DE19954603C2

DE19954603C2 - Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE19954603C2
Application number: DE19954603A
Authority: DE
Inventors: Yuuji Yamanishi; Tadayuki Tsutsui; Kei Ishi
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2019-11-13
Also published as: DE19954603A1; GB2343900A; US6228138B1; JP3537126B2; GB9926961D0; GB2343900B; JP2000144350A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit und ein Verfahren zu deren Herstellung und genauer betrifft sie eine Technik, die die Bearbeitbarkeit verbessern kann, indem ein Borverbin dungspulver, das einem gemischten Pulver eines Materials auf Fe-Basis zugegeben wird, gesintert wird.

Eine Sinterlegierung auf Fe-Basis kann praktisch in Nettoform hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten zur Bearbeitung vermindert werden können und ausserdem können Elemente darin verteilt werden mit spezifischen Gewich ten, die stark differieren und in verschiedenen Legierungen, bei denen die Auflösung schwierig ist, wodurch Eigenschaf ten erhalten werden können, wie Abriebbeständigkeit etc. Aus diesem Grund werden Sinterlegierungen auf Fe-Basis häufig in verschiedenen Gebieten der Technologie angewendet. Z. B. können mechanische Teile aus einer Sinterlegie rung auf Fe-Basis ohne erhebliche spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden, sogar wenn die Teile einen kompli zierten Aufbau haben, wodurch solche Teile breit in Ventilantriebsystemen, Lagern und dergleichen in Automobilen, Motorrädern etc. angewendet werden können. Die meisten mechanischen Teile aus Sinterlegierungen auf Fe-Basis müs sen jedoch bearbeitet werden und deshalb bietet ihre schlechte Bearbeitbarkeit immer noch Probleme.

Um die Bearbeitbarkeit von Sinterlegierungen auf Fe-Basis zu verbessern, wurden viele Versuche unternommen. Bei einem Versuch wird ein schwefelhaltiges Fe-Pulver als Ausgangsmaterialpulver verwendet. Bei einem anderen Versuch wird Sulfid zugegeben und mit einem Ausgangsmaterialpulver vermischt. Bei einem weiteren Versuch wird ein gesinter ter Pressling in einer Atmosphäre von Schwefelwasserstoffgas geschwefelt. Wenn jedoch Schwefel als das Schneiden er leichternde Komponente in der Matrix einer Sinterlegierung dispergiert wird, ist die Verbesserung der Bearbeitbarkeit begrenzt. Schwefel ist ausserdem ein Element, das die Festigkeit, insbesondere die Zähigkeit von Sinterlegierungen ver mindert und auch die Korrosion von Sinterlegierungen fördert; daher ist die Verwendung solcher Sinterlegierungen be grenzt.

Eine weitere Technik, bei der Harz etc. in Poren einer Sinterlegierung gefüllt wird, ist auch verfügbar. Bei einer sol chen Sinterlegierung dient das Harz in der Pore als Startpunkt für das Spanbrechen, wodurch die Eigenschaft des Span brechens verbessert wird. Eine solche Technik unter Verwendung bestimmter Arten von Harzen kann jedoch die Lebens dauer des Schneidewerkzeugs verkürzen. Ausserdem kann ein Verfahren zur Entfernung des Harzes aus den Poren nach der Schneidebearbeitung erforderlich sein, abhängig von dem Zweck, für den die Sinterlegierung verwendet werden soll.

Der vorliegende Anmelder schlug daher ein verbessertes Verfahren für eine Sinterlegierung auf Fe-Basis vor, bei der ein Borverbindungspulver zu einem gemischten Pulver eines Materials auf Fe-Basis mit Kohlenstoff zugegeben wird und gesintert wird, in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 241 701/97. Bei dieser vor geschlagenen Technik wird die Diffusion des Kohlenstoffs in die Matrix durch Bor unterdrückt, wodurch die Bearbeit barkeit verbessert werden kann, bei einer Abnahme der Härte der Sinterlegierung auf Fe-Basis.

