DE2413017A1

DE2413017A1 - Gegenstaende aus gesintertem nickellegierungspulver

Info

Publication number: DE2413017A1
Application number: DE2413017A
Authority: DE
Inventors: Erdward Minter Foley; Robert Franklin Polk
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-03-19
Publication date: 1974-10-03
Also published as: SE403914B; US3838981A; AU6688674A; GB1459873A; DE2413017C2; JPS5438971B2; FR2222447B1; CS185637B2; IN142080B; BE812588A; DD112469A5; CA1010266A; IT1011614B; ATA233774A; CH589143A5; NL7403850A; FR2222447A1; AT338537B; BR7402183D0; JPS5041704A

Description

18. März 1974 Gze/pn

Cabot Corporation, 125 High Street, Boston, Massachusetts,

U.S.A.

Gegenstände aus gesintertem Nickel-Legierungspulver

Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände aus verschleißfesten und abriebbeständigen Legierungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Gegenstände, welche aus einem Nickel-Legierungspulver durch Sinterung erhalten wurden.

Es sind zahlreiche abriebbeständige und verschleißfeste Legierungen entwickelt worden, um daraus Gegenstände herzustellen, welche solchen Belastungen ausgesetzt werden. Solche Legierungen bzw. die daraus hergestellten Gegenstände weisen hohe Reißfestigkeit und große Härte, auch bei hohen Temperaturen von 650 bis 76O°C auf, ferner eine Schlagfestigkeit von etwa 0,4 bis 0,7 m kp (3 bis 5 foot pounds); im allgemeinen sind jedoch diese Materialien nur noch sehr schwierig oder gar nicht mehr zu bearbeiten. Aus diesem Grunde werden sie in der Form von Gußstücken, verwendet, welche manchmal auf die geforderten Abmessungen zurechtgeschliffen werden oder es werden nach einem Schweißverfahren harte Oberflächenüberzüge hergestellt.

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Zum größeren Teil handelt es sich bei diesen Legierungen um Kobalt-Legierungen, welche merkliche Anteile an Chrom, Wolfram und manchmal auch Molybdän enthalten. Kobalt ist ein teurer Legierungsbestandteil und es sind daher Versuche unternommen worden, Kobalt zumindest teilweise durch andere weniger teure Elemente zu ersetzen. In der US-Patentschrift 3 068 096 wird eine Nickel-Legierung beschrieben, welche für viele Anwendungszwecke anstelle von Kobalt-Legierungen verwendet wird. Die Härte dieser Nickel-Legierung fällt jedoch bei Temperaturen oberhalb 65O°C etwas unter die Härte der besten Kobalt-Legierungen ab. Dies wird auf einen Mangel an harten Carbid-Bestandteilen zurückgeführt. Obwohl verschiedene Kobalt-Legierungen bekannt sind, welche Kohlenstoff in der Größenordnung von 2,5% enthalten, muß bei der in der oben genannten US-Patentschrift beschriebenen Legierung nach der dort angegebenen Lehre der Kohlenstoff unter ungefähr 1,6% gehalten werden. Dort wird ausgeführt, daß ein größerer Gehalt an Kohlenstoff unerwünscht ist und zu einer verringerten Schlagfestigkeit führt. Nach der Lehre dieses Patentes wird dieses Verhalten auf die Bildung von Carbiden vom !!„Co-Typ zurückgeführt, solche Carbide sollen sich dann bilden, wenn der Kohlenstoffgehalt den angegebenen kritischen Wert übersteigt.

Obwohl die Gußverfahren und die Verfahren zur Erzielung harter Oberflächen bei der Herstellung von verschleißfesten Gegenständen mit großen und mittleren Abmessungen durchaus befriedigen, sind diese Verfahren für die Herstellung einer Vielzahl relativ kleiner Gegenstände nicht gut geeignet. Aus diesem Grunde wurden Anstrengungen unternommen, die Pulvermetallurgie-Verfahren auf die Herstellung von Gegenständen aus abriebbeständigen, ver-

