SE530156C2 - Blandat pulver för pulvermetallurgi - Google Patents

Description

25 30 530 'ISS 2 hârdning ("bright-quencl'1ing") efter sintring ñr att förbättra draghållfasthßt 61161' unnatmirigshållfasthet hos desamma.

På senare tid har järnbaserade pulvermetallurgiprodukter med hög hållfasthet eller hög utmattningshållfasthet efterfiågats starkt beroende på utvecklingen av kOmPO' nenter med reducerad storlek och vikt. 1 allmänhet fiuaaae legedageelemeat (Ni, cu, Me, W, V, Co, Nb. Ti och så vidare) fill de j ämbaserade pulvren iör att förbättra hållfastheten hos pulvermetallurgíproduk- terna.

Observera att exempel på förfarandena för tillsâttning av legeríngselemefit inncfat' tar: ett förfarande för legering av det jårribaserade pulvret med G11 Öflßkat element (förlegering); ett förfarande för blandning av ett legeringspulver (pulver innehållande ett' önskat legeringselement) och det järnbaserade pulvret med eller utan bindeme- del; een eu förfarande för hållande av rnaadaiagea av pulvret som irmehåller ett legeringselement och det j ârnbaserade pulvret vid en hög temperatur för att därige- nom förena dessa pulver metallurgiskt (difliusionsbindning). Olika egßflskflPef 1108 legeringsstålpulvret (eller det blandade pulvret), och olika nivåer av lildormighet och diffusionsüllstånd hos legeringselementet etter sintring erhålls beroende på -förfa- randet. Det år därför viktigt att välja legeringselementet och tíllsatsiörfarandet för att åstadkomma den önskade kvaliteten hos legeringsstålpulvret (eller det blandade pulvret) eller den önskade kvaliteten hos sinterkroppen.

Den japanska granskade patentansökningspublikationen nr. 6-89365 beskriver exempelvis ett legeringsstålpulver som innehåller 1,5 till 20 vikt-% Mo, vilket år ett ferritstabiliserande element, som en förlegering. Enligt dokumentet bildas vid sint- ringsprocessen av ovarmâmnda legeringsstålpulver en enda oL-fas, vilket leder till en hög sjâlvdiflïrsionshasfiglxet med avseende på Fe. Detta accelererar sintringen, vil- ket resulterar i en minskad storlek hos porerna i sinterkroppen. 'Irycksínüing BV ett sådant legeringsstålpulver ger således en sintérkropp med förbåfüflfi dfiflsíficfing- Ett sådant legeringsstålpulver innehåller dessutom inget legeringselemßnf fillsflfi genom difiïisionsbindning och ger därigenom en likformig och stabil mikrosüuktur.

Mo-halten i beskrivningen âr dock relativt hög, dvs. 1,8 vikt-% eller mer, vilket leder 10 15 20 25 30 530 'ISS 3 till dålig pressbarhet. Detta leder till nackdelen att en g-önln-opp med hög densitet (grönkroppens densitet) inte kan formas. Följaktligen får sinterkroppen som erhålls genom att utföra en vanlig sintringsprocess (dvs. sintring i ett steg utan trrycksätt- ning) en låg densitet, vilket leder till otillräcklig hållfasthet och otillräcklig utmatt- ningshållfasthet. Å andra sidan har tzycksintxingsiörfarandet och sintringsiörfarandet med två steg som innefattar ett ompressningssteg nackdelen med höga kostnader. Följaktligen framställs en sinterkropp med hög hållfasthet och hög utmattníngshållfasthet helst utan att involvera sådana specialsintxingsiörfaranden.

Den japanska granskade patentansökningspublikafionen nr. 7-5 172 l , å andra si- dan, beskriver ett stålpulver som innehåller 0,2 till 1,5 vikt-% Mo och 0,05 till 0,25 vikt-% Mn som förlegerade element och som har en relativt hög pressbarhet vid kompakteríng. De föreliggande uppfinnarna har dock uppdagat att en enda a-fas inte bildas vid användning av ovannämnda stålpulver beroende på Mo-halten om 1,5 vikt-% eller lägre. Den förbättrade sintringen mellan partiklar accelereras såle- des inte i ett sintringssteg vid en temperatur (l 120 till l 140°C) hos en bandugn ("mesh belt furnace") som i regel används fór pulvermetallurgi, vilket leder till ett problem med låg hållfasthet hos sintringshalsarna Medan den japanska granskade patentansökningspublikationen nr. 7 -5 17 21 som ett jämförande exempel beskriver ett järnpulver som innehåller Ni (3,8 vikt-%), Mo (0,5 vikt-%) och Cu (1,4 vikt-%) genom difiusionsbindning, så beskriver patentdo- kumentet att järnpulvret har sämre hållfasthet än den hos ovannämnda legerings- stålpulver som beskrivs som en uppfimiingi patentdokumentet.

Den japanska granskade patentansökningspublikationen nr. 63-66362, å andra sidan, beskriver en teknik där Mo sätts till ett j ärnptilver som ett fórlegerat element så länge som pressbarheten inte försämras (Mo: 0,1 till 1,0 vikt-%) och Cu och Ni binds på ytorna av järnpartiklarna i form av ett pulver genom dififusionsbindning.

Denna teknik ger både föredragen pressbarhet under kompakteringen och hög håll- fasthet efter sintring. Ovannämnda teknik har dock en begränsad förmåga att för- bättra draghållfasthet och utmattningshållfasthet genom tillsats Cu och Ni, efter- 10 15 20 25 30 35 530 155 4 som jårnpulvret som innehåller Mo som ett förlegerat element inte kan sintras till- räckligt, såsom med tekniken som beskrivs i den j apanSkfl glmlskflde Patentansök' ningspublikationen nr. 7-5 172 1 .

Den japanska icke-granskade patentansökningspublikationen nr. 8-49047, á andra sidan, beskriver ett legeríngsstålpulver som begränsar Mn-halten fill 0,3 Vikt-Vf' 61101' lägre som ett iörlegerat element, samt som innehåller 0,1 till 6,0 vikt-% Mo och 0,05 till 2,0 vikt-% V (som förlegerade element). Ovannåmnda legeríngsstålpulver ger en sinterkropp med hög hållfasthet efter vârmebehandling medan pressbarheten hOS densamma bibehålls. Patentdokumentet beskriver också att legeririgsstålpulvret kan innehålla ett eller flera slags element av Mo (4 vikt~% eller lâgre); Cu (4 vikt-% eller 1âgre); Ni (10 vikt-% eller lâgre); Co (4 vikt-% eller lågre); och W (4 vikf-% 61161' lägre) i form av pulver genom blandning eller dilïiisionsbindning.

Den japanska icke-granskade patentansökningspublikafionen nr. 7 -233401 , å andra sidan, beskriver ett atomiserat jârnpulver (legeríngsstålpulver) som innehål- ler 0,03 till 0,5 vikt-% Mn och 0,03 till mindre än 0,1 vikt-W» Cr som förlegerade element. Ovannåmnda atomiserade j ârnpulver har därvid utznârkt bearbetbarhet hos sinterkroppen, samt ger extra hög dimensionsnoggranrzhet hos densamma Ovannâmnda patentdokument beskriver också exempel pá hållfastlietshöjande element som kan användas som förlegerade element, vilka innefattar: Ni (4,0 vikt-% eller mindre); Mo (4,0 vikt-% eller mindre); Nb (0,05 vikt-% eller mindre); och V (0,5 vikt-% eller mindre). Vidare beskriver patentdokumentet exempel på hållfasthetshö- jande element (legeringspulver) som kan tillsättes genom difitlsionsbimlning, vilka innefattar: ett Ni-pulver (5,0 vikt-% eller mindre); ett Mo-pulver (3,0 vikt-% eller mindre); och ett Cu-pulver (5,0 vikt-% eller mindre).

Enligt ovannämnda tekniker år sådana lager-ingar dock ej utformade ur perspektivet utmattningshållfasthet hos komponenter fiamstållda genom sintring. Detta leder till svårighet med att framställa sintrade metallkomponenter som tillgodoser den höga utmattningshàllfasthet som efterfiågats under senare år med användning av ett vanligt sintringssteg.

Exempelvis beskriver den japanska icke-granskade patentansökningspublikationen nr. 6-8 1001 och den japanska icke-granskade patentansökningspublikationen nr. 10 15 20 25 30 35 530 155 5 2003-147405 legeríngsstålpulver som är avsedda för förbättring av utmattnings- hållfastheten.

Den japanska icke-granskade patentansökningspublikafimlen DI- 2003' 147405 beskriver ett legeringsstålpulver där 0,5 till 1,5 vikt-% Mo är bundet på ywma 17108 ett stålpulver innehållande 0,5 till 2,5 vikt-% Ni och 0,3 till 2,5 vikt-% Mo som ele- ment förlegerade genom difiusionsbindning. Ovannâmnda PfltCIIf-dOkUmCUt beskfi' ver också att en sinterkropp av ovannämnda legeringsstålplllvel' IJ-Plwisaf extm hög utmattningshållfasthet vid mllkontakt efter sâtthårdning.

