ES2625695T3

ES2625695T3 - Polvos a base de hierro para moldeo por inyección de polvo

Info

Publication number: ES2625695T3
Application number: ES11805541.7T
Authority: ES
Inventors: Anna Larsson
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: MX2013007653A; KR20180061396A; TW201241190A; MX360038B; CN103282527B; WO2012089807A1; KR101867843B1; JP2014506299A; CA2823267A1; JP6040163B2; KR101912378B1; EP2659014B1; EP2659014A1; CN103282527A; TWI542707B; BR112013016354A2; RU2593064C2; CA2823267C; US20130302202A1; KR20140010026A

Abstract

Composición de polvo a base de hierro para moldeo por inyección de metal que tiene un tamaño medio de partícula de 20-60 μm, y que tiene el 99% de las partículas de menos de 120 μm, en la que la composición de polvo a base de hierro comprende en porcentaje en peso de la composición de polvo a base de hierro; Mo: 0,3-1,6 P: 0,1 - 0,6, opcionalmente máx. 3,0 de Cu, opcionalmente máx. 0,6 de Si, opcionalmente máx. 5 de Cr, máx. 1,0 de impurezas inevitables, de las que carbono es de menos de 0,1, siendo el resto hierro, y en la que la suma del contenido en Mo y 8*P está dentro del intervalo de 2-4,7.

Description

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DESCRIPCION

Polvos a base de hierro para moldeo por inyeccion de polvo Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a una composicion de polvo a base de hierro para moldeo por inyeccion de polvo, al metodo de elaboracion de componentes sinterizados a partir de la composicion de polvo y a componentes sinterizados elaborados a partir de la composicion de polvo. La composicion de polvo se disena para obtener piezas sinterizadas con densidades por encima del 93% de la densidad teorica, en combinacion con propiedades mecanicas optimizadas.

Antecedentes de la invencion

El moldeo por inyeccion de metal (MIM) es una tecnica interesante para producir componentes sinterizados de alta densidad de formas complejas. En general, se usan polvos de hierro de carbonilo finos en este procedimiento. Otros tipos de polvos usados son los atomizados con gas y atomizados con agua de tamano de particula muy fino. Sin embargo, el coste de estos polvos finos es relativamente alto. Con el fin de mejorar la competitividad del procedimiento MIM es deseable reducir el coste del polvo usado. Una manera de conseguir esto es utilizando polvos mas gruesos. Sin embargo, los polvos gruesos tienen una energia superficial mas baja que los polvos finos y son por tanto mucho menos activos durante la sinterizacion. Otra cuestion es que los polvos mas gruesos e irregulares tienen una densidad de empaquetamiento mas baja y por tanto se limita el contenido en polvo maximo de la alimentacion. Un contenido en polvo mas bajo da como resultado una contraccion mas alta durante la sinterizacion y puede conducir entre otros a una alta dispersion dimensional entre los componentes producidos en un ciclo productivo.

La bibliografia sugiere reducir la cantidad de hierro de carbonilo anadiendo una determinada cantidad de polvo de hierro mas grueso y optimizar la razon de mezclado, con el fin de no perder demasiada sinterabilidad y densidad de empaquetado. Otra manera de aumentar la sinterabilidad es anadiendo estabilizadores de fase de ferrita tales como Mo, W, Si, Cr y P. Se han mencionado en la bibliografia adiciones del 2-6% de Mo, del 2-4% de Si o hasta el 1% de P a mezclas de hierro atomizado y de carbonilo.

La patente estadounidense 5.993.507 da a conocer composiciones de polvos finos y gruesos combinados que contienen silicio y molibdeno. La composicion comprende hasta aproximadamente el 50% de polvo grueso y el contenido en Mo + Si varia desde el 3-5%. La patente estadounidense 5.091.022 da a conocer un metodo de fabricacion de un producto de metal en polvo de Fe-P sinterizado que tiene alta permeabilidad magnetica y caracteristicas magneticas suaves excelentes, usando moldeo por inyeccion con hierro de carbonilo por debajo de 5 pm. La patente estadounidense 5.918.293 da a conocer un polvo a base de hierro para compactar y sinterizar que contiene Mo y P.