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schleißfesten Legierungen, einschließlich der in der oben genannten US-Patentschrift angegebenen Legierungen auszudehnen. Ein solches Verfahren besteht darin, durch Verfestigung eines Pulvers aus der gewünschten Legierung den Gegenstand mit den gewünschten Abmessungen zu formen und anschließend diesen rohen Preßling (green compact) zu sintern, um feste Gegenstände mit einer solchen Dichte herzustellen, welche mit der Dichte des gegossenen Gegenstandes vergleichbar ist. Hierzu wird das Legierungspulver in eine Form mit den gewünschten Abmessungen gegeben und dort unter Druck zu dem rohen Preßling verfestigt, weicherden Schrumpfbeanspruchungen und weiterer Einwirkungen während der Sinterung standhält. Die rohen Preßlinge werden anschließend in nicht-oxidierender Atmosphäre gesintert, so können auf diesem Wege eine große Zahl analoger Gegenstände preiswert hergestellt werden.

Zahlreiche Kobalt-Legierungen, wie auch andere verschleißfeste Legierungen, können nach dem oben summarisch beschriebenen Pulvermetallurgischen-Verfahren verarbeitet werden. Jedoch ist die Nickel-Legierung nach der oben angegebenen US-Patentschrift auf diesem Wege schwierig zu einzelnen Gegenständen zu verarbeiten. Um 95% oder mehr der Dichte in gegossenem Zustand (dies ist für die meisten in Frage kommenden, nach Pulvermetallurgie-Verfahren hergestellten Gegenstände erforderlich) und eine Rockwell-C-Härte von 40 oder mehr zu erzielen, müssen die Preßlinge bei einer Temperatur von 126O°C oder darüber gesintert werden, wobei die Sinterungstemperatur in einem engen lediglich einige Grad umfassenden Temperaturbereich gehalten werden muß. Der Umfang des Sinterungsbereiches wird von der Korngröße der Pulverteilchen beeinflußt, und da die tatsächliche Temperatur

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bei der Sinterung um nicht mehr als + 5°C von der vorgesehenen Sinterungstemperatur abweichen soll, ist dieses Verfahren im wesentlichen auf den Labormaßstab beschränkt. Das Vermählen
der Pulverteilchen auf kleinere Korngrößen, was zeitraubend
und teuer ist, erweitert den Sinterungsbereich auf Hh 10 oder 13°C. Für ein kommerzielles Verfahren ist dies immer noch ein recht enger Temperaturbereich, welcher eine ziemlich sorgfältig ausgearbeitete Regulierung des Ofens erfordert.

Bei der kommerziellen Herstellung einer Vielzahl von Gegenständen nach dem Pulvermetallurgie-Verfahren wird es angestrebt, die Sinterung kontinuierlich durchzuführen. Eine solche kontinuierliche Sinterung wird am wirtschaftlichsten dadurch erreicht, daß die rohen Preßlinge in Metallbehälter eingefüllt werden, und diese gefüllten Behälter anschließend einer hinter dem
andern durch einen Tunnelofen geführt werden, in welchem die gewünschte Atmosphäre aufrechterhalten wird, und wobei die
Gegenstände ausreichend lange bei der vorgesehenen Temperatur gehalten werden, um vollständige Sinterung zu erreichen. Ein bequemer Weg zur Erzielung dieses Verfahrensablaufes besteht darin, mit dem Behälter, der mit den rohen Preßlingen gefüllt am einen Ende in den Ofen eingeführt wird, am anderen Ende des Ofens einen Behälter mit gesinterten Preßlingen herauszustoßen. Die Länge des Ofens stellt dann natürlich ein vielfaches der Länge des einzelnen Behälters dar. Werden die üblicherweise für diesen Zweck eingesetzten Metallbehälter auf Temperaturen um 126O°C erwärmt, so neigen die Behälter zum Verbiegen und Deformieren, wenn die Behälter dazu verwendet werden, andere Behälter durch den Ofen zu stoßen. Bei etwa 5O°C tiefer liegenden Temperaturen weisen diese Behälter jedoch adäquate Festigkeit

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auf. Von der Herstellung her gesehen ist es daher vorteilhaft, die Preßlinge bei solchen Temperaturen zu sintern, welche auch von den Behältern ausgehalten werden. Dabe ist die tatsächliche Temperatur, die von den Behältern noch ausgehalten wird, nicht von so großer Bedeutung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verschleißfeste, abriebbeständige Gegenstände aus gesintertem Nickel-Legierungspulver bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, gesinterte Gegenstände aus Nickel-Legierungspulver bereitzustellen, welche eine größere Härte aufweisen, als bisher erreicht wurde. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, gesinterte Gegenstände aus einem solchen Pulvergemisch herzustellen, welches in einem breiteren Temperaturbereich, als das bisher der Fall war, zu Gegenständen mit befriedigender Dichte sintert. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, solche Gegenstände bereitzustellen, die bei einer niedrigeren Temperatur gesintert worden sind, als das bislang möglich war.

