DE4031408A1

DE4031408A1 - Verfahren zur herstellung eines gesinterten maschinenteils

Info

Publication number: DE4031408A1
Application number: DE4031408A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Saka; Akira Fujiwara; Tadayuki Tsutsui; Osamu Murai; Kei Ishii
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2010-10-05
Also published as: DE4031408C2; GB9021361D0; US5049183A; JPH03120336A; GB2237029A; GB2237029B; JP2648519B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ge sinterten Maschinenteils unter Anwendung eines pulvermetallur gischen Verfahrens, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Maschinenteils, wie z. B. einer Synchro nisiernabe für ein Motorfahrzeug, die sehr genaue Abmessungen haben muß.

Ein Antriebsteil für ein Motorfahrzeug, wie z. B. eine Synchro nisiernabe, arbeitet unter der Einwirkung einer hohen Biegekraft und Zugkraft aufgrund seiner gleitenden Bewegung gegenüber An triebswellen, einer Laufbuchse und eines Ringes einer Synchro nisiereinrichtung. Aus diesem Grunde muß es eine ausreichende Haltbarkeit (Beständigkeit) gegenüber Rückschlägen, wie z. B. solchen, wie sie mit Schaltvorgängen verbunden sind, aufwei sen.

Eine solche Synchronisiernabe wurde bisher seit mehr als 20 Jahren nach einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt, ein Motorfahrzeug jener Tage wies jedoch einen verhältnismäßig schwachen Motor auf, so daß jeder Maschinenteil des Motors nur geringfügig belastet war. Aus diesem Grunde war bisher ein üblicher Sinterstahl, bestehend aus Eisen, Kupfer und Koh lenstoff, als Material für die Synchronisiernabe zufrieden stellend.

Aufgrund der neuesten Vorschriften in bezug auf Abgase und neue technologische Entwicklungen nach der Ölschockkrise, ins besondere denjenigen, die mit einem stärkeren Motor mit einer höheren Leistung in Verbindung stehen, sind jedoch die früher für die Herstellung der Synchronisiernabe verwendeten Materi alien ungenügend geworden. Aus diesem Grunde wurde das Materi al für die Herstellung der Synchronisiernabe geändert in ei nen hochlegierten Sinterstahl mit Zusatzkomponenten, wie z. B. Chrom und Nickel, dessen Festigkeit und Verschleiß- und Ab riebsbeständigkeit weiter verbessert wurden durch verschiedene Wärmebehandlungen, wie z. B. eine Carburierung und eine Induk tionshärtung.

Neuere Entwicklungen erfordern jedoch ein qualitativ hochwer tiges Motorfahrzeug, das nicht nur ausgezeichnete Eigenschaf ten in bezug auf die Motorleistung, sondern auch in bezug auf den Komfort, wie z. B. die Herabsetzung von Geräuschen und Vi brationen, die auf einen Fahrersitz während des Fahrens über tragen werden, und einen glatten Ablauf der Schaltvorgänge aufweist.

Es gibt nun viele Faktoren, die mit der Realisierung eines solchen hochwertigen Motorfahrzeugs in Verbindung stehen. Bezüglich der Antriebsteile muß jeder Teil einen glatten Ober flächenzustand aufweisen ohne Verformung und in der Lage sein, eine dichte Verbindung mit einem Partnerteil einzugehen, während beide glatt aneinander vorbeigleiten. Dies erfordert seinerseits eine weit höhere Präzision in bezug auf die Abmes sungen der Teile und die Genauigkeit der Herstellung dieser Teile im Falle einer Synchronisiernabe.