El documento WO91/19582 da a conocer un polvo a base de hierro que tiene una composicion del 0,3-0,5% de Mo, y del 0,3-0,7% de P, pero no menciona el tamano de particula grueso tal como se define en la presente invencion.

Normalmente la carga solida (es decir la porcion de polvo a base de hierro) de una alimentacion de MIM a base de hierro (es decir el polvo a base de hierro mezclado con aglutinante organico listo para ser

Inesperadamente se ha encontrado que una alimentacion que comprende composicion de polvo atomizado a base de hierro grueso segun la invencion, con una cantidad total relativamente baja de estabilizadores de ferrita, puede usarse para moldeo por inyeccion de polvo con el fin de obtener componentes con una densidad sinterizada de al menos el 93% de la densidad teorica. Ademas, se ha observado que aparte de obtener componentes que tienen una densidad sinterizada por encima del 93%, puede obtenerse sorprendentemente una alta tenacidad, resistencia al impacto, si el polvo contiene una cantidad especificada de molibdeno y fosforo y tienen una determinada estructura metalografica.

Objetos de la invencion

Uno de los objetos de la invencion es proporcionar una composicion de polvo a base de hierro relativamente grueso

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que tiene bajas cantidades de elementos de aleacion, y que es adecuada para el moldeo por inyeccion de metal.

Otro objeto de la invencion es proporcionar una composicion de alimentacion para moldeo por inyeccion de metal, comprendiendo esta una composicion de polvo a base de hierro relativamente grueso que tiene bajas cantidades de elementos de aleacion, y que es adecuada para moldeo por inyeccion de metal.

Otro objeto de la invencion es proporcionar un metodo para producir componentes sinterizados moldeados por inyeccion a partir de la composicion de alimentacion que tienen una densidad del 93% y por encima, de la densidad teorica.

Todavia otro objeto de la presente invencion es proporcionar un componente sinterizado producido segun el procedimiento MIM que tiene una densidad del 93% y por encima, de la densidad teorica y una resistencia al impacto por encima de 50 J/cm2 y una resistencia a la traccion por encima de 350 MPa.

Sumario de la invencion

Al menos uno de estos objetos se logra mediante:

- Una composicion de polvo a base de hierro para moldeo por inyeccion de metal que tiene un tamano medio de particula de 20-60 pm, preferiblemente de 20-50 pm, lo mas preferiblemente de 25-45 pm, y que incluye un polvo que contiene fosforo, tal como Fe3P.

- Una composicion de alimentacion para moldeo por inyeccion de metal que comprende una composicion de polvo a base de hierro atomizado con un tamano medio de particula de 20-60 pm, preferiblemente de 2050 pm, lo mas preferiblemente de 25-45 pm, y un aglutinante organico. Dicha composicion de polvo a base de hierro incluye un polvo que contiene fosforo, tal como Fe3P

- Un metodo para producir un componente sinterizado que comprende las etapas de:

a) preparar una alimentacion de moldeo por inyeccion de metal tal como se sugirio anteriormente,

b) moldear la alimentacion para dar una preforma no sinterizada,

c) retirar el aglutinante organico

d) sinterizar la preforma obtenida en una atmosfera reductora a una temperatura de entre 1200-1400°C en la region de ferrita (BCC)

e) enfriar el componente sinterizado a traves de un area de dos fases de austenita y ferrita para proporcionar la formacion de granos de austenita (FCC) en los limites de grano de los granos de ferrita, y

f) opcionalmente someter el componente a tratamiento posterior a la sinterizacion tal como la cementacion en caja, nitruracion, carburacion, nitrocarburacion, carbonitruracion, endurecimiento por induccion, laminado de superficie y/o endurecimiento por granallado.

- Preferiblemente cuando se pasa el area de dos fases la velocidad de enfriamiento debe ser de al menos 0,2°C/s, mas preferiblemente de al menos 0,5°C/s hasta que se ha alcanzado una temperatura de aproximadamente 400°C, con el fin de suprimir el crecimiento de grano.