Den japanska icke-granskade patentansökningspublikafionßn III- 5-31001» å andra sidan, beskriver ett legeringsstålpulver där Ni (0,5 till 5 víkt-%) 00-11/ 61161' Cu (0,5 tm 2,5 vikt-%) år bundna vid ett jârnbaserat pulver innehållande 0,05 till 2,5 vikt-% Mo och minst ett element av V, Ti och Nb som element förlegerade genom diffu- sionsbíndning. Ovannâmnda patentdokument beskriver att legeringsstålpulvfet E01' en sinterkropp som också har extra hög utmattningshållfasthflt vid fl111k°fltak1 efter sâtthärdning.

Redogörelse för uppfinningen (Problem som skall lösas av uppfinningen) Föreliggande uppfimxare har dock furmit att legeringßsfåflilflvfen S°m beskrivs i den japanska icke-granskade patentansökningspublikationen nr. 6-81001 och den ja- panska icke-granskade patentansökningspublikationen nr. 2003- 147405 ej ger en sinterkropp med tillräcklig uhnattrfingshållfasthet (utmattflíngshålfiasf-het vid m' terande böjning).

Ett syfte med föreliggande uppfinning år att tillhandahålla ett blandat pulver föl' pulvermetallurgí bestående av ett legeringsstålpulver som huvudkømïmnent, 0011 1 synnerhet att fillliandahálla ett blandat pulver för pulvermetallurgi 80111 gel' en sin' terkropp med förbättrad unnattningshållfasthet såväl som förbättrad draghållfast- het medan hög densitet hos sinterkroppen bibehålls utan att kräva en speciell sint- ringsprocess.

(Sätt att lösa problemen) 10 15 20 25 30 35 530 155 Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning innefattar ett blandat pulver ñr pul- vermetallurgi ett legeringsstålplllver som har: ett jârnbaserat pulver innehållande 0,5 vikt-% eller mindre Mn och 0,2 till 1,5 vikt-% Mo som iörlegerade element; och 0,05 till 1,0 vikt~% Mo adhererat till ytorna av det jåmbaserade pulvrßt i fOYm aV ett pulver genom diffusionsbindning, samt ett blandat pulver som âr minst ett av 0,2 till 5 vikt~% Ni-pulver och 0,2 till 3 vikt-% Cu-pulver- Enfigt en ennnn aspekt nv föreliggande nppfinning innefattar ett blandat Pulver för pulvermetallurgi ett legeringsstålpulver och ett blandat pulver som är minst ett av 0,2 nn s viken/n Ni-pmver een 0,2 nu s vikt-ve cn-pniver. Iegerinzssfålpulvref har hår en ytarea med en Mo-koncentration om 2,0 vikt-% eller mer, som ligger i ett intervall som år lika med eller större än 1% och lika med eller mindre än 30% av tvårsnittsarean därav. Återstoden av legeríngsstålpiilvret, å andra sidan, innehåller Mo med en koncentration lika med eller högre än 0,2 vikt-% Och lägre än 2,0 Vikt* °/o.

Observera att legeringsstålpulvret, enligt föreliggande uppfinning, íÖIGUåÅÛSViS in' nefattar minst ett av Ni-pulvret och Cu-pulvret adhererat till ytorna hos detsamma med användning av ett bindemedel.

Kortfattad beskrimgg' av ritningarna Fig. 1 år ett schematiskt tvårsnittsdiagram som visar ett exempel på ett legeríngs- stålpulver som används för ett blandat pulver för pulvermetallurgi enligt föreliggan- de uppfinning.

Fig. 2 år ett blockschema som visar ett exempel på en fi-amstållningsprocess ßr legeringsstålpulvret som används för det blandade pulvret fór pulvermetallurâï en' ligt föreliggande uppfinning.

Hânvisningssiüor 1: jârnbaserat pulver 2: Mo-innehållande legeringsstålpulver (metalliskt Mo-pulver kan användas) 3: grânsyta där det järnbaserade pulvret och det Mo-innehållande legeringspulvret kommer i kontakt med varandra 10 15 20 25 30 35 530 155 4: legeringsstålpiilver Bästa sâtt att utöva uppfinningen Nedan kommer en detaljerad beskrivning, med avseende på ett blandat pulver ßr pulvermetallurgí (dvs. pulver erhållet genom att blanda ett legeringsstålpulver med ett Ni-pulver och/ eller ett Cu-pulver), att göras med hänvisning till Iitningarna.

Beskrivningen kommer först att göras med avseende på legeringsstålpulvret.

Såsom visas i den schematiska diagrammet i fig. l har en partikel av ett legerings- stålpulver 4 som utnyttjas som ett blandat pulver fór pulvermetallurgi enligt föfeliâ* gande uppfinning följande süuktlir. Det vill säga en del av Mo-halten som ingår i ett Mo-innehållande legeringspulver 2 (metalliskt Mo-pulver kan användas) difiïm- deras in i det jârnbaserade pulvret l och binds (diffusionsbindning) till ytan av par- tikeln av det järnbaserade pulvret 1 vid grânsytan 3.

Hårnäst kommer beskrivning att göras med avseende på ett exempel på framställ- ningsiörfaranden för legeríngsstålpulwet för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning.

I framställningsproeessen för legeringsstålpulvret framställs ñrst (a) ett järnbaserat pulver (råmaterial) som innehåller förutbestämda mängder av Mo och Mn som le- geringskomponenter på. förhand (dvs. som förlegeringselement) och (b) Mo- råmaterialpulver som fungerar som Mo-innehållande legeringspulver, såsom viSflS i ett exempel på framstâllningsprocessen visat i fig. 2 (blockschema).

Ett atomiserat jârnpulver används ñreträdesvis som det jârnbaserade pulvret (a).

Det atomiserade jârnpulvret framställs genomatomisering av smält Stål inne- hållande förutbestämda mängder av önskade legeringskomponenter med vatten eller gas. I allmänhet uppvârms det atomiserade jâmpulvret efter atomisering i en reducerande atmosfär (t.ex. i en vâteatmosfar) för att reducera C och O som ingår i detsamma. Ett atomiserat jårnptilver utan sådan vârmebehandling, dvs. pulver "så- som det erhålles vid atomiseringen", kan dock utnyttjas som det jårnbaserade pulv- ret (a) enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 53G 155 Vidare kan ett reducerat jâmpulver, ett elektrolyfiskt j ärnpulver, ett krossat järn- pulver och så vidare användas utan svårighet om bara sammansâttningarna an~ passas.

Exempel på råmaterial som utnyttjas som ovannämnda Mo-räpulver (b) innefattar: ett metalliskt Mo-pulver; ett Mo-innehållande legeringspulver; och en Mo- innehållande förening som kan bilda ett Mo-innehållande legeringspulver genom reduktion. Observera att vart och ett av råmaterialen företrädesvis väsentligen inte innefattar något metalliskt element förutom Mo och Fe.

Ett rent Mo-metallpulver eller ett pulver bildat av kommersiellt tillgänglig ferromo- lybden kan användas som det Mo-innehållande legeringspulvret. Exempel på. råma- terialen som lämpligen utnyttjas innefattar också ett pulver erhållet genom atomi- sering av en Fe-Mo-legering som innehåller 5 vikt-% Mo eller mer med vatten eller gas. Å andra sidan innefattar exempel på råmaterial som utnyttjas som de ovannämnda Mo-innehållande föreningarna: Mo-oxider; Mo-karbider; Mo-sulfider; Mo-nítrider; och kompositioner av dessa. Med tanke på tillgänglighet och underlättande av den reduktiva reaktionen används företrädesvis Mo-oxiderna. Observera att den Mo- innehållande föreningen används i form av ett pulver, eller används fór att bilda ett pulver i processen, där till exempel den Mo-innehållande ñreningen blandas med ett jårnbaserat pulver och reduceras. Huvudkomponenten hos det Mo-innehållande legeringspulvret erhållet genom reducering av den Mo-ínnehållande föreningen är Mo eller Mo-Fe.

I vilket fall som helst kan vilken process som helst såsom krossning eller atomise- ring användas för att bilda Mo-materialet i form av ett pulver.

Därefter blandas (c) ovarmåmnda järnbaserade pulver (a) och Mo-materialpulver (b) i ett förutbestämt förhållande. Exempel pä blandningen (c) innefattar vilket tillgäng- ligt förfarande som helst (t.ex. ett förfarande som använder en Henschehblandare, ett förfarande som använder en konblandare och sä vidare). I detta steg kan en 10 15 20 25 30 530 155 9 spindelolja eller liknande tillsättas med ungefär 0, 1 vikt-% eller mindre (procentfln- del baserad på summan av det jårnbaserade pulvret (a) och Mo-matezialpulvret (b)) för att förbättra adhesion mellan det järnbaserade pulvret (a) och Mo- materialpulvret (b). Observera att ovannämnda spindelolja eller liknande företrä- desvis tillsätts med 0,005 vikt-% eller mer fór den önskade efiekten.