Weitere Aufgaben und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen, den Zeichnungen und den Ansprüchen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde beobachtet, daß Gegenstände, welche aus einem Legierungspulver gesintert wurden, dessen Zusammensetzung im wesentlichen der Zusammensetzung nach der oben genannten US-Patentschrift 3 068 096 entspricht, jedoch mit höherem Kohlenstoffgehalt und bevorzugt relativ kleinem Borgehalt, nicht die Brüchigkeit bzw. Sprödigkeit aufweisen,

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die an den bekannten Gegenständen auftrat; darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäßen Gegenstände größere Härte und sintern bei niedriger Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs, der vom Kohlenstoffgehalt abhängig ist, wodurch dieser Temperaturbereich um ein vielfaches erweitert ist, als der Sinterungsbereich der bekannten Mischungen.

Die folgende Tabelle 1 bringt die Zusammensetzung von erfindungsgemäßen Legierungen, bzw. der daraus gesinterten erfindungsgemäßen Gegenstände.

— 7 — (Tabelle 1)

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Tabelle 1

Erfindungsgeraäße Legierungen (Angaben in Gew.-%)

beanspruchter Bereich bevorzugter Bereich nomineller Bereich

Cr	23 bis 29	25 bis 27	26	I
W	8 bis 15	9 bis 11	10
C	1,65 bis 5,0	1,65 bis 4,2	1,65 bis 4,2
Si	1,3 max.	1,00 max.	"1,00 max.
Mn	1,3 max.	1,00 max.	0,75 max.
B	1,0 max.	0,05 bis 1,0	0,5	TO
Co	8 bis 15	9 bis 11	10	CO O
Mo	8 bis 15	9 bis 11	10
Fe	10 bis 17,5	11,5 bis 13,5	12,5
Modifizierende Elemente	bis zu 1,0	bis zu 1,0	bis zu 0,5
gelegentlich vorhandene Elemente	bis zu 10,0	bis zu 8,0	bis zu 5,0
Nickel und zufällige, her stellungsbedingte Verun reinigungen	Rest, wenigstens 20	Rest, wenigstens 20	Rest, wenigstens 20

Die erfindungsgemäß eingesetztenLegierungspulver werden bevorzugt durch Atomisierung einer Schmelze der gewünschten Zusammensetzung hergestellt. Diese Schmelze wird in einem Tiegel auf eine Temperatur erwärmt, welche etwa 1OO°C über ihrem Schmelzpunkt liegt. Bevorzugt wird das Schmelzen unter Vakuum oder unter einer Schutzgasatmosphäre, etwa aus Argon, durchgeführt. Die Schmelze wird anschließend in einen vorgewärmten Trichter aus hochschmelzendem Material gegossen, wobei die Trichtermündung in einer Düse mit geringem Durchmesser ausläuft, über welche das flüssige Metall in eine Atmosisierungskammer fließt. Der aus der Düse austretende Metallstrom wird mittels einem unter hohem Druck stehendem Strahl aus inertem Gas oder Wasser in feine Teilchen zerteilt, wobei dieser unter hohem Druck stehende Strahl gerade unterhalb der Düse auf das geschmolzene Metall trifft. Durch das atomisierende Gas oder die atomisierende Flüssigkeit werden die Teilchen oder Tropfen nahezu augenblicklich abgekühlt und fallen in einen Behälter am Boden der Atomisierungskammer. Es wird lediglich diejenige Fraktion verwendet, welche ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,54 mm passiert. Diese Teilchen weisen angenähert kugelförmige Gestalt auf,und 25 bis 35% dieser Teilchen weisen eine Korngröße von weniger als 0,04 mm (-325 mesh) auf. Wenn Gegenstände mit hoher Dichte hergestellt werden sollen, dann wird dazu lediglich diese Fraktion mit einer Korngröße unter 0,04 mm (-325 mesh) verwendet.