- Un componente sinterizado elaborado a partir de la composicion de alimentacion. El componente tiene una densidad de al menos el 93% de la densidad teorica, una resistencia al impacto por encima de 50 J/cm2, una resistencia a la traccion por encima de 350 MPa y una microestructura ferritica que contiene granos que tienen un contenido en fosforo mas alto que el contenido en fosforo nominal (contenido en P promedio del componente) que estan incrustados en granos que tienen un contenido en fosforo mas bajo que el contenido en fosforo nominal. Los granos que tienen un contenido en fosforo mas bajo se forman a partir de granos de austenita transformados.

Descripcion detallada de la invencion

Composicion de polvo a base de hierro

La composicion de polvo a base de hierro incluye al menos un polvo a base de hierro y/o polvo de hierro puro. El polvo a base de hierro y/o polvo de hierro puro pueden producirse mediante la atomizacion con agua o gas de una masa fundida de hierro y opcionalmente elementos de aleacion. El polvo atomizado puede someterse ademas a un

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procedimiento de recocido por reduccion, y opcionalmente alearse ademas usando un procedimiento de aleacion por difusion. Alternativamente, puede producirse polvo de hierro por reduccion de oxidos de hierro.

El tamano de particula de la composicion de hierro o de polvo a base de hierro es tal que el tamano medio de particula es de 20-60 pm, preferiblemente de 20-50 pm, lo mas preferiblemente de 25-45 pm. Ademas se prefiere que Dgg sea de como maximo 120 pm, preferiblemente de como maximo 100 pm (Dgg significa que el 99% en peso del polvo tiene un tamano de particula menor de Dgg).

Puede anadirse molibdeno como elemento de aleacion en forma de polvo de molibdeno, polvo de ferromolibdeno o como otro polvo de aleacion de molibdeno, a la masa fundida antes de la atomizacion, formando asi un polvo aleado previamente. Tambien puede unirse por difusion molibdeno sobre la superficie del polvo de hierro mediante un procedimiento de union por difusion termica. Como ejemplo, puede mezclarse trioxido de molibdeno con un polvo de hierro y despues de esto someterse a un procedimiento de reduccion formando el polvo unido por difusion. El molibdeno, en forma de polvo de molibdeno, polvo de ferromolibdeno o como otro polvo de aleacion de molibdeno, tambien puede mezclarse con polvo de hierro puro. Tambien puede aplicarse una combinacion de estos metodos. En el caso de que un polvo que contiene molibdeno se mezcle con el hierro o polvo a base de hierro, el tamano de particula del polvo que contiene molibdeno nunca sera mayor que el del hierro o polvo a base de hierro.

La composicion de polvo a base de hierro incluye ademas un polvo que contiene fosforo y opcionalmente polvos que contienen silicio y/o cobre y/u otros elementos estabilizantes de ferrita tales como cromo. En el caso del cromo, el contenido puede ser hasta el 5% en peso de la composicion de polvo. El tamano de particula del polvo que contiene fosforo o polvos que contienen silicio y/o cobre y/u otros elementos estabilizantes de ferrita tales como cromo preferiblemente nunca debe ser mayor que el del hierro o el polvo a base de hierro.

El fosforo y el molibdeno estabilizan la estructura de ferrita, la estructura BBC (cubica centrada en el cuerpo). La propia velocidad de difusion de atomos de hierro es aproximadamente 100 veces mas alta en la estructura de ferrita en comparacion con la velocidad en la estructura de austenita, la estructura FCC (cubica centrada en las caras) y por tanto los tiempos de sinterizacion pueden reducirse drasticamente cuando se realiza la sinterizacion en la fase de ferrita.

Sin embargo, la sinterizacion prolongada a alta temperatura en la fase de ferrita producira un crecimiento de grano excesivo influyendo asi negativamente entre otros en la resistencia al impacto. Siempre que el contenido en fosforo y el contenido en molibdeno se mantengan dentro de determinados limites, se formaran granos FCC sobre los limites de grano de los granos BCC produciendo un refinamiento de la estructura de grano tras el enfriamiento.