Den sålunda erhållna blandningen underkastas vârmebehandling (d) i en reduce- rande atmosfär såsom en väteatxnosfar, väteinnehållande atmosfär, eller liknande, för att därigenom erhålla ett legeringsstålpulver (e) där Mo år bundet till det järnha- serade pulvret (a) i form av ett Mo-innehållande legeringspulver genom difliusions- bindning. Vidare kan legeringsstålpulvret (e) underkastas vårmebehandling (d) i vakuum. Värmebehandlingen utförs företrädesvis vid en temperatur som är lika med eller högre än 800°C och lika med eller lägre än 1000°C.

Antag att ett järnpulver "såsom det erhålles vid atomiseringen" innehållande 11589- halter av C och O utnyttjas som det järnbaserade pulvret (a). I detta fall utförs vår- mebehandlíngen (d) företrädesvis i en reducerande atmosfär för att minska halterna av C och O. Vidare har användning av järnpulvret "såsom det erhålles vid atomise- ringen" som det jårnbaserade pulvret (a) fördelen som följer. Det vill säga halterna av C och O minskas i difliusionsbindningsprocessen, vilket leder till aktiverade ytor hos det j ärnbaserade pulvret. Detta möjliggör bindning av den Mo-innehållande le- geringen (ett metallískt Mo kan utnyttjas) till ytorna hos det järnbaserade pulvret på ett säkert sätt genom diffusion vid en relativt låg temperatur (800 till 900°C), vilket är att föredra.

Observera att beskrivning kommer att göras senare med avseende de föredragna haltema av C och O som ingår i legeríngsstålpulvret, samt andra komponenter.

Det är överflödigt att säga att det järnbaserade pulvret 1 kombineras med det Mo- innehällande legeríngspulvret 2 genom diifusionsbindning i ett fall där processen utnyttjar ett Mo-innehållande legeringspulver som Mo-råmaterialpulvret (b).

I ett fall där processen däremot utnyttjar en Mo-innehållande förening såsom ett Mo-oxidpulver eller liknande som Mo-råmaterialpulvret, reduceras den Mo- 10 15 20 25 30 35 530 156 10 innehållande föreningen till metalliskt Mo vid den ovannämnda vârmebehandlingen (d). En sådan process ger således legeringsstålpulvret en palfiell Ökfiíflg av M0' halten genom diffusionsbindning på samma sätt som processen som utnyttjar 611 Mo-innehållande legeríngspulver som Mo-råmaterialpulvret (bl- I ett fall där ovannämnda pulver erhållet genom atomisering av Fe-Mo-legeríflg ut' nyttjas kan vårmebehandlingen (d) genomföras efter avslutande reduktion för ett sådant pulver. Även ett Fe-Mo-legeringspulver "såsom det erhålles vid atomisering- en" kan underkastas vârmebehandlingen (d) på samma sätt som ett fall som utnyflï* jar ett Mo-oxidpulver eller liknande.

Observera att jämfört med ett Mo-innehållande legeringspulver så används företrä- desvis en Mo-innehållande förening när det gäller graden av bindning därav. Anled- ningen âr att ytorna hos det Mo-innehållande legeringspulvrfit 2 bildat geïmm fe' duktion i värmebehandlingsprocessen blir aktiva med avseende på diffusionsreak- tion, och förbättrar därigenom graden av bindning därav till det jârnbaserade pulv- ret 1.

Efter ovannämnda vaamabahaddnng (d) andar biaadamgen av detjärrlbasßradß pulvret 1 och det Mo-innehållande legeringspulvret 2 vanligen ett block beroende på sintring. Ett sådant block krossas således och klasseras till ett pulver med önskad partikeldiameter. Vidare glödgas det på detta sätt erhållna pulvret om nödvändigt, för att därigenom erhålla legeringsstålpulvret 4.

Håmâst kommer beskrivning att göras betråfiande anledningen till att begränsa halten av legeringselementen i legeringsstålpulvret 4.

Mo-halt som ingår som ßrlegering: 0,2 till l,5vikt-% Hos legeringsstålpulvret 4 enligt föreliggande uppfinning innehåller det järnbasera- de pulvret 1 Mo-halten 0,2 till 1,5 vikt-% med avseende på legeringsstålplllvrets 4 vikt som en fórlegering (dvs. som ingår som en legeringskomponent på förhand).

Observera att en ökning av Mo-halten som ingår som törlegering som överskrider 1,5 vin-a, inte markant fdrbafear afiaktama av hardaiag (qimching). Å andra Sidan leder en sådan ökning av Mo-halten som överskrider 1,5 vikt-% till ett problem med 10 15 20 25 30 35 530 158 11 minskad pressbarhet beroende på hârdnande av legeringsstålpulvret 4. Vidare har en sådan ökning av Mo-halten som överskrider 1,5 vikt-% nackdelen med höga kostnader. Låt oss å andra sidan såga att legeríngsstålpulvret 4 bildas med M0- halten lägre än 0,2 vikt-% ingående som förlegering. Låt oss vidare såga att leger- ingsstålpulvret 4 sintras, varefter den på detta sätt bildade sinterkroppen under- kastas sâtthärdning. I detta fall bildas en ferrifias snabbt i sinterkroppen. Detta leder till dålig hållfasthet och utmattningshållfasthet hos den mjuknade sinterkrop- pen.

Mn-halt som ingår som förlegeríng: 0,5 vikt-% eller lägre Det jârnbaserade pulvret 1 innehåller 0,5 vikt-% Mn eller mindre som íörlegering, med avseende på legeririgsstålpulvrets 4 vikt. Observera att en ökning av Mn-halten som ingår som förlegeríng som överskrider 0,5 vikt-% inte markant förbättrar effek- terna av hårdning. Å andra sidan leder en sådan ökning av Mn-halten som överskrider 0,5 vikt-% till ett problem med minskad pressbarhet beroende på hård- nande av legeringsstålpulvret 4. Vidare leder en sådan ökning av Mn-halten som överskrider 0.5 vikt-% till nackdelen med höga produktionskostnader beroende på överlörbrulniing av Mn.

Observera att inkluderande av Mn leder till någon mån av hållfastbetshöj ande ef- fekt och Mn kan följaktligen inkluderas avsiktligt inom ovanstående område. Den nedre gränsen ßr Mn-halten behöver ej heller bestämmas med tanke på material- kvaliteten. Observera att det jårnbaserade pulvret 1 i många fall innehåller 0,04 vikt-% Mn som en oundviklig förorening. Bildande av det jårnbaserade pulvret 1 som innehåller den reducerade halten av Mn som år lägre än 0,04 vikt-% kräver en långvarig process för att avlägsna Mn, vilket leder till höga produktionskostnader.

Följaktligen ingår företrädesvis 0,04 till 0,5 vikt-% Mn.

Mängd Mo-diifusionsbindnirig: 0,05 till 1,0 vikt-% Det jämbaserade pulvret 1 innehåller Mo och Mn som iörlegerade element. Vidare binds ett Mo-innehållande legeringspulver till ytorna hos det jârnbaserade pulvret 1 genom difiiisionsbindning, varvid legeringsstålpulvret 4 bildas. Hos legeringsstål- pulvret 4 måste halten av förlegerat Mo [Mo]p (viktprocentandelen baserad på leger- 10 15 20 25 30 530 155 12 ingsstålpulvrets 4 vikt) och Mo-medelhalten [Mo]1- (viktprocentandelen baserad på Iegeringsstålpulvrets 4 vikt) satísfiera följ ande Uttryck (1). 0,05 5 [Mo]1--[Mo]p 5 1,0 (enhet: vikt-%) (1) Hår representerar termen [Mo]-f - [Mo]p i huvudsak en Mo-halt som är bunden på ytorna hos det j ärnbaserade pulvret 1 genom difliisionsbindning (observera ett det finns en liten mängd av Mo-innehållande legeringspulver i fiitt tillstånd, vilket kommer att ignoreras i det följande). Observera att termen [Moh- - [Molp i det följa-fl' de kommer att kallas "mängden diffusionsbirrdning”.

En mängd diffusionsbiridnirrg av Mo som âr mindre än 0,05 vikt-% leder till dåliga eiïekter av hârdnirxg, samt leder till dåliga efiekter på den ßrbåttrrade sintríngen av partiklarna hos legeríngsstålpulvret 4 vid kontaktytorna därav. Å andra sidan för- bättrar en ökning av mängden difiusionsbindrfing av Mo som överskrider 1 vikt-% knappast efiekterna av härdning och effekten på den förbättrade sintringen. Vidare leder en sådan över-användning av Mo till ökade produktionskostriader. Observera att mängden difliusionsbindning av Mo företrädesvis år avsedd att vara mindre än 0,5 vikt~° n.