Eine weitere Verbesserung der Bearbeitbarkeit wurde jedoch kürzlich erforderlich, um Hochleistungslegierungen für Automobile zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit bereitzustellen, die weiter verbessert ist gegenüber der obigen Sinterlegierung auf Fe-Basis, und ein Verfahren zu deren Herstellung be reitzustellen. Im allgemeinen ist es bekannt, dass solche Materialien härten, wenn der Kohlenstoffgehalt eines gesinter ten Teils auf Fe-Basis erhöht wird und dass seine Bearbeitbarkeit verringert wird. Nach den Untersuchungen der Erfinder wurde jedoch folgende Erkenntnis erhalten. In dem Fall, in dem die Matrix des gesinterten Teils auf Fe-Basis der von rei nem Eisen sehr nahe kommt und die Härte daher zu gering ist, erhöht sich die Menge an Abrieb an einem Schneidewerk zeug umgekehrt dazu.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Abriebmenge an einem Schneidewerkzeug bei einer Schneidebearbeitung zeigt im Hinblick auf vier Arten von gesinterten Teilen auf Basis von Fe1,5Cu-C (A-D) mit unterschiedlichen Härten, die herge stellt wurden, indem der C-Gehalt verändert wurde, und einem gesinterten Teil auf Basis von Fe1,5Cu-C (E), bei dem die Bearbeitbarkeit mit einer in der oben erwähnten japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentli chungnr. 157 706/97 offenbarten Technik verbessert wurde.

Es wurde bisher erwartet, dass die Bearbeitbarkeit eines Teils A mit der geringsten Härte am wünschenswertesten wäre und das die Menge an Abrieb des Werkzeugs daher minimal wäre. Aus Fig. 1 ist jedoch ersichtlich, dass das wei cheste Teil A, bei dem die Härte an der Oberfläche in einem Bereich von Hv 110 bis 120 liegt (Belastung gleich 100 g), tatsächlich die höchste Menge an Abrieb erzeugt, und ein Teil C, bei dem die Härte in einem Bereich Hv 200 bis 230 liegt, die geringste Menge an Abrieb erzeugt. Es ist offensichtlich, dass die Abriebmenge an dem Schneidewerkzeug dra matisch vermindert wird im Vergleich zu der Menge an Abrieb des Teils A, in dem Fall, wenn der Härtebereich zwischen Hv 150 und 250 liegt. Als Grund hierfür wird angenommen, dass ein adhäsiver Abrieb an einer Kante des Schneidewerk zeugs während der Schneidebearbeitung erzeugt wird, da Ferrit, das eine Matrix des gesinderten Teils auf Fe-Basis ist, eine hohe Viskosität hat.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat eine Sinterlegierung auf Fe-Basis, deren Bearbeitbarkeit mit einer Technik, wie in der japa nisch nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 157706/97 offenbart, verbessert wurden, die geringste Menge an Abrieb und erreicht eine bemerkenswerte Verbesserung bei der Bearbeitbarkeit. Ausserdem wird an genommen, dass die Bearbeitbarkeit weiter verbessert werden kann, indem die Härte der Matrix erhöht wird und die Er zeugung von adhäsivem Abrieb unterdrückt wird.

Die Erfinder fanden daher, dass die Menge an Abrieb an einem Schneidewerkzeug beträchtlich vermindert wird, wenn die Härte erhöht wird, indem Ferrit legiert wird und in einem spezifischen Bereich eingestellt wird.

Eine gute Bearbeitbarkeit der Sinterlegierung auf Fe-Basis der Erfindung hat daher eine Gesamtzusammensetzung, die aus, in Gew.-%, mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus P in einer Menge von 0,1 bis 1,0% und Si in einer Menge von 2,0 bis 3,0%, B in einer Menge von 0,003 bis 0,31%, 0 in einer Menge von 0,007 bis 0,69%, C in einer Menge von 0,1 bis 2,0% besteht, wobei der Ausgleich Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei die Matrix eine Härte im Bereich von Hv 150 bis 250 hat und freier Graphit darin verteilt ist. Hv bezieht sich hier auf Vic kershärte bei einer Belastung von 100 g.