La figura 1 muestra la ruta de enfriamiento principal para el componente elaborado a partir de la composicion segun la presente invencion. La sinterizacion se realiza en el area BCC tal como se indica mediante T1, mientras que durante el enfriamiento el componente sinterizado debe pasar a traves del area de dos fases, BCC/FCC, es decir entre las temperaturas T2 y T3. Cuando el componente ha pasado el area de dos fases se realiza el enfriamiento adicional a una velocidad de enfriamiento relativamente alta, suficientemente alta con el fin de evitar el engrosamiento de los granos. Preferiblemente la velocidad de enfriamiento debajo del area de dos fases (T2-T3) esta por encima de 0,2°C/segundos, mas preferiblemente por encima de 0,5°C/segundos hasta que se ha alcanzado una temperatura de aproximadamente 400°C. La estructura metalografica resultante se muestra en la figura 2. A temperatura ambiente, un componente segun la invencion tendra una estructura metalografica que consistira en dos tipos de granos de ferrita. En la figura 2 se muestra una red de granos mas ligeros que se formaron durante el enfriamiento a traves del area de dos fases. Estos granos eran austeniticos en el area de dos fases y por tanto tienen un contenido en fosforo mas bajo que los granos a los que rodean que permanecieron ferriticos durante todo el procedimiento de enfriado. Los granos que se formaron cuando el material paso a traves del area de dos fases tendran un contenido en fosforo mas bajo y los granos que eran ferriticos a la temperatura de sinterizacion tendran un contenido en fosforo mas alto.

El molibdeno tiene el efecto de empujar el area de dos fases en la figura 1 a la izquierda y tambien disminuir el area de dos fases tanto en la direccion horizontal como en la vertical. Esto significa que el contenido en molibdeno aumentado sera reducira la temperatura de sinterizacion minima con el fin de sinterizar en la region ferritica y disminuir la cantidad de fosforo necesaria con el fin de enfriar a traves del area de dos fases.

El contenido total de Mo en el polvo debe estar entre el 0,3 - 1,60% en peso, preferiblemente el 0,35 - 1,55% en peso, e incluso mas preferiblemente el 0,40 - 1,50% en peso.

Un contenido por encima del 1,60% de molibdeno no contribuira a una densidad aumentada en la sinterizacion sino solo a aumentar el coste del polvo y tambien hara que el area de dos fases sea demasiado pequena, es decir sera dificil que se proporcione la microestructura deseada de granos ferriticos con alto contenido en fosforo rodeados por granos ferriticos con contenido en fosforo mas bajo que se han transformado a partir de granos austeniticos formados en el area de dos fases. Un contenido de molibdeno por debajo del 0,3% aumentara el riesgo de crear estructuras metalograficas no deseadas, influyendo por tanto negativamente en propiedades mecanicas tales como

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resistencia al impacto.

El fosforo se mezcla con la composicion de polvo a base de hierro no solo con el fin de estabilizar la fase de ferrita, sino tambien para inducir la denominada fase liquida y por tanto fomentar la sinterizacion. La adicion se realiza preferiblemente en forma de polvo de Fe3P fino, con un tamano medio de particula por debajo de 20 pm. Sin embargo, el P debe estar siempre en la region del 0,1 - 0,6% en peso, preferiblemente del 0,1- 0,45% en peso, mas preferiblemente del 0,1-0,40% en peso de la composicion a base de hierro. Tambien pueden usarse otras sustancias que contienen P tales como Fe2P. Alternativamente, el hierro o el polvo a base de hierro puede recubrirse con un recubrimiento que contiene fosforo.

El contenido total de P depende del contenido en Mo en la composicion de polvo tal como se describio anteriormente. Preferiblemente el contenido combinado de molibdeno y fosforo sera segun la siguiente formula:

% en peso de Mo + 8*% en peso de P = 2-4,7, preferiblemente el 2,4-4,7% en peso

El silicio (Si) puede incluirse opcionalmente en la composicion de polvo a base de hierro como un elemento aleado previamente o unido por difusion de un polvo a base de hierro en la composicion de polvo a base de hierro, alternativamente como un polvo mezclado con la composicion de polvo a base de hierro. Si se incluyen, los contenidos no deben ser de mas del 0,6% en peso, preferiblemente por debajo del 0,4% en peso y mas preferiblemente por debajo del 0,3% en peso. El silicio reduce el punto de fusion del acero fundido antes de la atomizacion, facilitando asi el procedimiento de atomizacion. Un contenido de silicio por encima del 0,6% en peso influira negativamente en la posibilidad de enfriar el componente sinterizado a traves de la region de austenita/ferrita mixta.