Observera att användningen av det Mo-innehållande legerirmgspiilvret 2 med en me- delpartikeldiameter om 20 pm eller mindre markant förbättrar utmattningshållfast- heten hos den sintrade kroppen och så vidare. Å andra sidan används med tanke på framställningsprocessens dríftsduglighet företrädesvis det Mo-innehållande le- geringspulvret 2 med en medelpartikeldiameter om 1 pm eller mer. Observera att medelparlikeldiametem hos det Mo-innehållande legeringspulvret 2 mäts enligt ibl- jande. Det vill säga partikeldiameterfördelningen mäts med en laserdiifraktions- spridningsmetod föreskriven av JIS R 1629 (1997 års utgåva) och parlikeldiametern vid en kumulativ volymfralction om 50% används som medelparlikeldiametem.

Vidare år en Mo-adhesion som defirrieras genom iöljande Uttryck (2) företrädesvis 1,5 eller mindre, och är mer fördelaktigt 1,2 eller mindre. Mo-adhesionen inom ett sådant område förbättrar markant utmattningshållfastheten hos den sintrade kroppen och så vidare. 10 15 20 25 30 530 155 13 [Mols representerar här den Mo-halt som ingår i ett fint legeringsstålpulver (som erhålls genom síktning och klasser-ing av legeringsstålpulvret 4 till 45 pm eller mindre i kornstorlek med standardsiktar föreskrivna av JIS Z 8801) i enheten vikt- %. [Mo]-r, å andra sidan, representerar den Mo-halt som ingår i legeringsstålpulvret 4 (viktprocent baserat på legeringsstålpulvrets 4 vikt) såsom redan angivits.

Observera att Mo-adhesionen år l i ett fall där det Mo-innehållande legeringspulvret är jämnt adhererat till det järnbaserade pulvret, och det inte finns något Mo- innehållande legeringspulver i fritt tillstånd. Mo-adhesionen är fóreuädesvis 0,9 eller mer och är mer fördelaktigt 1,0 eller mer, eftersom det Mo-innehållande leger- ingspulvret företrädesvis har en liten ojâmnhet i Mo-halten.

Mo-adhesion = [Mo]s/[Mo]'r ...(2) Tillsats genom förlegering av andra legeringselement än ovannämnda element så- som Ni, V, Cu, Cr och så vidare till det jârnbaserade pulvret leder till markant minskad pressbarhet. Detta ledar till minskad densitet hos sinterlcroppen, vilket resulterar i markant minskad hällfasthet och utmatlningshällfasthet hos denna.

Följaktligen undertrycks halterna av sådana element företrädesvis till nivån för för- oreningar. Specifikt undertrycks halterna av Ni, V, Cu och Cr hos det jåmbaserade pulvret företrädesvis till 0,03 vikt-% (vikt-% med avseende på legeringsstålpulvrets vikt) eller lägre, 0,03 vikt-% eller lägre, 0,03 vikt-% eller lägre respektive 0,02 vikt-% eller lägre. Vidare undertzycks haltema av Ni, V, Cu och Cr mer ßrdelaktigt till 0,02 vikt-% eller lägre, 0,02 vikt-% eller lägre, 0,02 vikt-% eller lägre, respektive 0,01 vikt-% eller lägre. i Vidare innehåller legeringsstålpulvret, av dessa legeringselement, heller företrädes- vis inga legeringselement genom dílïusionsbindning utom Ni och Cu. Hos legerings- stålpulvret undertryeks följaktligen företrädesvis dessa element inom ovannämnda sammansâttningsområde.

Med Ni och / eller Cu blandade med det blandade pulvret kan legeringsstålpulvret innehålla dessa element genom dilïuisionsbindning. Med tanke på pressbarheten 10 15 20 25 30 530 155 14 används dock företrädesvis andra tillsatsiörfaranden. Halterna av Ni och/ eller Cu kan följaktligen undertryckas inom det ovannämnda sammansättningsområdet i legeringsstålpulvret. i Exempel på. föroreningar som ingår i det järnbaserade pulvret och legeringsstålpulv- ret innefattar: ungefär 0,02 vikt-% C eller mindre; ungefär 0,2 vikt-% O eller mind- re; ungefär 0,004 vikt-% N eller mindre; ungeßr 0,03 vikt-% Si eller mindre; unge- fär 0,03 vikt-% P eller mindre; ungefär 0,03 vikt-% S eller mindre; och ungefär 0,03 vikt-% Al eller mindre (observera att enheten "vikt-%" representerar viktprooentan- delen baserad på legeringsstålpulvret). Även om lägre gränser för fóroreningarna inte behöver bestämmas beskrivs de industriellt tillämpade nedre gänserna 011186' färliga vården) enligt följande: 0,001 vikt-°° C; 0,02 vikt-% O; 0,000l vikt-% N; 0,005 vikt-% Si; 0,001 vikt-% P; 0,001 vikt-% S; och 0,001 vikt-% A1.

Observera att förutom de komponenter som beskrivs ovan är återstoden företrädes- vis j ârn.

Såsom beskrivet ovan innehåller hos legeringsstålpulvret 4 det jåmbaserade pulvret 1 endast en liten mängd av förlegerade element, varigenom hårdheten hos leger- ingsstålpulvret undertrycks till en låg nivå. Detta möjliggör formning av grönkrop- par med hög densitet genom att kompaktera legeringsstålpulvret 4. Vidare segrege- ras Mo på ytoma av partiklarna av det jämbaserade pulvret 1 med en hög koncent- ration (dvs. Mo-ríkt område bildas). Följaktligen bildas en enda oL-fas på kontakt- ytorna mellan partiklarna i legeringsstålpulvret 4 vid sintring av gönkroppen for- mad av legeringsstålpulvret 4. Detta accelererar bindning mellan partiklarna i leger- ingsstålpulvret 4 genom sintring.

När det gäller det Mo-rika området enligt föreliggande uppfinning bildas företrädes- vis området med en Mo-konoentration om 2,0 vikt-% eller mer med en ytkvot om 1% till 30% med avseende på tvârsnittsarean hos partikeln av legeringsstålpulvret.

Anledningen är att området med en Mo-koncentration om 2,0 vikt-% eller mer mar- kant förbättrar eiïekten på accelerering av bildandet av a-fasen och sintring. Vidare ökar bildandet av ett sådant område med en ytkvot om 1% eller mer markant san- nolikheten fór att kontaktområdena mellan partiklarna hos legeríngsstålpulvret ska 10 15 20 25 30 530 1 55 15 innehålla Mo med tillräcklig koncentration. Observera att sintringsaccelerationsef- fekten tenderar mâttas när ytomrädet med hög Mo-koncentration överskrider 30%.

Följaktligen fastställs företrädesvis den övre gränsen 30% 111' PCYSPCkÜVCt lmsmader och för att undvika oönskad minskning av pressbarheten. Vidare fastställs mer för- delaktigt den övre gränsen till 20%. Observera att det Mo-rika området kan innehål- la 100 vikt-% Mo. Å andra sidan innehåller det andra området än det Mo-rika om- rådet väsentligen Mo som är lika med eller högre än en fórlegefíflgsklïflcenfiafimï (minst 0,2 vikt-vu) och lägre än 2,0 vikt-fn..

Huruvida de Mo-rika områdena uppfyller ovannämnda villkor eller inte kan bekräf- tas enligt följande. Tvärsnittet ßr legeringsstålpulvelpfllfikfilfl (Valt bland- tvâfsïïit" ten med en tvärsnittsdiarneter inom ett intervall om medeldiametern :t 10%) 811813" seras med en EPMA, och området med en Mo-koncentration om 2,0 vikt-% eller mer mäts. Arean hos ett sådant område beräknas genom bildanalys, varigenom bekräf- telsen görs. Även om medelpartikeldiametern hos det järnbaserade pulvret 1 enligt föreliggande uppfinning inte är begränsad till ett visst värde så ligger medelpartikeldiameielfl företrädesvis inom ett område om 30 till 120 pm, vilket ur industriellt perspektiv kan framställas med låga kostnader. Observera att medelparükeldiamßtßm mäts enligt följ ande. Det vill säga partikeldiameterfördelningen mäts med siktar före- skrivna av JIS Z 8801 och partikeldiametern vid en kumulatív víktsfrakfion om 50% används som medelpartikeldiametern.

Medelpartikeldiametern hos legeringsstålpiilvret 4 ligger företrädesvis också inom ett område om 30 till 120 pm.

