DE2908656A1 - Gesintertes hartmetall - Google Patents
Gesintertes hartmetallInfo
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Description
2908658
0,pt.-mg. E
Die Erfindung betrifft gesinterte Hartmetalle mit hoher "Verschleissfestigkeit. Die Erfindung betrifft insbesondere
gesinterte Hartmetalle für Gleitglieder mit hoher Verschleissfestigkeit und guter Verarbeitbarkeit.
Gesinterten Hartmetallen können hochverschieissfeste
Gleiteigenschaft und Yerarbeitbarkeit dadurch verliehen
werden, dass im Grundmaterial hochverbindbare und verschleissfeste
Bestandteile in harter Phase verteilt und dem gleichzeitig Metalle mit Schmierfähigkeit und niedrigem
Schmelzpunkt, Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, Schwefelverbindungen und dergleichen zugesetzt v/erden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von gesinterten
Hartmetallen für Gleitglieder mit hoher Verschleissfestigkeit und Verarbeitbarkeit bei niedrigen Kosten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs Λ bzw. 4.
Die gesinterten Hartmetalle nach der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf das pulvermetallurgische Verfahren
beschrieben. Eisenpulver wird folgendes zugesetzt: eine Verbindung mit harter Phase mit Ee-Mo-, Cr-Mo- oder Mo-Co-
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und Ni-Mo-Cr-Legierungspulvern oder ein Carbidpulver mit
einer Vickers-Härte von über 400 und mit einer Korngrösse entsprechend einer Siebgrösse von mindestens I50 Mesh
(meshes under) im Bereich von Cr: 0,2-5 %, Ni: 0,5-10 %,
Mo: 4-12 %, Co: 1-10 % und C: 0,7-2 %, und auch 0,2-10 %
Caleiumcluorid oder Bariumfluorid. Das Gemisch wird 15-60 Minuten lang in einer reduzierenden Atmosphäre von
IOOO-I25O C gepresst und gesintert zur Erzielung der gesinterten
Hartmetalle.
Der Zusammensetzung wird Chrom in Form eines Legierungspulvers aus Fe-Cr, Ni-Mo-Cr oder Cr-Mo-Co zugesetzt, wobei
das Legierungspulver im umgebenden Eisengrundmaterial verteilt
wird und hierdruch zur Verstärkung des Grundmaterials und zur Verbesserung des Widerstands gegen Hitze und
Oxidation beiträgt.
Wenn der Zusatz von Cr kleiner als 0,2 % ist, ist keine ausreichende Wirkung erzielbar. Bei einem Zusatz von Cr
von über 5 % wird aber das Wachstum eines schmierenden Oxids von Co und Mo beobachtet, was im einzelnen noch beschrieben
wird. Bei der endgültigen Zusammensetzung wird somit die Menge an Cr im Bereich von 0,2-5 % kontrolliert.
In Form von gesondertem Ni zugesetztes Nickel oder ein Pulver eines Si-Mo-Cr-Legierung trägt zur.Verstärkung
von Ferrit und zur Verbesserung der Zähigkeit des Grundmaterials bei. Die Wirkung ist gering, wenn der Zusatz kleiner
als 0,5 % beträgt. Beträgt der Zusatz aber über 10 %, so ist die Wirkung unverändert oder nachteilig, wobei die
Genauigkeit und Festigkeit durch im Teil des übermässigen Zusatzes verbleibenden Austenit unvorteilhaft beeinflusst
werden. Der bevorzugte Bereich beträgt daher 0,5-10 %.
Mo wird teilweise in Form eines Fe-Mo-Legierungspulvers und
teilweise in Form eines Cr-Mo-Co- oder Ni-Mo-Cr-Legierungspulvers zugesetzt, dessen Hauptwirkungen die folgenden sind:
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(1) Es wird im Verlauf des Sinterns teilweise im Eisengrün
dmateri al verteilt, wodurch die Wärmebeständigkeit des Grundmaterials verbessert wird.
(2) Es wird teilweise in Form einer nicht verteilten Legierungsphase
gelassen, wodurch die Verschleissfestigkeit der harten Phase verbessert wird.