Erfindungsgemäß wird freier Graphit dispergiert und dient als festes Gleitmittel, wodurch die Bearbeitbarkeit verbes sert wird. Bor ist in einem Gewichtsanteil von 0,003% oder mehr in der Sinterlegierung auf Fe-Basis enthalten, wodurch Bor verhindert, dass Graphit in Form von C eindiffundiert, um sicher zu stellen, dass das Graphit frei bleibt und verhin dert, dass sich in der Matrix Pearit bildet. Nach den Untersuchungen der Erfinder sind die Gründe der verbesserten Be arbeitbarkeit aufgrund von Bor wie folgt.

Borverbindungspulver (z. B. Boroxid) das als Pulvermischung zugegeben wird, löst sich bei etwa 500°C, was geringer ist als die Temperatur, bei der C während des Erhitzens zum Sintern in die Matrix eindiffundiert und bedeckt die Oberfläche des Graphitpulvers. Das C des Graphitpulvers diffundiert nicht in die Ferritmatrix und kann keinen Pearit bil den und bleibt als freier Graphit zurück und die Bearbeitbarkeit ist beträchtlich verbessert, indem es als festes Gleitmittel dient. Erfindungsgemäß wird die Härte der Matrix speziell, wie oben beschrieben, eingestellt, in dem sie P und Si enthält, wodurch eine weitere Verbesserung der Bearbeitbarkeit erreicht wird.
P: Die Wirkung einer Verfestigung des Ferrit ist gering, wenn der P-Gehalt unter 0,1 Gew.-% liegt. Daher wird eine harte Matrix nicht erhalten, wodurch die Bearbeitbarkeit nicht verbessert wird. Im Gegensatz dazu ist dann, wenn der P- Gehalt 1,0 Gew.-% übersteigt, der Anteil der Erzeugung einer flüssigen Phase Fe-P beim Sintern erhöht, wodurch der Grünkörper seine Form während des Sinterns leicht verliert. Daher liegt der P-Gehalt bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-%. Ausserdem kann P in Form eines einfachen Pulvers zugegeben werden; es ist wird jedoch bevorzugt in Form eines Fe-P-Legierungspulvers zugegeben, da das einfache Pulver gefährlich ist.
Si: Si kann in Form eines einfachen Pulvers zugegeben werden, so dass es schnell in die Matrix diffundiert; reines Si ist jedoch teuer und es wird daher bevorzugt in der wirtschaftlichen Form eines Fe-Si-Legierungspulvers im Hinblick auf die industrielle Produktivität zugegeben. Eine Wirkung der Verfestigung des Ferrits ist gering, wenn der Si-Gehalt unter 2,0 Gew.-% ist. Eine harte Matrix wird daher nicht erhalten, und die Bearbeitbarkeit nicht verbessert. Im Gegensatz dazu härtet das Fe-P-Sinterpulver, wenn der Si-Gehalt 3,0 Gew.-% übersteigt, wodurch die Komprimierbarkeit während des Sinterns abnimmt. Die erforderliche Dichte in dem gesinterten Pressling kann daher nicht erhalten werden und die Fe stigkeit wird gesenkt. Daher liegt der Si-Gehalt bevorzugt in einem Bereich von 2,0 bis 3,0 Gew.-%.
C: C wird in Form von Graphitpulver zugegeben. Die Menge an Kohlenstoff, die in die Matrix diffundiert, ist jedoch zu gering, wenn die zugegebene Menge (d. h. der C-Gehalt) geringer als 0,1 Gew.-% ist und die gewünschte Festigkeit wird nicht erhalten und ausserdem ist die Menge an nicht diffundiertem freiem Graphit gering, wodurch die Bearbeitbar keit nicht verbessert wird. Wenn im Gegensatz dazu der C-Gehalt zu hoch ist und die Diffusion nicht unterdrückt werden kann, d. h. wenn die Zugabemenge des Graphitpulvers 2,0 Gew.-% übersteigt, wird Pearit gebildet.
B und O: B und O sind hauptsächlich enthalten, indem sie in Form von Boroxidpulver zugegeben werden. B in der Menge von 0,003 bis 0,31 Gew.-% und O in der Menge von 0,007 bis 0,69 Gew.-% entspricht B₂O₃ in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%. Die Diffusion von C aus Graphitpulver kann nicht beim Sintern unterdrückt werden, wenn der Ge halt von beiden geringer als die untere Grenze ist. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die obere Grenze überschritten wird, nicht nur die Wirkung der Unterdrückung der Diffusion von C nicht erreicht, sondern es verbleibt auch eine große Menge an Boroxid in der Matrix, wodurch die Materialfestigkeit gesenkt wird.