Das Pulver wird anschließend mit einem festen Bindemittel und einem Lösungsmittel vermischt. Als Bindemittel wird dazu bevorzugt Polyvinylalkohol verwendet, obwohl auch andere bekannte feste Bindemittel eingesetzt werden können. Beispiele hierfür

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sind etwa Kampfer, Methylalkohol, Paradichlorbenzol, Chloressigsäure, Napthaiin, Benzoesäure, Phthalsäureanhydrid, Glyzerin, Acrowax C (Acrowax C ist eine geläufige Substanz, nämlich das als Carbowax vertriebene Athylenoxid-Polymere), synthetische Gummisorten, etwa aus Acrylamid, und Metallstearate. In Abhängigkeit von dem Bindemittel wird jeweils das Lösungsmittel für das Bindemittel ausgewählt» Für wasserlösliche Bindemittel ist Wasser ein zufriedenstellendes Lösungsmittel.

Das Vermischen des Pulvers und der Bindemittelteilchen erfolgt in einer beliebigen Mischvorrichtung. Der Anteil an Bindemittel ist nicht von großer Bedeutung, einige Gewichtsprozent sind ausreichend. Die plastische oder kittartige Masse aus Pulverteilchen, Bindemittel und Lösungsmittel wird anschließend zu Agglomeraten verfestigt, bevorzugt durch Extrusionsverfahren, obwohl auch andere Verfahren, etwa das Brikettieren in einer Presse angewandt werden können.

Die Extrudate werden getrocknet, in einem Walzwerk, einer Hammermühle oder einer ähnlichen Vorrichtung zerkleinert und anschließend gesiebt. Die Fraktion mit einer Korngröße unter 0,15 mm (-100 mesh) ist ausreichend fein. Ungefähr 60 bis 80% dieser Teilchen weisen eine Korngröße unter 0,04 mm (-325 mesh) auf, was einer scheinbaren Dichte von ungefähr 2,0 bis 3,3 gr/cm entspricht. Sowohl der Prozentgehalt an feinen Teilchen, wie die scheinbare Dichte dieses Materials,sind jedoch geringer, als bei gemahlenem Pulver.

Die Agglomerate aus Pulver und Bindemittel werden anschließend in Formen der gewünschten Gestalt unter einem Druck von ungefähr

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ο
70 kg/mm (50 tons per square inch) gepresst. Der zur Ver-

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dichtung angewandte Druck kann dabei 28 kg/mm bis 98 kg/mm , wobei die Dichte der hohen Preßlinge größer ist, wenn zur Verdichtung ein höherer Druck angewandt wurde. Bei einem Verdichtungsdruck von 28 kg/mm beträgt die Dichte der Preßlinge ungefähr 56 bis 58% der Dichte in gegossenem Zustand, und bei

ο
einem Verdichtungsdruck von 98 kg/mm beträgt die Dichte 70

bis 72% der Dichte in gegossenem Zustand«

Die fertigen Gegenstände mit der gewünschten Dichte werden durch Sinterung der Preßlinge im Vakuum oder unter reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur erhalten, die zwischen der Solidus- und der Liquidus-Temperatur der Legierung liegt. Eine vollständige Sinterung kann in etwa einer Stunde erreicht werden, jedoch wenn die Sinterungsdauer auf zwei oder in den meisten Fällen auf drei Stunden ausgedehnt wird, dann kann die Sinterungstemperatur etwas verringert werden, ohne daß die Eigenschaften der Gegenstände beeinträchtigt werden. Preßlinge, welche geeignet gesintert worden sind, besitzen Dichten von 98% oder mehr der Dichte in gegossenem Zustand.

Wenn es erforderlich ist, gehört zum erfindungsgemäßen Verfahren auch das Vermählen von Teilen oder aller bei der Atomisierung der Schmelze angefallenen Pulverteilchen, um aus einer gröberen Fraktion eine Pulverfraktion mit Korngrößen unter 0,04 mm (-325 mesh) zu erhalten.