(3) Es bildet ein schmierendes Oxid in Form von MoO zusammen mit Co auf Grund einer Wärmeerzeugung oder Hochtemperaturattnosphäre
während des Gleitvorgangs, wodurch der Widerstand gegen Versengen (Überhitzen) erhöht wird.
Das Mischungsverhältnis von Cr-Co-Ho- oder Ui-Mo-Cr-PuIver
zu Fe-Mo-PuIver beträgt vorzugsweise etwa 1:1. Wenn das
endgültige Mo-Verhältnis kleiner als 4 % ist, ist die obige
Wirkung unzureichend, während die Wirkung selbst dann nicht
merklich verbessert wird, wenn dieses Verhältnis über 12 % beträgt. Vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit aus ist
daher der Bereich von 4 bis 12 % praktisch. Co wird in Form
von Co-Mo- oder Cr-Co-Mo-Legierungspulver zugesetzt und
wirkt, wie folgt, in derselben Weise wie Mol
(1) Es wird im Verlauf des Sinterns schnell in umgebenden Eisengrundmaterial verteilt, wodurch die Grenzflächenfestigkeit
zwischen der harten Phase und dem Grundmaterial verbessert wird.
(2) Es bildet auf Grund der Erzeugung von Wärme oder einer Hochtemperaturatmosphäre während des Gleitvorgangs ein
schmierendes Oxid, wodurch der Widerstand gegen Versengen (Überhitzen) verbessert wird.
Wenn das endgültige Co-Verhältnis kleiner als 1 % ist, ist
der Zusatz von Co-Mo- oder Cr-Co-Mo-Verbindungsphase zur Erzielung der obigen Wirkung unzureichend, während ein
Zusatz von über 10 % nicht dazu beiträgt, diese Wirkung
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merklich, zu verbessern. Es wird daher bevorzugt, dass die
Zusetzmenge von Co-Mo- oder Cr-Co-Mo-Verbindung im endgültigen
Co-Verhältnis auf 1-10 % kontrolliert wird.
Kohlenstoff ist im Eisen fest gelöst, wodurch das Ferrit
verstärkt wird, während es als Zementit teilweise herausgeholt
ist, wodurch der Widerstand gegen Verschleiss und Wärme verbessert wird. Wenn es in einer Menge von weniger
als 0,7 % vorliegt, sind die Verstärkungswirkung des Ferrits und die Verbesserung der Versehleissfestigkeit des Grundmaterials
gering, während bei einem Anteil von über 2 % die Menge von netzwerkartigem Zementit erhöht ist, was
eine Verschlechterung des Materials ergibt. Der Bereich, von 0,7 bis 2 % ist daher zweckmässig. Calciumfluorid und Bariutnfluorid
werden als schmierende Elemente zugesetzt, die das Haften von Metallen in einer hochheissen Atmosphäre verhindern,
wodurch die Festigkeit gegen Versengen (Überhitzen) und die Verarbeitbarkeit erhöht werden.
Calciumfluorid und Bariumfluorid sind bis zu sehr hohen Temperaturen
stabil. Ihre Zersetzungstemperaturen betragen 1373 0C bzw. 1280 0C. Sie sind frei von der Gefahr der
Zerlegung und des Verschwindens, sofern die Sintertemperatur kleiner als 1250 0C ist. Die Schmierfähigkeit ist stabil,
bis zu einer hohen Temperatur von etwa 700 0C und verleiht
den Teilen nach der Erfindung eine hohe Versehleissfestigkeit. Wenn der Zusatz an Calciumfluorid oder Bariumfluorid
kleiner als 0,2 % ist, so ist die Verbesserung des Widerstands gegen Versengen unzureichend, während bei einem Wert
von 10 % die Festigkeit stark herabgesetzt ist. Der Zusetzbereich beträgt daher vorzugsweise 0,2-10 %.
Die Erfindung betrifft kurz zusammengefasst gesinterte Hartmetalle,
die herstellbar sind durch Mischen, Pressen und Sintern der Pulver von Cr: 0,2-5 %, Ki: 0,5-10 %, Mo:
4-12 %, Co: 1-10 % und/oder C: 0,7-2 %, von Eisenpulver
im Bereich der Bestmenge, von Fe-, Fe-Mo-, Cr-Mo-Co-,
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Mo-Co-, Ni-Mo-Cr-Legierungspulvern oder von Carbidpulver
mit einer Vickers-Härte von über 400 als Bestandteile mit harter Phase, oder von Calciumfluorid oder Bariumfluorid.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von gesinterten Hartmetallen mit der angegebenen Zusammensetzung zur Verwendung
bei Gleitgliedern mit hoher Verschleissfestigkeit und
guter Verarbeitbarkeit.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels im einzelnen beschrieben.