Ausserdem kann, wenn Cu in dem erfindungsgemäßen Material enthalten ist, die Festigkeit verbessert werden, wäh rend die Bearbeitbarkeit aufgehalten bleibt. In diesem Fall liegt der Cu-Gehalt bevorzugt in einem Bereich von 1,0 bis 5,0 Gew.-%. Das Cu verfestigt das Material auch, indem es in die Matrix diffundiert, aber die Wirkung ist gering unter 1,0 Gew.-%. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Cu-Gehalt 5,0 Gew.-% übersteigt, die Festigkeit gesenkt, indem eine weiche Cu-Phase erzeugt wird. Eine Dimensionskontraktion, die durch die Erzeugung der flüssigen Cu-Phase während des Sinterns verursacht wird und das Cu-Expansionsphänomen, das durch Cu verursacht wird, das leicht in die Fe-Matrix eindiffundiert, wenn die flüssige Phase erzeugt wird, erzeugen mikroskopische Kontraktionen und Expansionen in den lokalen Bereichen des Produktes. Als Ergebnis variieren die Dimensionsänderungen des Gesamtproduktes breit, wo durch die Dimensionsgenauigkeit gering ist. Ausserdem wird das Cu-Pulver in Form eines einfachen Pulvers zugegeben und die durchschnittliche Teilchengröße des Cu-Pulvers und des Graphitpulvers liegen in einem Bereich von 1 bis 10 µm, was der allgemein verwendete Bereich ist.

Bei der oben beschriebenen Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit kann die Bearbeitbarkeit weiter verbessert werden, indem BN in einer Menge von 0,06 bis 2,25 Gew.-% in der Matrix verteilt wird. Das BN hat eine spanabhebende oder spanbrechende Wirkung und eine Wirkung als festes Gleitmittel, wodurch die Bearbeitbarkeit ver bessert wird. Die obigen Wirkungen sind gering, wenn der BN-Gehalt unter 0,06 Gew.-% liegt und die Festigkeit der Ma trix wird gesenkt, wenn der Gehalt 2,25 Gew.-% übersteigt.

Eine Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit, wie oben beschrieben, kann hergestellt werden, indem ei nem Pulver auf Fe-Basis, das aus mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus P in einer Menge von 0,1 bis 1,0% und Si in einer Menge von 2,0 bis 3,0%, wobei der Ausgleich Fe und nicht vermeidbare Verunreini gungen sind, besteht, ein Graphitpulver in einer Menge von 0,1 bis 2,0%, ein Boroxidpulver in einer Menge von 0,001 bis 1,0% zugegeben wird, jeweils ausgedrückt in Gew.-% bezogen auf das gesamte gemischte Pulver. Das Boroxidpulver wird in einem Anteil von 0,1 Gew.-% oder mehr zugegeben. In dem Fall, in dem der Gehalt an Boroxidpulver geringer als oben ist, kann die Diffusion von C aus dem Graphitpulver beim Sintern nicht unterdrückt werden, wodurch Pearit ge bildet wird. Im Gegensatz dazu kann, wenn das Boroxidpulver in einem Anteil von 1,0 Gew.-% oder mehr zugegeben wird die Wirkung der Unterdrückung der Diffusion von C nicht verbessert werden, aber eine große Menge des Boroxids verbleibt in der Matrix und die Festigkeit des Materials wird gesenkt.