En förutbestämd mängd av ett Ni-pulver och / eller ett Cu-pulver sätts 1:il1 ovan- nämnda legeringsstålpulver 4, varvid det blandade pulvret fór pulvermetallurgi er- hålls. Härnäst kommer beskrivning att göras med avseende på Ni-pulvret och Cu- pulvret som skall tíllsättas till legeringsstålpulvret 4. Observera att var och en av tillsatsmängderna (viktprocentandel) av Ni-pulvret och Cu-pulvret som beskrivs nedan representeras av andelen baserat på. 100 delar eller 100 procent av leger- ingsstälpulvret 4. 10 15 20 25 30 35 530 155 16 Ni-pulver: 0,2 till 5 vikt-% Ni-pulvret aktiverar sintiingsreaktionen hos IegefingSSIåIPU-llffet 4: Samt minskar storlekarna hos poremai sinterkroppen och förbättrar därigenom SíIIIGTNOPPCÛS draghållfasthet och utinatmingshållfastliet. Ni-tillsats som år lägre än 0,2 Vikt~% ger ej aktivering av sintzingsrieaktionen. Å andra sidan ökar Ni-tillsats som överskrider 5 vikt-% markant restaustenit i sinterlcroppen, Vilket led-CI' tm minskad hållfasthet hos sinterkroppen. Tillsats av Ni-pulvret måste således göras íIIOIII ett område om 0,2 till 5 vikt-%. Vidare görs tillsatsen av Ni-pulvret företrädesvis inOm ett omrâde om 0,5 till 3 víkt-%.

Observera att konventionella Ni-pulver kan utnyttjas som ovannämnda Ni-Pulvef- Exempel på sådana Ni~pulver innefattar exempelvis ett Ni-pulver erhållet genom reducering av Ni-oxider, ett karbonyl-Ni-pulver framställt med ett termískt sönder- delningsiörfarande (karbonylförfarande) och så. vidare. Observera att ovannämnda tillsaismångd uttrycks i form av metalliskt Ni.

Cu-pulver: 0,2 till 3 vikt-% cu-pulvret badar en våtskefas vid en sintrmgstemperam för legefingssràlpulvret 4 och accelererar därigenom síntringsreaktionen. Vidare gör Cu-pulvrfif 9016111211 sin' terkroppen sfâriska och förbättrar därigenom sinterkroppens draghållfaßthfit 0011 utmattningshållfasthct. Cu-tillsats som är mindre än 0,2 vikt-% förbättrar inte sin- terkroppens hållfasthet. Å andra sidan leder Cu-tillsats som överskrider 3 vikt-% till en spröd sinterkropp. Tillsats av Cu-pulvret måste således göras inom ett område om 0,2 till 3 vikt-%. Vidare görs tillsatsen av Ni-pulvret företrädesvis inom ett om~ råde om 1 till 2 vikt-%. Observera att konventionella Cu-pulver såsom ett elektroly- tiskt Cu-pulver och ett atomiserat Cu-pulver kan utnyttjas som ovannämnda Cu- pulver. Observera att ovannämnda tillsatsmângd uttrycks i fOIm av mfiïflllísk CU- Ni-pulvret ensamt eller Cu-pulvret ensamt kan sättas till legeringsstålpulvrßt 4- Även bägge kan sättas till legeringsstálpulvret 4. I ett fall med tillsats av Ni-pulvret ensamt eller Cu-pulvret ensamt tillsätts Ni-pulvret inom ett område om 0,2 till 5 vikt~%, eller Cu-pulvret tillsätts inom ett område om 0,2 till 3 vikt-%. I ett fall med 10 15 20 25 30 530 156 17 tillsats av både Ni~pulvret och Cu-pulvret, å andra sidan, tillsätts Ni-pulvret inom ett intervall om 0,2 till 5 vikt-%, och Cu-pulvret tillsätts inom ett intervall om 0,2 till 3 vikt-%.

Observera att tillsats av Ni-pulver med en medelpartikeldiameter om 20 pm eller mindre och Cu-pulver med en medelpartikeldiameter om 30 um eller mindre mar- kant förbättrar sinterlrroppens utmattningshållfastliet och så vidare. Å andra sidan är bägge medelpartíkeldiameu-arna företrädesvis 1,0 um eller mer ur perspektivet framställningsproeessens funktion. Observera att medelpartikeln kan mätas på samma sätt som det Mo-innehållande legeringspulvret 2.

Enligt föreliggande uppfinning kan Ni-pulvret och/ eller Cu-pulvret helt enkelt blan- das med legeringsstålpulvret. Ni-pulvret och / eller Ou-pulvret adhereras också till legeringsstålpulvret med ett bindemedel. Efter tillsats av Ni-pulvret och/ eller Cu- pulvret kan' även vârmebehandling utföras för adhesion därigenom av dessa pulver fill legeringsstålpulvret 4 genom diflusionsbindning.

Adhesion av dessa pulver med bindemedlet eller díffusionsbindníng undertrycker avblandning av Ni-pulvret och Cu-pulvret och minskar därigenom oregelbundenhe- ter i sinterkroppens egenskaper. Observera att diffusionsbindningen i vissa fall le- der till minskad pressbarhet såsom beskrivits ovan. Följaktligen utnyttjas företrä- desvis adhesion med användning av ett bindemedel.

Bindemedlet som används här är ej begränsat till en särskilt material.

Snarare kan konventionellt kända bindemedel utnyttj as. Exempel på sådana bin- demedel innefattar: metalltvål såsom zínkstearat, kalciumstearat och så vidare; amidvax såsom etylen-bis-stearamid, mono-stearamíd och så vidare. Vart och ett av ovannämnda bindemedel har i synnerhet också en smöljmedelsfuriktion och iölj- aktligen används företrädesvis ett sådant bindemedel. Också bindemedel med en relativt dålig smörimedelsfianktion kan användas. Exempel på sådana bindemedel innefattar PVA (polyvinylalkohol), vinyl-etylenacetatsampolymer och fenolharts. Ob- servera att uttrycket smöijmedelsfllnktion som den används här representerar funktioner vid kompaktering och specifikt en funktion fór att förbättra densiteten 10 15 20 25 30 530 158 18 hos grönkroppen beroende på acceleration av pulvrets omlagring och en fllnklïifln för att förbättra utstötbarheten.

Med sådana bindemedel edhereree Ni-puivref ene: cu-pulvret fill ywma hos partik- larna hos det jârnbaserade pulvret genom uppvärmning och smältning Vid en smältpunkt (inklusive den eutektiska punkten) hos bindemedlet eller högre. Obser- vera att adhesion med användning av bindemedlet ej är begränsad till Ovannåmnda förfarande. Adhesion kan exempelvis göras enligt följande. Det Vill Säga blfldeme' delskornponenten löses upp i ett lösningsmedel och lösningen påfÖrS det .låfnbasfi rade pulvret och det Mo-innehållande legeringspulvrßt för att då-flgenlïm bringa de båda pulvren att adherera till varandra. Därefter avdunstas lösningsmedlet, varvid adhesionen sker. I ett fall med adhesion med användning av ett bindemedel Valt bland ovarmärnnda bindemedel såsom metalltvål sker, efter tillsats av bindemedlet med en smältpunkt om ungefär 80 till 150 °C, adhesion av Ni-pulvret och Cu- pulvret företrädesvis genom uppvärmning till en temperatur lika med eller högre än ovannämnda smâltpunkt. ' Observera att det har belnâftats att Ni-halten som förlegering knappast minskar storlekarna hos poremai sinterkroppen. Ni måste följaktligen tíllsättas genom iblandning eller liknande.

Vidr en jämförelse mellan effekterna av tillsats av Ni-pulvret och Cu-pulvret förbätt- rar tillsatsen av Ni-pulvret utmatmingshållfastheten vid böjning och så vidare mer markant. “ Man tror att effekterna av tillsats av Ni-pulvret och Cu-pulvret och eiïfiktelna av tillsatsförfarandet förorsakas av verkningssärt enligt följande mekanism- När det gäller utmattningshållfastheten vid rullkontakt anlningas i huvudsak tryck' påkänning och följaktligen år det viktigast att forma sinterkroppen med en hög den- sitet. N är det gäller utmattningshållfasthet vid roterande böjning, å andra sidan, anbringas både dragpåkânning och tryckpâkänning och följaktligen kan storlekar- na och formerna hos porerna som kvarstår i sínterkroppen inte ignoreras och på- verkar utznattningshållfastlieten vid roterande böjning. Man tror följaktligen att fill- 10 15 20 25 30 35 530 155 19 sats av Ni-pulvret och Cu-pulvret ßrbâttrar formen hos porema och därigenom markant förbättrar utmattningshållfastheten vid roterande böjning.

Observera att man tror att den sålunda tillsatta Ni-halten och Cu-halten förbättrar formen hos poremai ett senare skede av sintringen där de flesta porerna bildas. De markanta synergisüska eiïekterna erhålls följaktligen genom en kombinafifln av! tillsats av Mo som ßrlegering och genom difliusionsbindning för acoelerering av minskningen av porernas storlek; och tillsats av Ni eller Cu genom enkel inbland- ning eller med användning av ett bindemedel ßr diifundering omkring porema hu- vudsakligen under det senare skedet av sintringen.

Härnåst kommer beskrivning att göras med avseende på de föredragna förhållande- na för framställning av en sínterkropp med användning av_det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning.