Aus einer einzigen Grundlegierung wurdenim experimentellen Maßstab, wie oben beschrieben, neun Versuchslegierungen hergestellt. Alle diese Legierungen enthielten im wesentlichen:

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26%	Chrom
10%	Wolfram
weniger als 1,0%	Silicium
weniger als 1,0%	Mangan
0,5%	Bor
10%	Kobalt
10%	Molybdän
12,5%	Eisen
Rest	Nickel u

bedingte Verunreinigungen

Von einer Legierung zur nächsten wurde der Kohlenstoffgehalt dieser Legierungen in der in Tabelle 2 angegebenen Weise variiert. Der Kohlenstoffgehalt in den Legierungen A und B entsprach dem Kohlenstoffgehalt den aus der US-Patentschrift 3 068 096 bekannten Legierungen, während die Legierungen 1 bis 7 wie angegeben höhere Kohlenstoffgehalte aufwiesen. Die Rockwell-C-Härte bei Raumtemperatur und der Sinterungsbereich sind jeweils für jede Legierung angegeben. In jedem Falle betrug die Sinterungsdauer ungefähr eine Stunde. Alle Legierungen wiesen Dichten von 95% oder mehr der Dichte in gegossenem Zustand auf.

- 12 (Tabelle 2)

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Tabelle 2

Versuchslegierungen

Kohlenstoff-Gehalt

O -J OO NJ

Legierung Nr,

A
B
1
2
3
4
5
6
7

Härte
(Rockwell C)

Bereich der Sinterungstemperatur
(⁰C)

1,26 1,46 1,84 1,94 2,11 2,36 3,29 3,78 4,22

37
40
43
45
45
45
53
56
56

40 42 45 46 47 48 57 59 58

1210 -	1216
1210 -	1221
1199 -	1221
1199 -	1232
1199 -	1232
1199 -	1243
1160 -	1227
1160 -	1216
1154 -	1210

Hierbei ist festzustellen, daß die Legierungen A und B, welche in ihrer Zusammensetzung den Legierungen aus der bekannten US-Patentschrift entsprechen, abgesehen von dem erfindungsgemäßen Borzusatz, bei merklich tieferen Temperaturen sintern, als gleiche Legierungen ohne Borzusatz. Der zulässige Bereich für die Sinterungstemperaturen ist jedoch für die Bor enthaltenden Legierungen der gleiche, wie für die kein Bor enthaltenden Legierungen, bei jeweils gleicher Korngröße der Pulver. Bei den erfindungsgemäßen Legierungen, welche, wie oben dargelegt, ebenfalls bei tieferen Temperaturen sintern, ist der zulässige Bereich für die Sinterungstemperatur sehr stark erweitert, wenn der Kohlenstoffgehalt der Legierung über ungefähr 1,65% liegt, wobei die untere Grenze für diesen Bereich abfällt, wenn der Kohlenstoffgehalt über diesen Wert ansteigt. Die obere Grenze für diesen Bereich steigt solange an, bis der Kohlenstoffgehalt 2,4% erreicht hat; bei weiterer Steigerung fällt die Grenze ab. Dies ist grafisch in Fig. 1 dargestellt, wobei zu Vergleichszwecken der Kohlenstoffgehalt auch in jene Bereiche ausgedehnt wurde, welche aus der US-Patentschrift 3 068 096 bekannt sind. Obwohl die daraus bekannte Legierung mit ihrem bevorzugten Kohlenstoffgehalt von 1,4% nach dem hier beschriebenen Pulvermetallurgischen-Verfahren lediglich bei Temperaturen zwischen 1210 und 1221°C gesintert werden kann; dies entspricht einem Sinterungsbereich von lediglich 11°C, kann die hier beschriebene erfindungsgemäße Legierung, beispielsweise mit einem Kohlenstoffgehalt von 2,4% bei Temperaturen zwischen 1199 und 1243°C gesintert werden. Die erfindungsgemäße Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 4,2% kann sogar bei Temperaturen zwischen 1154 und 1210°C gesintert werden.