Las impurezas inevitables se mantendran tan bajas como sea posible, de tales elementos el carbono sera de menos del 0,1% en peso ya que el carbono es un estabilizador de austenita muy fuerte.

El cobre, Cu, potenciara la resistencia y dureza a traves del endurecimiento de la disolucion solida. El Cu tambien facilitara la formacion de cuellos sinterizados durante la sinterizacion a medida que el cobre funde antes de que se alcance la temperatura de sinterizacion proporcionando la denominada sinterizacion en fase liquida. El polvo puede mezclarse opcionalmente con Cu, preferiblemente en forma de polvo de Cu en una cantidad del 0-3% en peso, y/u otros elementos estabilizantes de ferrita tales como cromo. En el caso del cromo, el contenido puede ser de hasta el 5% en peso del polvo.

Otras sustancias tales como materiales de fase dura y agentes de potenciacion de la maquinabilidad, tales como MnS, MoS2, CaF2, diferentes tipos de minerales, etc. pueden anadirse opcionalmente a la composicion de polvo a base de hierro.

Composicion de alimentacion

La composicion de alimentacion se prepara mezclando la composicion de polvo a base de hierro descrita anteriormente y un aglutinante.

El aglutinante en forma de al menos un aglutinante organico debe estar presente en la composicion de alimentacion en una concentracion del 30-65% en volumen, preferiblemente del 35-60% en volumen, mas preferiblemente del 4055% en volumen. Cuando se usa el termino aglutinante en la presente descripcion se incluyen tambien otras sustancias organicas que estan comunmente en alimentaciones de MIM, tales como por ejemplo agentes de liberacion, lubricantes, agentes humectantes, modificadores de la reologia, agentes de dispersion. Ejemplos de aglutinantes organicos adecuados son ceras, poliolefinas, tales como polietilenos y polipropilenos, poliestirenos, poli(cloruro de vinilo), poli(carbonato de etileno), polietilenglicol, acidos estearicos y polioximetileno.

Sinterizacion

La composicion de alimentacion se moldea para dar una preforma. La preforma obtenida se trata entonces termicamente, o se trata en un disolvente o por otros medios para retirar una parte del aglutinante tal como se conoce en la tecnica, y luego se somete adicionalmente a sinterizacion en una atmosfera reductora a vacio o a presion reducida, a una temperatura de aproximadamente 1200-1400° C en el area de ferrita.

Enfriamiento tras sinterizacion

Durante el enfriamiento se hara pasar el componente sinterizado a traves del area de dos fases, austenita (FCC) + ferrita (BCC). Por tanto, los granos de austenita se formaran sobre los limites de grano de los granos de ferrita y se obtiene refinamiento de grano. Tras pasar el area de dos fases, la velocidad de enfriamiento esta preferiblemente por encima de 0,2°C/segundos, mas preferiblemente por encima de 0,5°C/segundos, con el fin de evitar engrosamiento de los granos. Los granos de austenita formados previamente se transformaran en ferrita que tiene

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un contenido en fosforo mas bajo en comparacion con los granos de ferrita no transformados ya que la austenita tiene una menor capacidad para disolver fosforo.

Tratamientos posteriores a la sinterizacion

El componente sinterizado puede someterse a un procedimiento de tratamiento termico, para obtener la microestructura deseada, mediante tratamiento termico y mediante velocidad de enfriamiento controlada. El procedimiento de endurecimiento puede incluir procedimientos conocidos tales como extincion y temple, cementacion en caja, nitruracion, carburacion, nitrocarburacion, carbonitruracion, endurecimiento por induccion y similares. Alternativamente, puede utilizarse un procedimiento de endurecimiento por sinterizacion a alta velocidad de enfriamiento.