Gemäss dem unten angegebenen Zusammensetzungsverhältnis
wurden gemischt: Kohle- und Nickelpulver mit einer Korngrösse entsprechend einer Siebgrösse von mindestens
325 Mesh (meshes under), Fe-60%Mo-, Co-30%Mo-10%Cr-,
Ni-35%Mo-15%Cr- oder Co-50%Mo-Legierungspulver mit einer
Korngrösse entsprechend einer Siebgrösse von mindestens 150 Mesh (meshes under), Calciumfluorid- oder Bariumfluoridpulver
mit einer Korngrösse entsprechend einer Siebgrösse von mindestens 250 Mesh (meshes under) und verdüstes Eisenpulver
mit einer Korngrösse entsprechend einer Siebgrösse von mindestens 100 Mesh (meshes under). Das Gemisch wurde
zu einer Dichte von 85-86 % zusammengedrückt und dann
30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1100 ° C in einer
Wasserstoffatmosphäre gesintert. Das auf diese Weise erzeugte
Material wurde auf mechanische Eigenschaften, Verschleissfestigkeit und Verarbeitbarkeit geprüft. Die Zahlen
in der folgenden Tabelle von Zusammensetzungen sind Gewichtprozente, wobei Pe die Restmenge hiervon ist.
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A) Pe - 0.5 Cr - 6 Mo - 5 Co - 2 Ni - 1 C
B) Pe - 2 Cr - 6 Mo - 5 Co - 2 Ni ~ 1 CaF* -IC
C) Fe - 5 Cr - 6 Io - 5 Co - 2 Ni - 1 CaF* - 1 C
D) Pe - 1 Cr - 12 Mo - 10 Co - 0.5 Ni - 1"CaF2. - 1 C
E) Pe - 2 Cr - 6 Mo - 5 Co - 2 Ni - 5 CaP2 - 1 C
P) Pe - 1 Cr - 8 Mo - 6 C0 - 2 Ni - 1 CaPa, - 0.7 C
G) Pe - 1 Cr - 8 Mo - 6 Co - 2 Ni - 1 CaPx. - 1.5 C
H) Pe - 1 Cr - 6 Mo - 4 Co - 5 Ni - 1 CaP4 - 1 C
I) Fe - 1 Cr - 6 Mo - 4 Co - 2 Ni - 1 BaFj1 - 1 C
J) Pe - 1.5 Cr - 4 Mo - 5 Ni - 1 C
K) Fe - 5 Cr - 12 Mo - 2 Ni - 1 C
L) Fe - 3 Cr - 7 Mo - 10 Ni - 1 C
M) Fe - 3 Cr - 7 Mo - 10 Ni - 1 C - 1 CaFÄ
L) Fe - 3 Cr - 7 Mo - 10 Ni - 1 C
M) Fe - 3 Cr - 7 Mo - 10 Ni - 1 C - 1 CaFÄ
Die mechanischen Eigenschaften jeder Probe, sind in Tabelle I
gezeigt.
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- 9 -Tabelle I
Probe | Di elite- Verhältnis |
Härte | radiale Druck festigkeit |
Ä | 86 io | 85 HRB | 53 kg/mm |
B | 85 | 88 | 46 |
0 | . 83 | 90 | 42 |
D | 85 | 90 | 48 |
E | 83 | 80 | 40 |
P | 87 | 84 | 55 |
G | 83 | 86 | 39 |
H | 86 | 83 | 42 |
I | 85 | 88 | 48 |
J | 87 | 84 | 54 |
K | 85 | 90 | 47 |
L | 85 | 89 | 51 |
M | 83 | 87 | 48 |
Die Proben A bis M \tfurden dem Ogoshi-Versehleissfestigkeitstest
unterworfen, der im folgenden im einzelnen beschrieben ist. Die Testbedingungen waren die folgenden:
1. Testbelastung
2. Reibgeschwindigkeit 3· Reibstrecke
4. Schmierung
5· Gegenmaterial
2,2 kg 4- m/sec m
keine (= trocken) JIS SUH3 (Härte HRC 35)
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280.8656
Demselben Test wurden zu Yerglexchszwecken unterworfen: Cu-Cr-Mo-Legierung-Gusseisen, Schnelldrehstahl,
Fe-5Cr-2Ni-3Co-3W-1C (gesintertes Hartmetall 1) und
Fe-2OCr-1ONi-O,3P-1C-5Pb (gesintertes Hartmetall 2). Die
Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.