Innan kompaktering av det blandade pulvret inblandas företrädesvis ett kolinne- hållande pulver såsom ett grafitpulver som ett legeringspulver med en koncentra- tion om ungefär 0,1 till l,2 viktsandelar (värde baserat på 100 viktsandelar av det blandade pulvret). Vidare kan ett känt pulver för förbättring av bearbetbarhet (MnS eller liknande) tillsâttas. Observera att både det kolinnehällande pulvret och pulvret för förbättring av bearbetbarhet iöreüädesvis adhereras till legeringsstålpulvret med användning av ett bindemedel.

Vidare kan, innan kompaktering, ett pulveraktigt smöijmedel blandas med leger- ingsstålpulvret. Dessutom, eller alternativt, kan ett Smörjmedel anbringas på eller adhereras till ytan hos en form. För dessa ändamål används företrädesvis kända smörjmedel för att minska friktionen mellan partiklama vid kompaktering och frik- tionen mellan parfiklama och formen. Exempel på. sådana smörjmedel innefattar: metalltvålar (Lex. zinkstearat, litiumstearat, kalciurnstearat och så. vidare); och fett- syraamid (t.ex. stearamid, etylen-bis-stearamid, erukasyraamid och så vidare).

I ett fall med inblandning av ett sådant smörjmedel blandas smörjmedlet företrä- desvis med legeringsstålpulvret med en koncentration om ungefär 0, l till 1,2 Vikts- andelar (värde baserat på. 100 viktsandelar av det blandade pulvret). 10 15 20 25 30 530 158 20 vid tidpunkten för bferrdrrirrg ev det bterraede legerirrgerfålpulvret med ett sådant Smörjmedel kan legeringsstålpulvret även vara uppvärmt så att Ni-pulvret och Cu- pulvret adhereras till detsamma med smörjmedlet som bindemedel.

Kompakteringen utförs företrädesvis vid ett tryck om ungefär 400 till 1000 MP9- 0011 vid en temperatur fiån rumstemperatur (ungefär 20°C) fill ungefär 150°C- Obsefve' ra att vilken känd kompakteringsmetod som helst kan användas. Exempelvis kan en kompakteririgsmetod användas där formen värms upp till en 'ßfimpefafllf °m 50 till 70°C medan det jârnbaserade blandade pulvret hålls vid rumstemperafllr- Eli sådant kompakteríngsförfarande används företrädesvis eftersom pulvret kan hante- ras med lâtthet och densiteten hos grönkroppen av det jâfnbaserade pulvret (gföw kroppens densitet) förbättras ytterligare. Också ett kompaktelíflgflfölfafande: dvs- ett varmformningsförfarande, kan användas där både pulvret och formell Våfms upp till en temperatur om 120 till l30°C. sfrrrrarrg uffere företrädesvis vid en temperatur em ungefär 1 1oo un 1soo°c. “siffr- ring utförs i synnerhet företrädesvis vid en temperatur om 1 160°C eller lägre med användning av en bandugn som är billig och lämplig för massprodllkfifln, 111” ekfl' nomiskt perspektiv. Vidare utförs síniringen mer fördelaktigt vid en temperatur Om 1 140°C eller lägre. Å andra sidan används företrädesvis en sintringstid om ungefär 10 till 60 minuter. Också andra ugnar, såsom en síntringsugn av geI-'mmSkjutIfi-flgs' typ ("tray pusher-type sintering furnace"] eller liknande kan användas.

Den resulterande sinterkroppen kan under-kastas en hållfasthetshöjande behand- ling såsom sättbärdning (CQT), skyddsgashârdning (BQT), högfrekvenshärdníng ener kerberrifrerfngebeherrdling efter behov. Arrlaprrirrg kan dessutom utföras efter härdning eller liknande. Förhållandena vid den hållfastlietshöjande behandlingen kan bestämmas i enlighet med kända förfaranden. Även om en sådan hållfasthets- höjande behandling inte utförs förbättras sinterkroppens utmattningshållfasthet Vid böjning och så. vidare jämfört med den hos en konventionell sinterkropp (utan en sådan hållfasthetshöjande behandling).

Observera att storlekama hos porerna som ingår i den sintrade kroppen också på- verkas av kompakteringsñrhållandena och sintringsiörhållandena. Låt oss exem- 10 15 20 25 30 530 155 21 pelvis säga att ett Ni-pulver tillsätts. I detta fall leder processen där kompaktflrifig utförs med en pressdensitet om 7, l till 7,4 Mg/ m3 0011 Sintfínß ulföfs Vid en tempe" ratur om 1 100 till 1 160°C under en tidsperiod om 10 minuter till 60 minuter till en sinterkropp med medelpordiametern 5 till 20 pm. Å andra sidan leder Pmcessen där kompaktering utförs med en pressdensitet om 7 ,4 Mg/ m3 eller mer 0011 Síflffiïlg ut' förs vid en temperatur om 1 130°C eller mer under en tidsperiod om 20 minuter el- ler mer till en sinterkropp med medelpordiametern 10 pm eller mindre- Observera att ur perspektivet draghållfastliet och uunattningshållfastliet justeras komponenterna hos den resulterande sinterkroppen företrädesvis genom reglflfiflg av mängden av det kolinnehållande pulvret som skall blandas in och förhållandena hos den hållfastlietshöjande processen enligt följande: 0,6 till 1,2 Víklï'% C= 0102 tm 0,15 vikt~% O och 0,001 till 0,7 vikt-% N.

Exem 1 En detaljerad beskrivning med avseende på föreliggande uppfinning kommer att göras nedan med hänvisning till exempel. Ett legeringspulver för pfulvermßtflllufgï enligt föreliggande uppfinning och användningen av detsamma är ej begränsad till de efterföljande exemplen.

(Exempel 1) Smält stål innehållande förutbestämda mängder av Mo och Mn atomiserat genom vattenförstoflnixig för att erhållande av ett jårnbaserat pulver såsom det erhålles vid atomiseringen (medelpartikeldiameter: 70 till 90 pm). Ett MoOa-pulver (medelparti- keldíameter: 1 till 3 um) sattes till detta jârnbaserade pulver som Mo-råpulver i ett förutbestâmt förhållande, och blandades därefter in med användning av en blanda- re av V-typ under 15 minuter.

Det blandade pulvret uppvärmdes i en våteatinosiär med en daggpunkt om 30°C (liålltemperatur: 87 5°C, hålltid: 1 timme). MoOa-pulvret reduoerades således till Mo- metallpulver och det resulterande Mo-pulvret bands vid ytorna hos ett jârnbaserat pulver genom difliusionsbindning för erhållande av legeringsstålpulver för pulverme- 10 530 155 22 tallurgi. Samtliga legeringsstålpulvren ßr pulvermetallurgi hade en medelparlikel- diameter om 70 till 90 pm. Därefter tillsattes ett Ni-pulver (karbonyl-Ni-pulver) med en medelpartikeldiameter om 4 pm och ett (Ju-pulver (Cleklïffllyfiskt CU-'Pullïefl med en medelpartíkeldiameter om 20 pm till dessa legeringSfifålPulVfif °°h blandades därefter in med användning av en blandare av V-typ under 15 minuter, fór erhål- lande därigenom av blandade pulver för pulvermetallurgi. Tabell 1 visar samman- sämfingwna hos de på så sån erhållna blandade pulvren lar pulvermetallurgi- Föf~ utom sammansâttningarna som visas i Tabell ll består återstoden väsentligen av järn och föroreningar.

Tabell 1 Blandat pulverför pulvennetallurgl Legeringsstàlpulver Pröv nr. Jämbaserat pulver Mängd Mo- Ni-PUIVGI' CU-Plllvel' Aflmåfming Fallegelall Fallegelau lllffuslpns- (*) (*l Mn-halt Mo-halt bindning (vin-las) (vlkwl) (vllll-*fill (vlkl-%) (vikf-”ßl 1 0,21 0,02 0,0 1,0 - Jämförande exempel 2 0,21 0,02 0,2 1,0 - a 0,21 0,02 0,0 1,0 _ Exempel 4 0,21 0,02 0,0 1,0 - 5 0,21 0,02 1,2 1,0 - Jämförande 0 0,19 0,12 0,4 0,5 2,0 exempel 7 0,21 0,02 0,4 0,5 2.0 0 0,21 1,00 0,4 0,5 2,0 Exempel 9 0,20 1,45 0,4 0,5 2.0 10 0,19 1,79 0,4 0,5 2,0 Jämförande 11 0,56 0,59 0,4 0,5 2,0 exempel 12 0,20 0,01 0,2 0,1 - 13 0,20 0,01 0,2 0,5 ~ 14 0,20 0,01 0,2 1,0 - Exempel 15 0,20 0,01 0,2 4,0 - 10 15 20 530 155 23 16 0,21 0,62 0,6 - 0,1 Jåmföfaflde exempel 17 0,21 0,62 0,6 - 0.5 16 0,21 0,62 0,6 - 1,0 fixemPe' 10 0,21 0,62 0,6 - 2.0 20 0,21 0,62 0,6 - 4,0 Jåfllföfflflde exempel 21 0,10 0,60 0,2 1,0 - n 0,40 0,60 0,2 1.0 - 23 0,20 0,40 0,2 1.0 - üemPel 24 0,21 0,62 0,1 1,0 - 26 0,21 0,62 0,4 1,0 - "' Symbolen “-" representerar att materialet inte tillsattes. l Tabell 1 är Proverna nr. 2 till 4 och 13 till 15 exempel där den förlegerade Mo- halten, den förlegerade Mn-ha1ten, mängden Mo-diiïiisionsbindning och tillsats- mängden av Ni-pulver satisfierar området enligt föreliggande uppfinníflg- PTOVCma nr. 1 och 5 är exempel där mängden Mo-difliisionsbindning inte ligger inom områ- det för föreliggande uppfinning.