Pueden utilizarse otros tipos de tratamientos posteriores a la sinterizacion tales como laminado de superficie o endurecimiento por granallado que introducen tensiones residuales compresivas que potencian la resistencia a la fatiga.

Propiedades del componente terminado

Los componentes sinterizados segun la invencion alcanzan una densidad sinterizada de al menos el 93% de la densidad teorica, y una resistencia al impacto por encima de 50 J/cm2, resistencia a la traccion por encima de 350 MPa, y una microestructura ferritica caracterizada porque contiene granos que tienen un contenido en fosforo mas alto que el contenido en fosforo nominal y granos que tienen un contenido en fosforo mas bajo que el contenido en fosforo nominal. Los granos que tienen contenido en fosforo mas bajo se forman a partir de granos de austenita transformados.

Ejemplo 1

Se prepararon cinco composiciones de polvo a base de hierro con diferentes contenidos en fosforo y molibdeno. Las composiciones A, B, C y E se prepararon mezclando un polvo de hierro aleado previamente que tiene un contenido en molibdeno de aproximadamente el 1,4% en peso con un polvo de hierro puro que tiene contenido en hierro por encima del 99,5% y un polvo de Fe3P. El tamano medio de particula del polvo de hierro aleado previamente fue de 37 pm y el 99% de todas las particulas tenian un tamano de particula de menos de 80 pm. El tamano medio de particula del polvo de hierro puro fue de 34 pm y el 99% de todas las particulas tenian un tamano de particula de menos de 67 pm. El tamano medio de particula del polvo de Fe3P fue de 8 pm.

La composicion D se preparo a partir del polvo a base de hierro aleado previamente y el polvo de Fe3P solo.

Con el fin de simular el comportamiento de densificacion durante la sinterizacion en relacion con el procedimiento MIM se compactaron las composiciones hasta una densidad de aproximadamente 4,5 g/cm3 (el 58% de la densidad teorica) para dar muestras de traccion convencionales segun la norma SS EN ISO 2740 y despues de eso se sinterizaron a 1400°C en una atmosfera de N2 al 90%/H2 al 10% en volumen, durante 60 minutos.

La tabla 1 muestra los resultados de las pruebas.

Tabla 1

: Mo [% en peso] P [% en peso] C [% en peso] % en peso de Mo +8*% en peso de P Densidad [% de la densidad teorica]

A: 0,48 0,06 <0,05 1,0 86,1

B: 0,94 0,06 <0,05 1,4 90,6

C: 0,94 0,11 <0,05 1,8 92,3

D: 1,41 0,12 <0,05 2,4 93,5

E: 0,93 0,31 <0,05 3,4 94,7

En la figura 3 se representa la relacion entre la suma de % de Mo y 8* % de P y la densidad sinterizada. A partir de la figura 3 resulta evidente que para obtener una densidad sinterizada de al menos el 93% la suma de % de Mo y 8*% de P debe estar por encima de 2 y para obtener una densidad sinterizada por encima del 94% la suma de % de Mo y 8*% de P debe estar por encima del 2,4 %.

Ejemplo 2

El ejemplo siguiente ilustra que las composiciones de polvo F, G y H segun una realizacion de la invencion produciran una densidad sinterizada de al menos el 93% de la densidad teorica. Se prepararon composiciones de polvo F-H y se sometieron a prueba segun el ejemplo 1. En la composicion H solo se usaron el polvo aleado previamente y el polvo de Fe3P. La preparacion de muestras compactadas y la sinterizacion se realizo segun el ejemplo 1.

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Tabla 2

: Mo [% en pesol P [% en pesol C [% en pesol Densidad [% de la densidad teorical

F: 0,47 0,50 <0,05 96,1

G: 0,92 0,50 <0,05 96,4

H: 1,39 0,49 <0,05 96,5

Anadir Mo a la aleacion ayudara a la densificacion y aumentara la densidad sinterizada. Sin embargo, si el contenido en Mo esta por encima de aproximadamente el 1,5% a un contenido en fosforo de aproximadamente el 0,5% se observa que no aumenta la densidad.