Probe | Abrieb (mg/cm ) | |
Material der Erfindung | A B C D E P G H I J K L M |
4.0 3.0 2.2 2.5 1.0 8.1 4.5 6.5 1.8 4.1 3.1 2.4 1.3 |
Vergleichs material |
Cu-Cr-Mo Gusseisen Schnelldrehstahl gesintertes Hartmetall 1 gesintertes Hartmetall 2 |
15.0 8.2 8.0 7.5 I |
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Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die gesinterten Hartmetalle nach der Erfindung eine höhere Verschleissfestigkeit
aufwiesen als Gusseisen, Schnelldrehstahl und wärmebeständige,Blei enthaltende gesinterte Hartmetalle,
die für gewöhnlich als Materialien mit hoher Verschleissfestigkeit
bekannt sind. Dies beruht vermutlich darauf, dass die gesinterten Hartmetalle nach der Erfindung
eine harte Phase mit hoher Yerschleissfestigkeit und ein Fluorid als schmierendes Element aufweisen.
Alle erwähnten Prozentangaben sind Gewichtsprozente.
Patentanwälte Dipl.-Ing. E. Eder
Dip!.-Ing. K. ^
909838/0716
Claims (1)
- 29Ü8656Patenten«-«-·
lng E- *■-Case 10.182SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.No. 15i 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka-fu,JapanPatentansprücheGesintertes Hartmetall mit hoher Verschleissfestigkeit, gekennzei chnet durch eine Zusammensetzung aus Ni: 0,5-10 Gew.%, Cr: 0,2-5 Gew.%, Mo: 4-12 Gew.^ und C: 0,7-2,0 Gew.% , wobei die Restmenge im wesentlichen aus Eisen besteht.Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gesinterte Hartmetallteilchen mit einer Korngrösse von 20-70/U aus Fe-Mo (Mo-Gehalt 50-70 Gew.%) und Ni-Mo-Cr (Mo-Gehalt 20-50 Gew.; Cr-Gehalt 5-JO Gev/.%) in einer Gesamtmenge von 5-30 Gew.% im Grundmaterial verteilt sind.909838/0716-2- 29086583. Hartmetall nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 0,2-10 Gew.% eines Fluorids, etwa Calciumfluorid, Bariumfluorid oder dgl.4. Gesintertes Hartmetall mit hoher Versehleissfestigkeit, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus Ni: 0,5-10 Gew.%, Cr: 0,2-5 Gew.%, Mo: 4-12 Gew.%, Co: 1-10 Gew.% und C: 0,7 bis 2,0 Gew.%, wobei die Restmenge im wesentlichen aus Eisen besteht.5· Hartmetall nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass gesintertes Hartmetallteilchen mit einer Korngrösse von 20-70/U aus Fe-Mo (Mo-Gehalt 50-70 Gew.%) und Co-Mo (Mo-Gehalt 20-50 Gew.%) in einer Gesamtmenge von 5-30 Gew.% im Grundmaterial verteilt sind.6. Hartmetall nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass gesinterte Hartmetallteilchen mit einer Korngrösse von 20-70/U aus Fe-Mo (Mo-Gehalt 50-70 Gew.%) und Co-Mo-Cr (Mo-Gehalt 20-50 Gew.%, Cr-Gehalt 5-20 Gew.%) in einer Gesamtmenge von 5-30 Gew.% im Grundmaterial verteilt sind.7- Hartmetall nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch 0,2-10 Gew.% eines Fluorids, etwa Calciumfluorid, Bariufflfluorid und dgl.61**909838/0716
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