Proverna nr. 7 till 9 är exempel där den förlegerade Mo-halten, den förlegerade Mn- halten, mängden Mo-difliisionsbindnirig, tillsatsmångden av Ni-pulver och tillsats- mängden av Cu-pulver satisfierar området för föreliggande uppfiflniflg- Pmvema m'- 6 och 10 år exempel där mängden fórlegerad Mo-halt inte ligger inom Områåßt föl' föreliggande uppfinning. Prov nr. 1 1 är ett exempel där den förlegemde Mn-halten inte ligger inom området för föreliggande uppfinning.

Prov nr. 12 är ett exempel där tillsatsmângden av Ni-pulver inte ligger inom områ- det för föreliggande uppfinning.

Provema nr. 17 till 19 är exempel där den förlegerade Mo-halten, den förlegerade Mn-halten, mängden Mo-difiusionsbindning och tillsatsmângden av Cu-pulver Sa- tisfierar området för föreliggande uppfinning. Provema nr. 16 och 20 är exempel där tillsatsmängden av Cu-pulver inte ligger inom området för föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 530 155 24 Vidare sattes 0,3 viktsandelar av ett grafitpulver fungerande som ett IegCIíIIgSPU-lvef och Oß-viktsandelar litiumstearat fungerande som ett Smörjmedel fill dessa 100 viktsandelar blandade pulver för pulvermetallurgi och blandadßS däfeftef in med användning av en blandare av V-typ under 15 minuter. Därefter uppvårmdes de blandade pulvren ßr pulvermetallurgi till en temperatur om 130°C och fylldes i formen (temperatur: 130 °C). Vidare kompakterades blandningen (tryck: 686 Mpa).

Grönlcoppen sintras (sintririgstemperatur: l 130°C; sintringstíd: 20 minuter) i en RX-gasatmosfär (COz-atrnosfar innehållande 32 volym-% H2, 24 V01YII1-% CÛ» 0:3 volym-% C02, varvid återstoden är N 2) fór erhållande av en sínterkropp. Den resul- terande sinterkroppen underkastades gasuppkolning (temperatur: 87 0°C; tid: 60 minuter) i en kolpotential om 0,8 vikt-%. Därefter härdades sinterkroppen (härd- ningstemperatur: 60°C, oljehärdning) och anlöptes (anlöpningstemperatur: 200°C, anlöpningstid: 60 minuter). Observera att kolpotentíalen representerar uppkol- ningspotentialen hos atmosfären i vilken stål upphettas. Mera specifikt represente- ras kolpotenfialen av koncentrationen av kol på stålets yta i gasatmosfåren vid jäm- viktsüllståndet vid temperaturen.

Densiteten, draghållfastheten, och utmattningshållfastheten vid roterande böjning hos sinterkroppen mättes. Resultaten visas i Tabell 2. Densiteten mättes i enlighet med en metod föreslaiven av JlS Z 2501. Draghållfastheten mättes med en drag- provning vid rumstemperatur med avseende på en liten och rund provstav med en parallell del med en diameter om 5 mm och längd om 15 mm uttagen ur sinter- kroppen. Utmattningshållfastheten vid roterande böjning mättes enligt följande- Först uttogs en slät och rund provstav med en parallell del med en diameter om 8 mm och längd om 15,4 mm ur sinterlcroppen. Därefter erhölls den maximala be- lastning vid vilken provstycket inte förstördes efter 107 gånger prflvfliïlg med an' vändning av provningsapparat för roterande böjutrnattning av Ono-typ. Maximibe- lasmingen används som sinterkroppens utmattningshållfasthet vid roterande böj- ning.

Tabell 2 530 155 25 Sinterkropp Prov nr. Densllret Draghållfastlret Utmattrringshållfasthet Anmärkning vid roterande böjning (MQW) (MPa) (Mpa) 1 7,30 1200 310 Jämförande exempel 2 7,32 1450 430 3 7,33 1510 450 Exempel 4 7,34 1440 430 5 7,34 1210 320 Jämförande 6 7,29 1270 340 exempel 7 7,29 1390 390 8 7,28 1350 380 Exempel 9 7,26 1320 370 10 7,19 1190 300 Jämförande 11 7,16 1120 280 exempel 12 7,29 1250 320 13 7,30 1340 430 14 7,31 1480 450 Exempel 15 7,32 1490 440 16 7,31 1170 310 Jämförande exempel 17 7,32 1310 360 18 7,31 rsso 390 Exempel 19 7,30 1350 380 20 7,28 1100 280 Jämförande exempel 21 7,34 1470 460 22 7,24 1340 360 23 7,35 1450 440 Exempel 24 7,31 1420 410 25 7,32 1460 440 10 15 20 25 30 530 158 26 Såsom framgår tydligt ur Tabell 2 vid jämförelse mellan Proverna nr. 1 till 5 i Ex- emplen (Prov nr. 2 till 4) och Jämförande exempel (Proverna nr. 1 och 5), är Exemp- len överlägsna de Jämförande exemplen med avseende på draghållfastheten 0011 utmattningshållfastheten, även om det inte finns någon skillnad i densitet mellan desamma Å andra sidan, vid en jämförelse mellan Proverna nr. 6 till ll i Exemplen (Prov nr. 7 till 9) och Jämförande exempel (Provema nr. 6, 10 och 1 1) är Exemplen överlägsna de Jämförande exemplen med avseende på samtliga av densitet, draghållfasthet och utrnattningshällfasthet vid roterande böjning.

Vid en jämförelse mellan Proverna nr. 12 till 15 i Exemplen (Proverna nr. 13 till 15] och Jämförande exempel (Prov nr. 12) är Exemplen överlägsna det Jämförande ex- emplet med avseende på draghållfasthet och utmattningshållfastllet vid rtäterândfi böjning, även om det inte finns någon skillnad i densitet mellan desamma.

Vid en jämförelse mellan Provema nummer 16 till 20 i Exemplen (Prov nr. 17 och 19) och Jämförande exempel (Proverna nr. 16 och 20) är Exemplen överlägsna de Jämförande exemplen med avseende på draghållfasthet och unnatmingshållfastliet vid roterande böjning, även om det inte finns någon skillnad i densitet mellan de- samma.

(Exempel 2) Legeringsstålpulver framställdes på samma sätt som för uttöringsform 1, i vilka för- utbestämda mängder Mo (som Mo-metallpulver, Fe innehållande 10 vikt-% Mo och Fe innehållande 50 vikt-% Mo) adhererades till ytorna hos ett järnbaserat pulver innehållande förutbestämda mängder av Mo-halten och Mn-halten som element förlegerade genom difiusionsbíndning. Vidare blandades legeringsstålpulvret med en förutbestämd mängd av ett Ni-pulver med en medelparfikeldiameter om 4 pm, 0,3 vikt-% av ett grafitpulver och 0,6 vikt-% etylen-bis-stearamid, som fungerade som smörjmedel och bindemedel, under uppvärmning till en temperatur om l60°C under 10 minuter, varvid Ni-pulvret adhererades till ytorna hos legeríngsstålpulvret (Proverna nr. 26, 29 och 30). Observera att för Prov nr. 31 bildades det blandade 10 15 20 530 '[55 27' pulvret på samma sätt förutom att Ni-pulvret tillsattes och blandades sedan in efter steget där tillsats av bindemedlet, uppvärmning och blandning genomfördes. PIOV nr. 32 och Prov nr. 33 som år ett jämförande exempel lör sammansättningen hög- temperatursíntrades dessutom (vid 1250°C under 60 minuteri en Nz-êtrnosfär in- nehållande 10 volym-% H2). Även ett legeringsstålpulver framställdes där Ni-pulvret var adhererat till ytoma hos ett jårnbaserat pulver genom difliusionsbindiiing (Prov nr. 27). Dessutom framställ- des som ett jämförande exempel ett legeringsstålpulver där en ßrutbestämd mängd Mo var adhererad till ytorna hos det järnbaserade pulvret innehållande Ni samt iör- utbestämda mängder Mo och Mn som element förlegerade genom difliusionsbind- ning (Prov nr. 28). Dessa legeringsstålpulver värmdes upp och blandades med 0,3 vikt-% av ett gafitpulver och 0,6 vikt-% etylen-bis-stearamid, som fungerade som smörjmedel och bindemedel, vid en temperatur om l60°C under 10 minuter.