Als Zugabemethode für Boroxid kann eine Methode der Zugabe von Boroxid in Form eines einfachen Pulvers oder eine Methode der Zugabe von Bornitrid angewendet werden. BN kann in der Matrix dispergiert werden, indem Bornitrid zugegeben wird. Verfügbare Pulver von Bornitrid enthalten Boroxid als Rückstand aus dem Herstellungsverfahren. Die erhältlichen Pulver von Bornitrid, in denen der Gehalt an Boroxid auf 5,0 Gew.-% oder weniger vermindert ist, werden in der Pulvermetallurgie verwendet. Diese erhältlichen Pulver von Bornitrid sind jedoch teuer, da die Reinheit hoch ist. Nach den Untersuchungen der Erfinder im Hinblick auf den Boroxidgehalt in dem Bornitrid, ist das erhältliche Pulver von Bornitrid, bei dem der Boroxidgehalt 10 bis 40 Gew.-%, ist relativ billig und es wurde gefunden, dass die Diffusion von Graphit unterdrückt wird, indem dieses Pulver in einer Menge von 0,1 bis 2,5 Gew.-% zugegeben wird, an Stelle von Boroxidpulver, wodurch die Erzeugung von Pearit unterdrückt wird.

Erfindungsgemäß kann die Verarbeitbarkeit und die Lebensdauer der Werkzeuge verbessert werden, wenn die Erfin dung für Lagerkappen für Automobilmotoren, Synchronisiernaben, verschiedene Getriebe für Allzweckmotoren, Legie rungen für die Betriebsausstattungen und Legierungen für Maschinenwerkzeuge etc. angewendet werden, bei denen Schneideverfahren an Oberflächen einer Sinterlegierung durchgeführt werden, oder für deren Formung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugabrieb zeigt.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem P-Gehalt, der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugab rieb zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Si-Gehalt, der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugab rieb zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugabemenge an Boroxidpulver, der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugabrieb zeigt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugabemenge an Cu-Pulver, der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugabrieb zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugabemenge von Graphitpulver, der Matrixhärte und der Menge an Werkzeugabrieb zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.

A. Herstellung von gesinterten Presslingen

Rohe Materialpulver wurden hergestellt in einem Compoundierungsverhältnis, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, und wurden mit einem V-Typmischer 30 Minuten lang gemischt. Die gemischten Pulver wurden mit einer Dichte von 6,6 g/cm³ für die Pulververdichtung geformt und 5 Grünlinge mit einem äusseren Durchmesser von 32 mm, einem inne ren Durchmesser von 15 mm und einer Höhe von 10 mm wurden für jedes gemischte Pulver erzeugt. Dann wurde jeder Grünkörper gesintert, indem er 60 Minuten lang auf 1130°C in reduzierender Atmosphäre (dissoziertes Ammoniakgas) erhitzt wurde.

B: Schneidetest

Ein Schneidetest wurde an jedem gesinterten Pressling durchgeführt und die Flankenabriebbreite an einer Werkzeug kante wurde als Menge an Werkzeugabrieb ausgewertet. Der Schneidetest wurde durchgeführt, in dem über eine Länge von über 7000 m unter Verwendung eines wasserlöslichen Schneideöls und eines NC-Schneiders geschnitten wurde, was ein langsames Abheben von Spänen von kubischem Bornitrid (CBN) bei einer Schneidegeschwindigkeit von 180 mm/ min., einer Beschickungsrate von 0,04 mm/rev. und einer Schneidetiefe von 0,15 mm lieferte. Dann wurde der gesinterte Pressling poliert und die Mikro-Vickers-Härte wurde an zufälligen statistisch ermittelten Punkten gemessen und die Durchschnittswerte sind in Tabelle 1 aufgeführt zusammen mit der Menge an Werkzeugabrieb.