Es treten dabei jedoch Probleme in bezug auf die Wärmebehand lungen nach dem Sintern auf. Die konventionelle Sinterlegie rung führt nämlich nicht zu zufriedenstellenden mechanischen Eigenschaften ohne Durchführung von Wärmebehandlungen, wäh rend andererseits die Wärmebehandlungen eine Verformung der hergestellten Teile mit sich bringen, so daß es bisher schwie rig war, die Präzision der Abmessungen der Teile aufrecht zu erhalten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Ver fahren zur Herstellung eines gesinterten Maschinenteils anzuge ben, bei dem der Maschinenteil so hergestellt werden kann, daß er eine ausreichende Festigkeit, Verschleiß- und Abriebsbestän digkeit aufweist und gegenüber Ermüdung, die durch Rückschläge hervorgerufen wird, beständig ist, ohne daß Wärmebehandlungen erforderlich sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Maschinenteils, der besteht aus 0,1 bis 0,8 Gew.-% Kohlenstoff, 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,6 bis 1,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgen den Stufen umfaßt:

a) Mischen eines partiell diffundierten Legierungspulvers, bestehend aus 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,4 bis 0,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen, mit Graphitpulver in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.-% und einfachem Molybdänpulver in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-%;
b) Verdichten des in der Stufe (a) erhaltenen Pulvergemi sches durch Pressen unter Bildung eines Preßlings für einen Maschinenteil; und
c) Sintern des in der Stufe (b) erhaltenen Preßlings.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet für die Herstellung einer Synchronisiernabe (synchronizer hub) eines Motorfahrzeugs, weil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine höhere Präzision der Produktabmessungen er zielbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine metallographische Mikrophotographie einer Sin terlegierung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren erhalten wurde;

Fig. 1B eine erläuternde Zeichnung nach der metallographi schen Mikrophotographie gemäß Fig. 1A;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen der Rest spannung bzw. dem Dichteverhältnis und einer Vorsin tertemperatur zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Härte bzw. der Querbruchfestigkeit und der Vorsintertem peratur zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bestän digkeit gegenüber Rückschlägen und dem Molybdängehalt in einer Sinterlegierung zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugfestig keit und der Zugabemenge von einfachem Molybdänpulver zeigt; und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugfestig keit und der mittleren Teilchengröße von einfachem Molybdänpulver zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Sinterlegie rung, das die Stufen Mischen des Ausgangsmaterialpulvers, Ver dichten des Pulvergemisches und Sintern des Preßlings umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischstufe partiell diffundiertes Legierungspulver, bestehend aus 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,4 bis 0,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen, mit Graphitpulver in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.-% und einfachem Molybdänpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2 bis 7 µm in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-% gemischt wird zur Herstellung eines Maschinenteils, bestehend aus 0,1 bis 0,8 Gew.-% Kohlenstoff, 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,6 bis 1,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen.

Dieses Verfahren beruht auf Untersuchungen, bei denen gefunden wurde, daß eine Legierung, die Nickel, Kupfer und Molybdän in einem geeigneten Verhältnis enthält, vielversprechend ist.

Außerdem wurde gefunden, daß die mechanischen Eigenschaften dieser Legierung von der Art der Zumischung des Molybdänge haltes abhängen. Insbesondere wurde gefunden, daß die besten Produkteigenschaften erhalten werden können nach einem Verfah ren, das umfaßt das Mischen eines Teils des Molybdäns in Form eines einfachen Pulvers mit einem partiell diffundierten Le gierungspulver, das den Rest des Molybdäns und die anderen Komponenten enthält, in der Weise, daß dieses Verfahren aus reichend wirksam ist ohne Durchführung von Wärmebehandlungen.

Bei dem partiell diffundierten Legierungspulver handelt es sich um ein zusammengesetztes Legierungspulver, das zuerst von Höganäs entwickelt wurde, bei dem die Diffusion der Zugabekom ponenten in einem Zwischenstadium abgestoppt wird, so daß die Legierung mit der vollständigen Diffusion durch die Sinterung nach dem Pressen erhalten werden kann. Es gibt viele Typen von partiell diffundiertem Legierungspulver mit unterschiedli chen Zusammensetzungen.