Dessa blandade pulver underkastades kompaktering, sintríng och uppkolning på samma sätt som för Exempel l. Därefter mättes densiteten, draghållfastheten, ut~ mattningshållfastheten vid roterande böjning och medelpordíametern för dessa sin- terkroppar. Mâtvârdena visas i Tabellema 3 och 4. Observera att medelpordiame- tern mättes enligt följande. Först underkastades den sintrade kroppens tvärsnitt blankpolering och en bild av tvârsnittet upptogs med användning av ett optiskt mikroskop med ett synfâlt om 50 cmfl. Medelpordiametem erhölls genom analyse- ring av bilden med användning av cirkelapproximation. 10 530 155 28 Tabell 3 Legeringsstálpulver Prov nr. Jämbaserat pulver Diffusionsbindning Yfififlítlafe Anmåflmmg innehåll Förlege- Förlege- Förlege- Mängd Mo- Månd Ni- Ni~pulver rad Mn- rad Mo- rad Ni-halt dilfusions- diflusions- ('4) halt halt bindning bindning (*4) (vikt-rm mkr-v.) (vin-es) (vari-ss) (vikt-w (vikf-'lßl 20 0,19 0,00 - 0,15 - 1 Exempel 27 0,19 0,60 - 0,15 1 - 20 0,19 - 0,00 1,00 0,15 i - - Jåmfößfidß exempel 29" 0,19 0,60 - 0,15” - . 1 002 0,19 0,00 - 0,151 - 1 fiXemPel 31 0,19 0,00 - 0,15 - 1* 32* 0,19 0,60 - 0,15 - 1 aa* 0,19 0,00 - 0,15 - - Jåmföfflflde exempel *1: Pulver innehållande Fe och 10 vlkt-% Mo använd som Mo-kålla *2: Pulver innehållande Fe och 50 vikt-% Mo användes som Mo~kâlla *32 Värde omvandlat tfll mängden metalllskt Mo *4: Symbolen '-' innebär att materialet ej tillsattes *5: Utan bindemedel *6: Sintringsförhållande: vid 1250°C under 60 minuter Tabell 4 Densitet hos Draghållfasthet Utrnatirringshàllfastlret Medelpordiarneter Prov nr. sinterkropp vid roterande böjning Åflmåfkflïfltl (Me/mfl (MPH) (MPH) (um) 26 7,35 1460 490 10,1 Exempel 27 7,32 1410 450 10,3 20 1,25 1220 310 13,6 Jämförande 10 15 20 25 530 155 29 exempel 20 7,35 1450 400 10,5 30 7,37 1455 457 10,3 Exempel 31 7,34 1440 470 102 32 7,43 1510 500 8,0 33 7,35 1250 350 11,4 Jämförande exempel Vid en jämförelse mellan Exempelproven nr. 26, 27, 29 och 30 och det Jämförande exempelprovet nr. 28 hade sinterlnoppen enligt Exemplet porer med en mindre me- delpordiameter än det Jämförande exemplet och var överlägsen det Jämförande ex- emplet med avseende på draghållfasthet och utmatmíngshållfasthet vid roterande böjning. Betrâiïande Ni-pulvret, å andra sidan, hade de prover (Proverna nr. 26, 29 och 30) där Ni-pulvret var adhererat till legeringsstålpulvret med ett bindemedel porer med en mindre pordiameter än det prov (Prov nr. 27) där Ní-pulvret var adhe- rerat genom diffusionsbindning, varigenom utrnattningshållfastheten vid roterande böjning hos dessa förbättrades.

(Exempel 3) Ett järnbaserat pulver innehållande förutbestämda mängder Mo- och Mn-halter som förlegerade element blandades med en förutbestämd mängd av ett Mo- råmaterial-pulver (MoOs-pulver) på samma sätt som för Exempel 1 . Det blandade pulvret underkastades vârmebehandling vid en temperatur (900 till 1050°C) annan ån den vid Exempel 1 i en väteaünosfär vid en daggpunkt om 30°C, varvid leger- ingsstålpulvren såsom visas av Provema nr. 34 till 36 iTabell 5 bildades. Observera att Tabell 5 även visar Provema nr. 1 till 5 av legeringsstålpulvren enligt Exempel 1.

Ytkvoten för området med en Mo-koneentration om 2,0 vikt-% eller mera mättes som följer. Legeririgsstålpulvret inbåddat i harts polerades, och tio partikeltvårsnitt valdes ut (med en tvârsnittsdiameter inom ett intervall av medelpartikeldiametern :t 10%). De tio partikeltvârsnitten analyserades med en EPMA och områdena med en Mo-koncentzration om 2,0 vikt-% eller mera mättes, varvid arean hos dessa beräk- nades genom bildanalys. Medelvärdet av de beräknade värdena (tio vården) för des- 10 530 156 30 sa tvärsnitt bestämdes, varvid ytkvoten för området med en Mo-koncentrafion om 2,0 vikt-% eller mera erhölls.

Legeringsstålpulvren som visas i Tabell 5 blandades med 1,0 vikt-% av ett Ni-pulver och sinterkroppar erhölls på samma sätt som för Exempel 1. Därefter mättes densi- teten, draghållfastheten och utmattníngshållfastheten vid roterande böjning. Mâtre- sultaten visas i Tabell 6.

Tabell 5 Legeringssiålpulver Prov Jämbaserat pulver Mängd Mo- Temperatur Ytkvot för område med Anmärkning nr. Förlegerad Förlegerad diffusions- vid diffuslons- Mai-koncentration om Mn-halt Mo-halt bindning bindning 2.0 viktprooent eller (vikrpmænt) (vikrpmcenf) (vikt-ss) pc) mera (%) 1 0,21 0,02 0,0 ers 0 Jämförande exempel 2 0,21 0,62 0,2 875 3 3 0,21 0,62 0,6 875 10 Exempel 4 0,21 0,62 0,8 i 875 16 s 0,21 0,02 1,2 . 015 32 Jämförande exempel 34 0,19 0,12 0,4 900 4,0 ss 0,21 0,62 0,4 950 2,0 Efißmve' 36 0,21 1,03 0,4 1000 1.0 Tabell 6 Sinterkropp Prov nr. Densitet Draghållfaslliet Utmattrringshållfasllwet Anmärkning vid roterande böjning (Mg/mi) (MPa) (MPa) 1 7,30 1200 310 Jämförande exempel 7,32 i 1450 430 7,33 1510 450 Exempel 530 156 31 7,34 1440 430 7,34 1210 320 Jämförande exempel 34 1,31 1450 430 ss 1,29 1400 450 Exempel se 1,27 1300 430 Såsom tydligt fi-amgår ur Tabellerna 5 och 6 vid en jämförelse mellan Exemplen (nr. 2 till 4 och nr. 34 till 36), som har en ytkvot för området med en Mo-koncentratíon om 2,0 vikt-% eller mer om 1 till 30%, och Jämförande exempel (nr. 1 och 5), var Exemplen överlägsna de J âmförande exemplen med avseende på draghållfaßthfit och u asthet vid roterande böjning.

Industriell tillâmpbarhet Användning av ett blandat pulver fór pulvermetallurgi enligt föffilíggflfldfl U-PPfin' ning möjliggör framställning av en sinterhopp med hög densitet såväl som extra hög draghållfasthet och utmatlningshållfasthet vid roterande böjning utan SPSCifiH sintringsprocess.

Claims (3)

10 15 20 530 158 PATENTKRAV

1. l. Blandat pulver för pulverrnetallurgi, innefattande ett legeringsstålpulver som harï ett järnbaserat pulver innehållande 0,5 vikt-% Mn eller mindre och 0,2 till 1,5 vikt- % Mo som förlegerade element; och 0,05 till 1,0 vikt-% Mo adhererat till ytorna hos nämnda järnbaserade pulver i form av ett pulver genom diffusionsbindning, samt ett blandat pulver som är minst ett av 0,2 till 5 vikt-% av ett Ni-pulver och 0,2 till 3 vikt-% av ett Cu-pulver.

2. Blandat pulver för pulvermetallurgi, innefattande ett legeringsstålpulver och ett blandat pulver som är minst ett av 0,2 till 5 vikt-% av ett Ni-pulver och 0,2 till 3 vikt-% av ett Cu-pulver, varvid legeringsstålpulvret har ett område på ytan därav, som har en Mo-koncentration om 2,0 vikt-% eller mer, varvid områdets tvärsnitts- yta har en ytkvot som ligger inom ett intervall som är lika med eller större än 1% och lika med eller mindre än 30% baserat på legeringsstålpulvrets tvärsnittsyta, och varvid legeringsstålpulvret med undantag av nämnda område innehåller Mo med en koncentration lika med eller högre än 0,2 vikt-% och lägre än 2,0 Víkt-%-

3. Blandat pulver för pulvermetallurgi enligt patentkrav l eller patentkrav 2, varvid nämnda legeringsstålpulver innefattar minst ett av nämnda Ni-pulver och nämnda Cu-pulver adhererat till ytorna därav med användning av ett bindemedel-