C: Auswertung (1) Wirkung des P-Gehaltes

Proben mit verschiedenem P-Gehalt wurden aus Tabelle 1 ausgewählt und sind in Tabelle 2 beschrieben. Der P-Ge halt, die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb, die in Tabelle 2 beschrieben sind, sind in Fig. 2 gezeigt. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, erhöht die Matrixhärte sich stark, bis der P-Gehalt auf 0,1 Gew.-% ansteigt und die Matrixhärte steigt danach mit dem Anstieg des P-Gehaltes an. Im Gegensatz dazu nimmt die Menge an Werkzeugabrieb schnell ab, bis der P-Gehalt auf 0,1 Gew.-% ansteigt. Ausserdem wurden bei der Probe Nr. 6, in der der P-Gehalt 1,0 Gew.-% über stieg, viele flüssige Fe-P-Phasen während des Sinterns erzeugt, wodurch die Form des Grünkörpers verloren ging und kein gesinterter Pressling geformt werden konnte. Daher wurde der Grund für die erfindungsgemäße numerische Begren zung, in der der P-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-% liegt, bestätigt.

(2) Wirkung des Si-Gehaltes

Proben mit unterschiedlichem Si-Gehalt wurden aus Tabelle 1 ausgewählt und sind in Tabelle 2 beschrieben. Der Si- Gehalt, die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb, die in Tabelle 2 beschrieben wurden, sind in Fig. 3 gezeigt. Wie aus Fig. 3 deutlich wird, steigt die Matrixhärte stark an, bis der Si-Gehalt auf 2,0 Gew.-% ansteigt und die Matrix härte steigt mit der Zunahme des Si-Gehaltes danach. Im Gegensatz dazu nimmt die Menge an Werkzeugabrieb schnell ab, bis der Si-Gehalt auf 2,0 Gew.-% ansteigt. Ausserdem war bei der Probe Nr. 10, bei der der Si-Gehalt 3,0 Gew.-% überstieg, die Komprimierbarkeit des Pulvers vermindert, wodurch die Festigkeit des gesinterten Presslings abnahm. Da her wurde der Grund für die erfindungsgemäße numerische Beschränkung, wonach der Si-Gehalt in einem Bereich von 2,0 bis 3,0 Gew.-% liegt, bestätigt.

(3) Wirkung der Zugabemenge an Oxidpulver

Proben mit verschiedenem Gehalt an Boroxidpulver wurden aus Tabelle 1 ausgewählt und sind in Tabelle 2 beschrie ben. Die Zugabemenge an Boroxidpulver, die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb, die in Tabelle 2 beschrie ben wurden, sind in Fig. 4 gezeigt. Wie aus Fig. 4 deutlich wird, nimmt die Matrixhärte schnell ab, wenn Boroxidpulver mit 0,01 Gew.-% zugegeben wird, und die Menge an Werkzeugabrieb nimmt auch sehr schnell ab. Im Gegensatz dazu war bei der Probe 17, bei der die Zugabemenge an Boroxidpulver 1,0 Gew.-% überstieg, die Bearbeitbarkeit gut; jedoch wurde die Abnahme der Festigkeit der Matrix bestätigt. Somit wird der Grund für die erfindungsgemäß numerische Be grenzung, wonach die Zugabemenge an Boroxidpulver in einem Bereich von 0,01 bis 1,0 Gew.-% liegt, bestätigt.

(4) Wirkung des Cu-Gehaltes

Proben mit unterschiedlichen Zugabemengen an Cu-Pulver (Cu-Gehalt) wurden aus Tabelle 1 ausgewählt und sind in Tabelle 3 beschrieben. Die Zugabemenge an Cu-Pulver, die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb, die in Ta belle 3 beschrieben wurden, sind in Fig. 5 gezeigt. Wie aus Fig. 5 deutlich wird, gibt es keine bemerkenswerten Verän derungen im Hinblick auf die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb durch Zugabe des Cu-Pulvers. Im Gegen satz dazu wird die Festigkeit des gesinterten Presslings verbessert durch Zugabe des Cu-Pulvers und steigt an, wenn die Zugabemenge ansteigt. Die Dimensionsgenauigkeit wurde jedoch durch eine erhöhte Erzeugung von flüssiger Cu-Phase und das Phänomen der Cu-Expansion in Probe Nr. 22 gesenkt. Daher konnten auch die erfindungsgemäßen Wirkungen bei einer Fe-C-artigen Legierung (Probe Nr. 18) bestätigt werden und ausserdem wurde die Verbesserung der Festigkeit für einen Cu-Gehalt im Bereich von 1,0 bis 5,0 Gew.-% bestätigt, ohne dass die Bearbeitbarkeit verringert wurde und der Grund für die erfindungsgemäße numerische Begrenzung wurde bestätigt.