Bei der Herstellung des partiell diffundierten Legierungspul vers wird die Molybdänkomponente in Form von Molybdäntrioxid zugesetzt wegen der Bedingung, daß der partiell diffundierte Zustand kontrolliert werden muß. Diesbezüglich sei darauf hin gewiesen, daß eine überschüssige Menge an Molybdäntrioxid als unerwünscht angesehen wird wegen der Unbequemlichkeit bei der Herstellung und der schlechteren Eigenschaften, wie z. B. der schlechteren Verdichtungseigenschaften des resultierenden par tiell diffundierten Legierungspulvers. Darüber hinaus ist der Molybdängehalt in dem partiell diffundierten Legierungspulver auf 0,4 bis 0,6 Gew.-% beschränkt, weil eine darüber hinaus gehende Menge zur Bildung von nicht-reduzierten Teilen beim Sintern führt, wodurch die mechanischen Eigenschaften des her gestellten Produkts beeinträchtigt (verschlechtert) werden. Da ein Molybdängehalt von etwa 1 Gew.-% erfindungsgemäß am meisten bevorzugt ist, muß ein Teil des Molybdäns in Form eines Additivpulvers zugeführt werden, das dem partiell diffun dierten Legierungspulver zuzusetzen ist.

Bei einem allgemeinen Fall, bei dem die mechanischen Eigen schaften ein nicht so hohes Niveau haben müssen, reicht das vorstehend beschriebene Verfahren aus. Wenn jedoch bessere me chanische Eigenschaften erforderlich sind, ist es besonders bevorzugt, daß das Verfahren außerdem die Stufen der Vorsinte rung des Preßlings und des erneuten Pressens des vorgesinter ten Preßlings vor Durchführung der Sinterung des Preßlings umfaßt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß durch das erneute Pressen des vorgesinterten Preßlings die Dichte des Sinter produkts weiter erhöht werden kann und daß deshalb die mecha nischen Eigenschaften des Produkts weiter verbessert werden können.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sinter legierung weist ein ausgeprägtes Merkmal in seiner metallo graphischen Struktur auf und das Strukturmerkmal der Legie rung steht in engem Zusammenhang mit den mechanischen Eigen schaften der Legierung. Aus diesem Grunde werden das Struktur merkmal und die Zusammensetzungen der nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellten Sinterlegierung nachstehend nä her beschrieben.

Die Fig. 1A ist eine Mikrophotographie, die eine metallographi sche Struktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellten Sinterlegierung zeigt, und die Fig. 1B stellt eine er läuternde Zeichnung der in Fig. 1A abgebildeten metallographi schen Struktur dar. Wie in Fig. 1A gezeigt, weist die erfin dungsgemäße Sinterlegierung verschiedene Phasen auf, die dar in nebeneinander vorliegen, was selten ist bei einem Blockmate rial, insbesondere aber bei einer Sinterlegierung. Die Phase 1 in der Sinterlegierung ist eine Ferritphase und die Phase 2 ist eine Phase, die Perlit und Sorbit umfaßt. Diese Phasen 1 und 2 sind weich und diese weichen Phasen werden als wirksam beim Absorbieren von Schocks angesehen. Die Phase 3 aus Martensit und die Phase 4 aus Bainit sind harte Phasen. Diese Phasen werden als wirksam in bezug auf die Erhöhung der Verschleiß und Abriebsbeständigkeit der Legierung angesehen. Die Phase 5 aus mit Nickel angereichertem Austenit wird als wirksam in be zug auf die Verbesserung der Zähigkeit der Legierung angesehen. Als Ergebnis des Kombinationseffektes der obengenannten Eigen schaften jeder Phase weist die erfindungsgemäße Sinterlegie rung insgesamt gut ausgewogene und ausgezeichnete Eigenschaf ten auf. Die Phase 6 ist ein Molybdänteilchen, das einfach zu gegeben worden ist und das danach so wie es lag ohne Diffusion darin verblieb. Die Phase 7 ist eine Pore, die charakteristisch ist für die Sinterlegierung. Im allgemeinen kann die Martensitphase, z. B. diejenige, wie sie vorstehend beschrieben wurde, nicht ohne eine Abschreckungs-Wärmebehandlung erzeugt werden. Er findungsgemäß kann jedoch die Martensitphase in dem Verfahren der Ofenabkühlung nach dem Sintern gebildet werden, weil die erfindungsgemäße Sinterlegierung eine hohe Härtbarkeit auf weist aufgrund dessen, daß sie Nickel-, Molybdän- und Kupfer komponenten enthält.

