller omkring 0,02 till omkring 0,5 massprocent Mn som ett förlegerat element och 0,2 till omkring 1,5 massprocent Mo som ett förlegerat element; och ett Mo-innehàllande legeringspulver som har bundits pá ytorna av det järnbaserade pulvret med hjälp av diffusionsbindning, varvid ett Mo-medelinnehåll [Molr (massprocent) baserat pà legeringsstålpulvrets massa uppfyller formeln (1): 0,8 2 [Mol-r - [M0]p 2 0,05 (1) 10 20 25 30 gr: b? (i .i - 4:- ro ~l~ 39 där [Mo]p är det förlegerade Mo-innehàllet (massprocent) i det jârnbaserade pulvret baserat på legeringsstålpulvrets massa, varvid legeringsstålpulvret innefattar ovan nämnda mängder Mn och Mo och varvid återstoden utgörs av Fe och orenheter.

3. Legeringsstålpulver för pulvermetallurgi enligt krav 2, varvid det Mo- innehållande legeringspulvret framställs genom att reducera en Mo- innehållande förening som är blandad med det järnbaserade pulvret.

4. Legeringsstålpulver för pulvermetallurgi innefattande: ett j ärnbaserat pulver som innehåller omkring 0,02 till omkring 0,5 massprocent Mn som ett förlegerat element och 0,2 till omkring 1,5 massprocent Mo som ett förlegerat element; och ett Mo-innehållande legeringspulver som har bundits på ytorna hos det järnbaserade pulvret med hjälp av ett bindemedel, varvid ett Mo-medelinnehåll [Moh- (massprocent) baserat på legeringsstålpulvrets massa uppfyller formeln (1): 0,8 2 [M0]1~- [M0]p 2 0,05 (1) där [Molp är det förlegerade Mo-innehållet (massprocent) i det järnbaserade pulvret, baserat på legeringsstålpulvrets massa, varvid legeringsstålpulvret innefattar ovan nämnda mängder Mn och Mo och varvid återstoden utgörs av Fe och orenheter.

5. Legeringsstålpulver enligt något av kraven 1 till 4, varvid ett Mo- medelinnehåll [Mols (massprocent) baserat på legeringsstålpulvrets massa i ett legeringsstålpulver som har en partikeldiameter på 45 pm eller mindre uppfyller formeln (2): 1,5[Mo]~r 2 [Mols (2). 522121 40

6. Legeringsstålpulver enligt något av kraven 1 till 4, varvid ett Mo- medelinnehåll [Mo]s (massprocent) baserat på legeringsstålpulvrets massa i ett legeringsstålpulver som har en partikeldiarneter på 45 pm eller mindre uppfyller formeln (3): 1,2[Mo]q-2 [Mols (3)

7. Legeringsstålpulver enligt något av kraven 1 till 4, varvid ett Mo- medelinnehàll [Mols (massprocent) baserat på legeringsstålpulvrets massa i ett legeringsstålpulver som har en partikeldiauneter pà 45 pm eller mindre uppfyller formeln (4): l,2[M0]-p2 [Mo]s 2 1,O[Mo]1~ (4).