(5) Wirkung des C-Gehaltes

Proben mit unterschiedlichen Zugabemengen von Graphitpulver (C-Gehalt) wurden aus Tabelle 1 ausgewählt und sind in Tabelle 3 beschrieben. Die Zugabemenge an Graphitpulver, die Matrixhärte und die Menge an Werkzeugabrieb, die in Tabelle 3 beschrieben wurden, sind in Fig. 6 gezeigt. Wie aus Fig. 6 deutlich wird, nimmt in dem Fall, in dem die Zugabemenge an Graphitpulver 0,1 Gew.-% ist, die Menge an Werkzeugabrieb schnell ab. Es wurde jedoch in Probe Nr. 28, bei der die Zugabemenge an Graphitpulver 2,0 Gew.-% überstieg, Perlit gebildet, wodurch die Menge an Werkzeug abrieb erhöht wurde. Somit wurde der Grund für die erfindungsgemäß numerische Beschränkung, wonach der C-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-% liegt, bestätigt.

Wie oben erklärt ist Bor erfindungsgemäß in einer Sinterlegierung auf Fe-Basis enthalten und die Matrixhärte wird auf Hv 150 bis 250 gebracht, wodurch die Diffusion von C aus Graphit verhindert wird und freies Graphit erhalten wird, so dass die Bearbeitbarkeit schnell verbessert werden kann, während der Härtegrad erhalten bleibt.

Claims

1. Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit umfassend, in Prozent bezogen auf Gesamtgewicht: min destens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus P in einer Menge von 0,1 bis 1,0% und Si in einer Menge von 2,0 bis 3,0%;
B in einer Menge von 0,003 bis 0,31%;
O in einer Menge von 0,007 bis 0,69%;
C in einer Menge von 0,1 bis 2,0%,
wobei der Ausgleich aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
wobei die Matrixhärte in einem Bereich von Hv 150 bis 250 liegt und freies Graphit darin dispergiert ist.

2. Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wei terhin Cu in einer Menge von 1,0 bis 5,0 Gew.-% enthält.

3. Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass ausserdem BN in einer Menge von 0,06 bis 2,25 Gew.-% in der Matrix dispergiert ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit umfassend, dass man ei nem gemischten Pulver, das in Prozent bezogen auf das Gesamtgewicht des gemischten Pulvers, ein Pulver auf Fe- Basis mit mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus P in einer Menge von 0,1 bis 1,0% und Si in einer Menge von 2,0 bis 3,0%, wobei der Ausgleich aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen be steht, umfasst,
ein Graphitpulver in einer Menge von 0,1 bis 2,0% und
ein Boroxidpulver in einer Menge von 0,01 bis 1,0%, zugibt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass es weiterhin die Zugabe eines Cu-Pulvers in einer Menge von 1,0 bis 5,0 Gew.-% zu dem gemischten Pulver umfasst.

6. Verfahren zur Herstellung einer Sinterlegierung auf Fe- Basis mit guter Bearbeitbarkeit umfassend, dass man einem gemischten Pulver, das in Prozent, bezogen auf das Gesamt gewicht des gemischten Pulvers, ein Pulver auf Fe-Basis mit mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus P in einer Menge von 0,1-1,0% und Si in ei ner Menge von 2,0-3,0%, wobei der Ausgleich aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, umfasst, ein Gra phitpulver, in einer Menge von 0,1-2,0% und ein Bor nitridpulver, das Boroxid in einer Menge von 10-40 Gew.-% enthält, in einer Menge von 0,1-2,5 Gew.-% zu gibt.