Nachstehend werden die Eigenschaften und Zusammensetzungsbe standteile der erfindungsgemäßen Sinterlegierung näher be schrieben.

Nickel ist in der Legierung enthalten, um die Härtbarkeit zu verbessern und die Grundstruktur der Sinterlegierung weiter zu verfeinern, um so ihre Zähigkeit zu erhöhen. Um solche Effekte zu erzielen, müssen mehr als 2 Gew.-% Nickel in dem Material enthalten sein. Wenn jedoch mehr als 6 Gew.-% darin enthalten sind, entsteht ein überschüssiger Austenit und da durch wird die Festigkeit der Sinterlegierung beeinträchtigt (verschlechtert).

Kupfer wird in dem Grundmaterial gelöst durch Sintern, um die Festigkeit des Grundmaterials zu erhöhen, wobei der Effekt sig nifikant wird bei einer Menge von mehr als 1 Gew.-%. Die Prä zision der Abmessungen der Sinterprodukte nimmt jedoch ab mit steigender Kupfermenge. Daher ist der Kupfergehalt begrenzt auf einen Wert unter 3 Gew.-%.

Kohlenstoff wird im allgemeinen in Form von Graphitpulver zuge geben und er verbessert drastisch die Härte und Festigkeit des Grundmaterials bei einem Gehalt von mehr als 0,1 Gew.-%. Durch übermäßige Kohlenstoffgehalte kann jedoch die Ausscheidung von Cementit hervorgerufen werden, wodurch das Grundmaterial der Sinterlegierung spröde wird, so daß der Kohlenstoffgehalt auf einen Wert unter 8 Gew.-% beschränkt werden sollte.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen der Restspannung (dargestellt durch die gestrichelte Linie) in dem vorgesinterten Preßling bzw. der Dichte (dargestellt durch die durchgezogene Linie) des vorgesinterten Produkts nach dem erneuten Pressen (angezeigt als Verhältnis der Dichte nach dem erneuten Pressen zur theoretischen Dichte) und der Vorsintertemperatur zeigt. Die Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen der Härte (angezeigt durch die ge strichelte Linie) und der Festigkeit (der Querbruchfestig keit, angezeigt durch die durchgezogene Linie) des vorgesin terten Preßlings und der Vorsintertemperatur zeigt. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wird der Preßling keiner vollständigen Spannungsbeseitigung durch die Vorsinterung bei 650°C unterworfen. Darüber hinaus wird durch die Vorsinterung bei über 850°C der Kohlenstoff diffundiert zur Härtung der Le gierung, so daß es schwierig wird, den Preßling durch das er neute Pressen zu verdichten. Es braucht nicht darauf hingewie sen zu werden, daß ein gewisser Grad der Festigkeit erforder lich ist zur Handhabung des zu sinternden Preßlings, es wur de jedoch empirisch gefunden, daß eine Querbruchfestigkeit von 15 kg/mm² für die Handhabung des zu sinternden Preßlings aus reicht auch für den Fall, daß der Preßling eine komplizierte Gestalt hat, so daß leicht eine Rißbildung auftreten kann, wenn der Preßling erneut gepreßt (nachgepreßt) wird. Von den vorstehend beschriebenen Ergebnissen aus betrachtet liegt die optimale Vorsintertemperatur zwischen 650 und 850°C, bei der eine hohe mechanische Festigkeit und eine gute Verdichtbarkeit erhalten werden.