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Überraschenderweise wurde beobachtet, daß in Gegenständen, welche auf dem beschriebenen Weg aus Metallpulver der genannten Zusammensetzung gesintert worden sind, die unerwünschten Carbide vom M₇C₃-TyP (wie sie in der oben genannten US-Patentschrift erwähnt sind) nicht in nennenswertem Umfang gebildet werden, solang der Kohlenstoffgehalt der Legierung ungefähr 5% nicht übersteigt. Es kann sein, daß sich dieser Vorteil aus der verbesserten Homogenität der erfindungsgemäßen Gegenständeergibt, im Vergleich zu gegossenen Gegenständen; die vorliegende Erfindung soll jedoch keinesfalls an diese Erklärung gebunden sein. Die Härte der erfindungsgemäßen Gegenstände bei Raumtemperatur wie bei erhöhter Temperatur ist höher als die Härte der Legierungen nach der genannten US-Patentschrift, während die Schlagfestigkeit jeweils in der gleichen Größenordnung liegt.

Fig. 2 zeigt grafisch, wie die Rpckwell-C-Härte (bei Raumtemperatur) der erfindungsgemäßen Legierungen mit ansteigendem Kohlenstoffgehalt zunimmt. Zu Vergleichszwecken ist diese Kurve auch in den Zusammensetzungsbereich ausgedehnt, welcher der Zusammensetzung von Legierungen aus der oben genannten US-Patentschrift entspricht. Die Härte der erfindungsgemäßen Legierungen steigt nahezu linear zu dem Kohlenstoffgehalt der Legierungen an, bis dieser ungefähr 3,3% erreicht; bei darüber hinaus gehenden Kohlenstoffgehalten neigt sich die Kurve und erreicht ihr Maximum bei ungefähr 4% Kohlenstoff. Die Rockwell-C-Härte (bei Raumtemperatur) der erfindungsgemäßen Legierung mit diesem Kohlenstoffgehalt beträgt ungefähr 57. Der maximale Kohlenstoffgehalt der erfindungsgemäßen

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Legierungen wird auch noch durch andere Betrachtungen begrenzt. Wie oben dargelegt, werden erfindungsgemäß Legierungspulver bevorzugt, welche durch Atomisierung einer Schmelze der gewünschten Zusammensetzung erhalten worden sind. Steigt der Kohlenstoffgehalt einer solchen Schmelze der erfindungsgemäßen Legierung über ungefähr 5% an, so verliert die Schmelze ihre Fluidität und wird viskos, so daß eine Atomisierung unmöglich wird.

Wie oben dargelegt, erweitern Borzusätze nicht den zulässigen Bereich für die Sinterungstemperaturen der hier betrachteten Legierungen, sie senken jedoch die absoluten Werte für diese Temperaturen ab. Je höher der Kohlenstoffgehalt der erfindungsgemäßen Legierungen ist, um so mehr wirken jedoch Kohlenstoffgehalt und Borgehalt zusammen, in dem der Bereich der Sinterungstemperatur sowohl erweitert und auf niedrigere minimale Sinterungstemperaturen abgesenkt wird. Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, den Legierungen ungefähr 0,5% Bor zuzusetzen, jedoch ist auch bereits 0,05% Bor wirksam, weshalb kein Vorteil darin gesehen wird, mehr als ungefähr 1% Bor zuzusetzen. Für die Fälle, in denen kein Interesse an einer Absenkung der Sinterungstemperatur besteht, etwa weil die zur Sinterung verwendete Vorrichtung auch gegenüber höheren Sinterungstemperaturen beständig ist, kann in den erfindungsgemäßen Legierungen auch auf Borzusatz verzichtet werden.

In den erfindungsgemäßen Legierungen sollte der Nickelgehalt wenigstens 20 Gew.-% betragen, und die Bereiche der anderen aufgeführten Elemente sollten innerhalb des für jedes Element angegebenen Bereichs gehalten werden. Im Gegensatz zu der Lehre

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nach der US-Patentschrift 3 068 096 kann Kobalt nicht durch ein anderes Element ersetzt werden, sondern muß innerhalb der angegebenen Bereichsgrenzen vorliegen. Abgesehen von Kohlenstoff wirken die anderen in der bekannten US-Patentschrift aufgeführten Elemente in der gleichen Weise wie dort beschrieben. Zu den in Tabelle 1 genannten modifizierenden Elementen gehören Zirkon, Lanthan, Yttrium, Vanadin, Beryllium, Magnesium und die seltenen Erden. Die Anwesenheit von einem oder mehreren dieser Elemente mit den genannten Gehalten erhöht die Verarbeitungseigenschaften, wie etwa Duktilität oder Oxidationsbeständigkeit der Legierungen. Zu den gelegentlich in den Legierungeivorhandenen Elementen nach Tabelle 1 gehören Tantal, Niob, Titan, Aluminium, Hafnium und Kupfer. Das Vorliegen dieser Elemente mit den aufgeführten Gehalten beeinflusst die Härte, die Schlagfestigkeit und die Sinterbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen nicht nachteilig.

