DE1298290B - Phosphorhaltiges Eisenpulver fuer die Herstellung von Sinterteilen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein phosphorhaltiges Eisenpulver für die Fertigung von Sinterteilen mit hoher Festigkeit und geringem Schwund.
• Das Sinterverfahren .zur Massenfertigung von Genauteilen aus Eisen und Stahl hat sich mit Erfolg in die Reihe der spanlos formgebenden Verfahren eingereiht. Obwohl die Erkenntnisse der allgemeinen Stahlmetallurgie für die Entwicklung neuer Sinterstähle nur sehr beschränkt benutzt werden können, sind heute Zugfestigkeitswerte bis 60 kp/mm2 bei stählen betrieblich einhaltbar. Als Legierungselemente haben sich hierbei Kupfer, Nickel und -Kohlenstoff (Zugabe als Graphit) bewährt. Als Nachteil wird bei hochwertigen Sinterstählen einmal der hohe Preis des Kupfers und des Nickels empfunden; weiterhin zeigte sich, daß die erzielbare Bruchdehnung weiter unter dem Wert eines vergleichbaren erschmolzenen Stahles liegt. Die Bruchdehnung läßt sich beim Sinterstahl zwar etwas erhöhen, dies aber mit unwirtschaftlichem Aufwand, wie z. B. Doppelt-Pressen und -Sintern, Heißpressen u. a. m.
• Es ist bekannt, daß Sintereisen mit einem hohen Phosphorgehalt von 0,3 bis 0,8 Gewichtsprozent, jedoch mit einem niedrigen, vorzugsweise unter 0,02% liegenden C-Gehalt sehr gute Zugfestigkeit und Bruchdehnung aufweist. Im Schrifttum werden Mischungen aus Weicheisenpulver mit Zusätzen von Pulvern aus rotem Phosphor, aus Eisenphosphat oder aus gemahlenem Ferro-Phosphor, mit etwa 14 bis 18% P vorgeschlagen. Auch vorlegierte Pulver, hergestellt durch Zerstäuben von Schmelzen oder Zerspanen, sind versucht-worden. Die besten Festigkeits-und Dehnungswerte wurden bei etwa 0,5% P erhalten. Zum Beispiel ergaben Zerreißstäbe nach einstündigem Sintern bei 1200° C, 0,520% P, 0,010% C (restliche Verunreinigungen <1,0%) folgende Werte: Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,0 kp/mm2 Bruchdehnung . . . . . . . . . . . . . . . . 14,50/0 Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,91 g/em3 Maßänderung gegenüber der Matrize d Z . . . . . . . . . . . . -2,100/0 (linear) Vergleichbare mit Kupfer und Nickel legierte Sinterstähle würden etwa 5% Bruchdehnung, allerdings etwa -0,10% Maßänderung ergeben. Da die Vorzüge des Sinterns im wesentlichen darin bestehen, daß auf Sollmaß gefertigt werden kann, ist die große Maßänderung des Phoshoreisens ein erheblicher Nachteil, die bei den angeführten Mischpulvern 5 his 20% beträgt und äüch bei den vorlegierten noch 2 bis 3% erreicht. ßie starke Schrumpfung dürfte mit dem Auftreten einer flüssigen Phase beim Sintern und dem Fe3P-Fe-Eutektikum im Zusammenhang stehen. Die ausgezdiclineten Festigkeitswerte dieses Werkstoffs würden eine große Verbreitung in der Genauteilefertigung versprechen, wenn es gelänge, die starke Maßänderung zu unterdrücken. Dann nämlichwäre das Phosphoreisen dem kupfer- oder nickellegierten Sinterstahl gleichzustellen, hätte aber eine wesentlich bessere Dehnung und wäre vor allem preisgünstiger. Neben dem Vorzug, daß ein solches Phosphoreisen bereits bei einmaligem Pressen und Sintern seine vorteilhaften Eigenschaften erreicht, muß die leichte Verarbeitbarkeit als weiterer Vorteil angeführt werden.
• Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die guten Festigkeits- und Dehnungswerte des. Phosphoreisens möglichst.. unverändert beizubehalten und dabei -die nachteilige `Maßänderung soweit wie möglich zu verringern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Eisenpulver aus der Mischung zweier Eisenpulver besteht, deren einer 60 bis 80 Gewichtsprozent betragender Anteil nur einen unbeabsichtigten und möglichst niedrigen Phosphorgehalt hat und deren anderer 40 bis 20 Gewichtsprozent betragender Anteil 0,75 bis 4% Phosphor in legierter Form enthält. " ' Dabei enthält. das, phosphorarme Eisenpulver des Gemisches etwa 0,03 % P.
• Der Phosphorgehalt des phosphorreichen Eisenpulvers darf nicht wesentlich über 3 % liegen, da sonst wie beim Ferro-Phosphorzusatz beim Sintern eine flüssige Phase auftritt, die eine sehr große Maßänderung verursacht. überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Maßänderungen beim Sintern von Preßlingen aus den Pulvermischungen viel kleiner sind als bei den aus legierten Pulvern gepreßten Teilen. Dabei haben die. aus dem gemischten und die aus dem legierten Pulver hergestellten Sinterteile die gleichen mechanischen Eigenschaften; die Pulvermischung muß demnach völlig homogenisiert sein.
• Bei gleichem Gesamtgehalt von 0,5% Phosphor in aus normalem, phosphorarmemEisenpulver (0,03% P) und mit Phosphor legiertem Eisenpulver bestehenden Pulvermischungen liegen die_Festigkeiten der daraus hergestellten Sinterkörper zwischen 38 bis 40kp/mms, jedoch ergeben sich für verschiedene Mischungsverhältnisse unterschiedliche in nachstehender Tabelle aufgeführte Maßänderungen.

  Pulver Maßänderung

  (°/o)

  1. Homogenes Pulver ............ . . -2,10

  2. Mischung:

  50 % Weicheisen,

  50% Weicheisen mit 1 e/o P .... -0,95

  3. Mischung:

  66,6% Weicheisenpulver, -

  33,3%Eisenpulver reit 1,50/0P -0,43

  4. Mischung:

  90% Weicheisenpulver,

  10% Eisenpulver mit 5 ö/o P . . . . -12,4

  Aus einem Vergleich zwischen 1 und 2 bzw. 3 geht deutlich hervor, daß gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anwendung von Mischpulvern sehr kleine Maßänderüngen beim Sintern erzielt werden können, die-- =die technische Verwertung der vorzüglichen Eigenschaften von kohlenstoffarmen, phosphorhaltigen Stählen für pulvermetallurgische Zwecke erst möglich machen. Die unerwartet starke Herabsetzung des Schwundes ist wahrscheinlich auf den Kirckendahl-Effekt zurückzuführen. Versuch 4 zeigt, daß wegen Auftretens einer flüssigen Phase mit den bisher angewandten Mischungen aus Weicheisenpulver und Ferro-Phosphorpulver viel zu hohe Maßänderungen auftreten.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Phosphorhaltiges Eisenpulver für die Fertigung von Sinterteilen mit hoher Festigkeit und geringem Schwund, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es aus der Mischung zweier Eisenpulver besteht, deren einer 60 bis 80 Gewichtsprozent betragender Anteil nur einen unbeabsichtigten und möglichst niedrigen Phosphorgehalt hat und deren anderer 40 bis 20 Gewichtsprozent betragender Anteil 0,75 bis 4% Phosphor in legierter Form enthält.
2. 2. Phosphorhaltiges Eisenpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das phosphorarme Eisenpulver des Gemisches etwa 0,03% P enthält.