Die Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Molybdängehalt in der Sinterlegierung und der Beständigkeit (Haltbarkeit) der Sinterlegierung gegen Rückschläge (Rekursivschläge). Die Haltbarkeit (Beständigkeit) wird gemessen als die Zeit, die es braucht, bis die Sinterlegierung, die unter einer Belastung steht, bricht, wobei die Sinterlegierungsprobe einer nach unten gerichteten Belastung mit einem Gewicht von 5 kg/mm² und einer Frequenz von 8,5 Hz ausgesetzt ist. Jede Probe für die Messung hat die Abmessungen 10 mm×10 mm×55 mm und umfaßt eine U-förmige Kerbe in ihrem mittleren Abschnitt und zwei Endabschnitte der Proben sind in einem Abstand von 40 mm voneinander entfernt unterstützt, wobei die U-förmige Kerbe nach unten gerichtet ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Haltbarkeit (Bestän digkeit) der Sinterlegierung, die 0,6 bis 1,6 Gew.-% Molyb dän enthält, etwa gleich und sie erreicht einen Maximalwert bei einem Molybdängehalt in der Nähe von 1 Gew.-%. Die Halt barkeit (Beständigkeit) der Sinterlegierung mit einem Molyb dängehalt von weniger als 0,6 Gew.-% oder mehr als 1,6 Gew.-% nimmt drastisch ab.

Bei der Herstellung der Proben für die vorstehend beschriebe nen Messungen werden 4 Arten von partiell diffundiertem Legie rungspulver verwendet, die jeweils 4 Gew.-% Nickel, 2 Gew.-% Kupfer, 0 Gew.-%, 0,4 Gew.-%, 0,5 Gew.-% bzw. 0,6 Gew.-% Mo lybdän, je nach Molybdängehalt jeder Probe, und als Rest Ei sen enthalten. Die Probe wird hergestellt durch Mischen eines der vorstehend angegebenen partiell diffundierten Legierungs pulver mit Graphitpulver in einer Menge von 0,6 Gew.-% und einem ergänzenden einfachen Molybdänpulver mit einer mittle ren Teilchengröße von 5 µm. Wenn das Molybdänpulver dem par tiell diffundierten Legierungspulver in Form von Molybdäntri oxid zugesetzt wird, läuft die Verdichtung der Legierung durch die Sinterung nicht vollständig ab, so daß die Festigkeit der Sinterlegierung abnimmt. Bei Verwendung von Ferromolybdän ent steht ferner beim Sintern eine flüssige Phase in der Legie rung, wodurch ein Hohlraum gebildet wird. Deshalb ist es er wünscht, ein Molybdänpulver mit höherer Reinheit zu verwenden.

Die Fig. 5 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwi schen der Zugfestigkeit der Sinterlegierung und der Zugabemen ge des einfachen Molybdänpulvers zeigt. Proben zur Durchfüh rung der obengenannten Messung werden hergestellt unter Ver wendung des einfachen Molybdänpulvers mit einer Reinheit von 99,8 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 5 µm und des partiell diffundierten Legierungspulvers mit einem Molyb dängehalt von 0,6 Gew.-%. Die Herstellung der Probe unter Zu gabe von Molybdänpulver in einer Menge von 0,8 Gew.-% führt zu einer Probe, die 1,4 Gew.-% Molybdän enthält und diejenige ohne Zugabe von Molybdänpulver führt zu einer Probe, die 0,6 Gew.-% Molybdän enthält. Wie in Fig. 5 dargestellt, nimmt die Zugfestigkeit drastisch zu, wenn das einfache Molybdänpulver zugegeben wird, und sie erreicht durch die Zugabe innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 1,0 Gew.-% einen nahezu konstanten Wert, nimmt jedoch danach wieder ab. Deshalb sollte die ge eignete Molybdänmenge in dem Bereich von 0,2 bis 1 Gew.-% liegen.

