CH628089A5 - Hochfeste eisen-molybdaen-nickel-sinterlegierung mit phosphorzusatz. - Google Patents

Description

628089

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE 1. Hochfeste Eisen-Molybdän-Nickel-Sinterlegierung mit Phosphorzusatz, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 2-4,5 Gew.-% Mo; 2,5 Gew.-% < Ni < 3,5 Gew.-%; 0,3 Gew.-% < P < 0,6 Gew.-%; Rest Fe. 2. Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 3 Gew.-% Mo; 3 Gew.-% Ni; 0,45 Gew.-% P, Rest Fe, besteht. Die Erfindung bezieht sich auf eine hochfeste Eisen-Molyb-dän-Nickel-Sinterlegierung mit Phosphorzusatz. Bisher sind Fe-Ni-Mo-Sinterlegierungen bekannt, denen Kohlenstoff, Cr und/oder Mn und/oder Cu zugesetzt wurden. Um möglichst hohe Festigkeitswerte zu erzielen, werden diese vergütet. Das Herstellen dieser Stoffe ist aufwendig und meistens mit einem Verziehen der Teile verbunden. Es sind auch Legierungen auf der Basis Fe-Ni-Mo mit P-Zusatz bekannt. Diese haben ausreichende Festigkeitswerte aber eine relativ geringe Zähigkeit. Cr-Zusätze zu diesen Legierungen verringern die Schwindung beim Sintern, erhöhen etwas die Festigkeit, erniedrigen aber die Zähigkeit weiter. Um die Anwendungsmöglichkeit der Sinterstähle zu erweitern, benötigt man Sinterwerkstoffe mit hoher Festigkeit und, wegen möglicher stossartiger Belastung, auch mit grosser Zähigkeit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Eisen-Molybdän-Nickel-Sinterlegierung mit Phosphorzusatz anzugeben, welche die folgenden Eigenschaften aufweist: Zugfestigkeit ctb ^ 600 N/mm2, Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit aj oB ^ 0,65, Bruchdehnung ô ^ 7% und Schlagzähigkeit ab ^ 50 Joule/cm2. Darüber hinaus soll die Legierung trotz der verlangten hohen Festigkeitswerte einfach und in möglichst wenigen Verfahrensschritten herzustellen sein. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch eine Legierung folgender Zusammensetzung: 2-4,5 Gew.-% Mo, 2,5 Gew.-% < Ni < 3,5 Gew.-%, 0,3 Gew.-% < P < 0,6 Gew.-%, Rest Fe. Zur Herstellung der Sinterlegierungen werden entsprechende Mengen reine Molybdän- und Nickelpulver unter Zusatz von Presshilfsmitteln, z. B. Zinkstearat mit einem Eisenpulver gemischt, das bereits die erforderliche Menge an Phosphor enthält. Die Pulver werden anschliessend in einem Presswerkzeug mit einem Druck von 600 bis 700 MN/m2 gepresst und 45 bis 90 Minuten bei 1250 °C gesintert. Bei diesem Sintervorgang brauchen keine besonderen Vorsichtsmassnahmen beachtet zu werden, wie dies beispielsweise bei kohlenstoffhaltigen Legierungen der Fall ist. Zur Prüfung der Festigkeitswerte der erfindungsgemässen Legierungen wurden aus den Pulvern Zerreissstäbe nach ASTM in der angegebenen Weise hergestellt. Die Einfachsintertechnik ist ausreichend, in jedem Falle die erstrebten Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung noch näher erläutern. In diesen Beispielen werden die Zusammensetzung, die Herstellungsbedingungen, die erzielte Dichte sowie die nach den bekannten Verfahren gemessenen Festigkeitseigenschaften angegeben.

1. Zusammensetzung: 2% Mo; 3% Ni, 0,45% P; Rest Fe Pressen: 650 MN/m2

Sintern: 60 min bei 1250 °C Dichte: > 7,45 g/cm3 Festigkeitseigenschaften:

(jB = 600 N/mm2 0s/ Ctb = 0,79 Ô = 7% ab = 60 J/cm2

2. Zusammensetzung: 3% Mo; 3% Ni; 0,45% P; Rest Fe Pressen: 600 MN/m2

Sintern: 60 min bei 1250 °C Dichte: > 7,45 g/cm3 Festigkeitseigenschaften:

cjb = 615 N/mm2 essi aB = 0,8 8 = 9,5% ab = 75 J/cm2

3. Zusammensetzung: 4,5% Mo; 3% Ni; 0,45% P; Rest Fe Pressen: 600 MN/m2

Sintern : 60 min bei 1250 °C Dichte: > 7,5 g/cm3 Festigkeitseigenschaften:

oB = 650 N/mm2 essi cjb = 0,82 ô = 9% ab = 75 j/cm2

4. Zusammensetzung: 2,5% Mo; 2,5% Ni; 0,45% P; Rest Fe Pressen: 600 MN/m2

Sintern: 60 min bei 1250 °C Dichte: > 7,45 g/cm3 Festigkeitseigenschaften:

ctb = 540 N/mm2 cïs/cjb = 0,72 8 = 14% ab = 80 J/cm2

5. Zusammensetzung: 3% Mo; 3,5% Ni; 0,45% P; Rest Fe Pressen: 600 MN/m2

Sintern: 60 min bei 1250 °C Dichte: > 7,4 g/cm3 Festigkeitseigenschaften:

ctb = 680 N/mm2 as/ aB = 0,82 ô = 6,5% ab = 45 J/cm2

Die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 liegen innerhalb der oben angegebenen Grenzen und es zeigt sich, dass die Festigkeitseigenschaften die gestellten Mindestanforderungen erfüllen. Dagegen liegt der Nickelgehalt der Zusammensetzung des Beispiels 4 gerade unterhalb, der des Beispiels 5 gerade oberhalb der angegebenen Grenze, und es zeigt sich an den Festigkeitseigenschaften, dass diese den geforderten Werten nicht mehr entsprechen, indem in Beispiel 4 die Zugfestigkeit zu klein ist, im Beispiel 5 dagegen die Bruchdehnung sowie die Schlagzähigkeit unterhalb der geforderten Grenze liegen.

In der Praxis hat sich die Legierung gemäss Beispiel 3 als besonders günstig erwiesen.

Die Erfindung gibt eine Eisen-Molybdän-Nickel-Sinterlegie-rung mit Phosphorzusatz an, die neben einer hohen Zugfestigkeit gleichzeitig eine hohe Zähigkeit gegen Stossbeanspru-chung aufweist, so dass daraus hergestellte Formkörper für hoch beanspruchte Bauteile verwendet werden können, wie sie heute immer häufiger gefordert werden. Da die genannten Festigkeitseigenschaften durch Einfachsintertechnik und ohne zusätzliche Wärmebehandlung erzielt werden können, ist die Herstellung der Formteile sehr einfach und wirtschaftlich, was zu einer Verbilligung der Bauteile führen kann. Die so hergestellten Fe-Ni-Mo-Sinterlegierungen mit P-Zusatz reichen sogar in ihren Festigkeitseigenschaften an die teuren sintergeschmiedeten Werkstoffe heran.

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