Die Legierungen, welche zur Ermittlung der grafischen Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 verwendet wurden, entsprechen in ihrer Zusammensetzung der nominellen Zusammensetzung nach Tabelle 1, abgesehen vom Kohlenstoffgehalt,* sie enthielten jedoch keine modifizierenden oder gelegentlich auftretende Elemente.

In allgemeiner Hinsicht verlaufen für die hier genannten Legierungen der Kurvenzug für die Raumtemperatur-Härte gegen die Sinterungstemperatur und der Kurvenzug für die Dichte der Gegenstände gegen die Sinterungstemperatur weitgehend gleichlaufend bei Temperaturen unterhalb der Liquidus-Temperatur der Legierung, wobei die Grenzen für die Sinterungstemperatur so gewählt wurden, um solche Kurvenmaxima, welche verständlicherweise symmetrisch

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sind, auszuschließen. Die obere Grenze muß natürlich unterhalb derjenigen Temperatur liegen, bei der die rohen Preßlinge ihre Form verlieren oder sich zu zersetzen beginnen, während die untere Temperaturgrenze bei jener Temperatur liegt, bei der noch Gegenstände mit einer Dichte von wenigstens 95% der Dichte in gegossenem Zustand innerhalb der angestrebten Sinterungsdauer erhalten werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Gegenstand aus gesintertem Metallpulver, bestehend wesentlichen aus 23 bis 29% Chrom, 8 bis 15% Wolfram, 8 bis 15% Kobalt, 8 bis 15% Molybdän, 1,65 bis 5% Kohlenstoff, bis zu 1% Bor, bis zu 1,3% Mangan, bis zu 1,3% Silicium, 10 bis 17,5% Eisen, Rest (wenigstens 20%) Nickel und zufällige,

herstellungsbedingte Verunreinigungen,,

2. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Borgehalt von 0,05 bis 1%.

3. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 25 bis 27% Chrom, 9 bis 11% Wolfram, 1,65 bis 4,2% Kohlenstoff, bis zu 1% Silicium, bis zu 1% Mangan, bis zu 1% Bor, 9 bis 11% Kobalt, 9 bis 11% Molybdän, 11,5 bis 13,5% Eisen, Rest (wenigstens 20%) Nickel und zufällige, herstellungsbedingte Verunreinigungen.

4. Gegenstand nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Borgehalt von 0,05 bis 1%.

5. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Chrom von ungefähr 26%, an Wolfram von ungefähr 10%, an Kohlenstoff von ungefähr 1,65 bis 4,2%, an Silicium von ungefähr 1%, an Mangan von ungefähr 0,75%, an Bor von ungefähr 0,5%, an Kobalt von ungefähr 10%, an Molybdän von ungefähr 10%, an Eisen von ungefähr 12,5%, Rest Nickel und zufällige, herstellungsbedingte Verunreinigungen.

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6. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzlichen Gehalt an einem oder mehreren der folgenden Elemente, nämlich Zirkon, Lanthan, Yttrium, Vanadin, Beryllium, Magnesium, und seltene Erden, wobei der Gesamtgehalt dieser Elemente nicht mehr als ungefähr 1% beträgt.

7. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzlichen Gehalt an einem oder mehreren der folgenden Elemente, nämlich Tantal, Niob, Aluminium, Hafnium und Kupfer, wobei der Gesamtgehalt ungefähr 10% nicht übersteigt.

8. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver durch Atomisierung einer Schmelze der beanspruchten Zusammensetzung erhalten wurde.

9. Verwendung der aus den Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 7 erhaltenen Legierungspulver zur Herstellung von gesinterten Gegenständen, welche hohe Abriebbeständigkeit und hohe Verschleißfestigkeit aufweisen müssen.

10. Verwendung der aus den Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 7 erhaltenen Legierungspulver zur Herstellung von gesinterten Gegenständen, welche eine Rockwell-C-Härte von über 40 aufweisen müssen.

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