Außerdem ist die Teilchengröße des zugegebenen Molybdänpul vers ein weiterer wichtiger Faktor, der die Sinterlegierung charakterisiert. In der Fig. 6 ist die Festigkeit (Zugfestig keit) der Sinterlegierung in Abhängigkeit von der mittleren Teilchengröße des zugegebenen einfachen Molybdänpulvers dar gestellt. Die Kurve für die Zugfestigkeit erreicht einen Spit zenwert für eine mittlere Teilchengröße in dem Bereich von 4 bis 5 µm. Es ist jedoch klar, daß auch Teilchen mit einer ge ringeren Größe bei einer sekundären Verfestigung zwischen den Teilchen beteiligt sein können, was zur Bildung einer Segrega tion in der Sinterlegierung führt, während größere Teilchen nur schwer in die Grundlegierung diffundieren und außerdem ein größeres Teilchen selbst die Ursache für einen Einker bungseffekt (notch effect) sein kann. Im Hinblick auf die vor stehenden Ausführungen ist es bevorzugt, eine mittlere Teil chengröße zwischen 2 und 7 µm für das zugegebene Molybdänpul ver anzuwenden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die für die Messungen in den Fig. 4 bis 6 verwendeten Proben nach einem Verfahren herge stellt werden, das nur die Stufen Mischen, Verdichten und Sintern umfaßt, ohne die Stufen Vorsintern und erneutes Pres sen (Nachpressen). Dies ist deshalb so, weil die Signifikanz eines der verschiedenen Faktoren in dem Herstellungsverfahren deutlicher realisiert werden kann, wenn die Tests durchgeführt werden unter Eliminierung des Einflusses der anderen Faktoren, die soweit wie möglich unterdrückt werden. Daher ist die Dichte jeder Probe niedriger als diejenige der Sinterlegierung, die bei dem Verfahren erhalten wird, das die Stufen Verdichten, Vor sintern, erneutes Pressen (Nachpressen) und Sintern umfaßt, wobei die Ergebnisse der Messungen der obengenannten Tests den Einfluß des jeweiligen Faktors deutlich zeigen.

Nachstehend werden einige wenige Beispiele der nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte und einige Ver gleichsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein partiell diffundiertes Legierungspulver, bestehend aus 4 Gew.-% Nickel, 0,5 Gew.-% Molybdän, 2 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen wurde mit Graphitpulver in einer Menge von 0,6 Gew.-%, einfachem Molybdänpulver mit einer Reinheit von 99,8 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 5 µm in ei ner Menge von 0,6 Gew.-% sowie mit Zinkstearat als Gleitmit tel in einer Menge von 0,8 Gew.-% gemischt. Das Pulvergemisch wurde zu einem Pressling mit einer Gründichte von 7,0 g/cm² mit einer vorgegebenen Gestalt geformt und in einer reduzie renden Atmosphäre bei einer Temperatur von 780°C 30 Minuten lang vorgesintert. Dann wurde der Preßling unter einem Druck von 6 t/cm² erneut gepreßt (nachgepreßt) und in einer reduzie renden Atmosphäre bei einer Temperatur von 1130°C 60 Minuten lang gesintert.

Beispiel 2

Das gleiche Pulvergemisch wie in Beispiel 1 wurde auf die gleiche Weise verdichtet und der Preßling wurde in einer re duzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 1130°C 60 Minuten lang gesintert.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Legierungspulver, bestehend aus 2 Gew.-% Nickel, 0,5 Gew.-% Molybdän, 0,7 Gew.-% Mangan und zum Rest aus Eisen, wurde mit Graphitpulver in einer Menge von 0,3 Gew.-% und Zink stearat als Gleitmittel in einer Menge von 0,8 Gew.-% ge mischt. Das Pulvergemisch wurde zu einem Preßling mit einer Gründichte von 7,0 g/cm³ mit einer vorgegebenen Gestalt ge formt und in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Tempera tur von 1130°C 60 Minuten lang gesintert und zur Carburierung wärmebehandelt.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Legierungspulver, bestehend aus 1 Gew.-% Chrom, 0,2 Gew.-% Molybdän, 0,7 Gew.-% Mangan und zum Rest aus Eisen, wurde mit Graphitpulver in einer Menge von 0,3 Gew.-% und mit Zinkstearat als Gleitmittel in einer Menge von 0,8 Gew.-% ge mischt. Das Pulvergemisch wurde verdichtet und einer Sinterung und Wärmebehandlung zur Carburierung auf die gleiche Weise wie in dem Vergleichsbeispiel 1 unterzogen.

Messung der mechanischen Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften jedes der in den obigen Beispie len erhaltenen Produkte wurden gemessen, wobei die Ergebnisse in der nachstehenden Tabelle I angegeben sind.

Die Produkte der Vergleichsbeispiele 1 und 2 waren, obgleich sie in bezug auf die Zugfestigkeit und die Haltbarkeit gegen Rückschläge zufriedenstellend waren, dennoch nicht zufrieden stellend als Material für die Verwendung zur Herstellung einer Synchronisiernabe in einem qualitativ hochwertigen Fahrzeug, weil ihre Abmessungen als Ergebnis der Wärmebehandlungen, denen sie unterzogen werden mußten, zu stark schwankten.

Dagegen wiesen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellten Produkte die gleichen Werte für die Zugfestigkeit und die Querbruchfestigkeit auf, obgleich sie keinen Wärmebehand lungen unterzogen worden waren, sie wiesen eine viel bessere Haltbarkeit (Beständigkeit) gegen Rückschläge auf. Außerdem war die Schwankung der Abmessungen, welche die wichtigste Ei genschaft einer Synchronisiernabe darstellt, dramatisch ver bessert, wie aus der Tabelle I ersichtlich. Insbesondere wur de die Schwankung der Abmessungen bei den Produkten des Bei spiels 2, bei dem keine Vorsinterung angewendet wurde, auf nur etwa 60% derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 herabgesetzt, in denen das konventionelle Sinterverfahren an gewendet wurde, und außerdem wurde diejenige des Beispiel 1, bei dem die Vorsinterung angewendet wurde, auf nur etwa 40% derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 vermindert.

Daraus ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die verschiedenen mechanischen Eigenschaften und die Schwankung der Abmessungen des Produkts verbessert, so daß ein Maschinen teil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wor den ist, eine verbesserte Betriebsstabilität und Haltbarkeit aufweist. Es eignet sich daher für die Herstellung eines An triebsteils für ein Motorfahrzeug, wie z. B. eine Synchroni siernabe.

Tabelle I

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf ver schiedene bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf kei neswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hin sicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß da durch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenteils, be stehend aus 0,1 bis 0,8 Gew.-% Kohlenstoff, 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,6 bis 1,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kup fer und zum Rest aus Eisen, durch Sintern, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

a) Mischen eines partiell diffundierten Legierungspul vers, bestehend aus 2 bis 6 Gew.-% Nickel, 0,4 bis 0,6 Gew.-% Molybdän, 1 bis 3 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Eisen, mit Graphitpulver in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.-% und einfachem Molybdänpulver mit einer mitt leren Teilchengröße von 2 bis 7 µm in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-%;
b) Verdichten des in der Stufe (a) erhaltenen Pulvergemi sches durch Pressen unter Bildung eines Preßlings für einen Maschinenteil; und
c) Sintern des in der Stufe (b) erhaltenen Preßlings.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es vor Durchführung der Stufe (c) die folgenden Sinterstufen umfaßt:

1) Vorsintern des in der Stufe (b) erhaltenen Preßlings und
2) Erneutes Pressen des in der Stufe (1) erhaltenen vorgesin terten Preßlings.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling in der Stufe (2) bei einer Temperatur von etwa 650 bis etwa 850°C vorgesintert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling in der Stufe (2) vorzugsweise bei einer Tempera tur von 780°C vorgesintert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling bei einer Temperatur von etwa 1130°C gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,daß als gesinterter Maschinenteil eine Synchronisiernabe herge stellt wird.

7. Maschinenteil, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt worden ist.

8. Synchronisiernabe, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt worden ist.