Ejemplo 3

Para aumentar las propiedades mecanicas a menudo se usa carbono como elemento de aleacion. Se sinterizo una composicion de polvo I de la tabla 3 en una atmosfera reductora. La densidad sinterizada fue muy escasa en comparacion con la correspondiente a la composicion E libre de carbono de la tabla 1.

Tabla 3

I: 0,98 0,31 0,49 87,3

Ejemplo 4

Se prepararon muestras de las composiciones de polvo C, E, G y H segun ejemplo 1 y se sometieron a prueba con respecto a las propiedades mecanicas.

La siguiente tabla 4 muestra los resultados de las pruebas. La resistencia al impacto se sometio a prueba segun la norma ISO 5754. Tambien se realizo la prueba de traccion segun la norma SS EN ISO 2740.

Tabla 4

: Mo [% en pesol P [% en pesol C [% en pesol % en peso de Mo +8*% en peso de P Dens[% de la densidad teorical IE [J/cm2l Resistencia a la traccion, Rm [MPal

C: 0,94 0,11 <0,05 1,8 92,3 >150 331

E: 0,93 0,31 <0,05 3,4 94,7 108 395

G: 0,92 0,50 <0,05 4,9 96,4 32 458

H: 1,39 0,49 <0,05 5,3 96,5 22 480

Como puede observarse en la tabla 4 se obtiene una alta densificacion a partir de la composicion E, G y H, sin embargo las pruebas de los componentes de las composiciones G y H muestran valores bajos de resistencia al impacto. En la prueba de traccion de muestra C, se obtuvo una resistencia a la traccion menor de 350 MPa. La figura 4 muestra la ruta de enfriamiento principal para las diferentes muestras segun el ejemplo 4.

Ejemplo 5

Se sinterizo una composicion de polvo X segun la tabla 5 en una atmosfera reductora. La densidad sinterizada fue similar a la composicion E de la tabla 4. Sin embargo, la resistencia a la traccion aumento.

Tabla 5

: Mo [% en pesol P [% en pesol C [% en pesol Cr [% en pesol % en peso de Mo +8*% en peso de P Densidad [% de la densidad teorical Resistencia a la traccion, Rm [MPal

X: 0,49 0,35 <0,05 2,6 3,3 94,6 446

Ejemplo 6.

Se preparo una alimentacion que contenia la composicion de polvo J preparando una composicion de polvo segun el ejemplo 1 y mezclando la composicion de polvo con un aglutinante organico. El aglutinante organico constaba del 47,5% de polietileno, el 47,5% de cera de parafina y el 5% de acido estearico. Todos los porcentajes en porcentaje en peso. Se mezclaron el aglutinante organico y las composiciones de polvo en la razon de 49:51 en volumen.

Se moldeo por inyeccion la alimentacion para dar barras de traccion MIM convencionales segun la norma ISO- SS EN ISO 2740 y muestras de prueba de impacto segun la norma ISO 5754. Se desligaron las muestras en hexano durante 4 horas a 602C para retirar la cera de parafina, seguido por sinterizacion a 1400°C en una atmosfera para nitrogeno al 90%, hidrogeno al 10% durante 60 minutos. Se realizaron las pruebas segun el ejemplo 4. La siguiente 5 tabla 6 muestra el resultado de la prueba de traccion. Para las mediciones de dispersion dimensional se usaron 5 muestras de prueba de traccion.

Tabla 6

: Mo [% en peso] P [% en peso] C [% en peso] % en peso de Mo+8*% en peso de P Dens [% de la densidad teorica] IE [J/c m2] Resistencia a la traccion, Rm [MPa] Dispersion dimensional [%]

J: 1,01 0,29 <0,05 3,33 95,1 67 397 0,10

10 Como puede observarse en la tabla 6, la densidad sinterizada y las propiedades mecanicas fueron muy similares a los resultados obtenidos cuando las muestras de prueba se prepararon segun el ejemplo 4, es decir muestras preparadas a partir de compactacion a 150 MPa. La dispersion dimensional se evaluo como la desviacion estandar de la longitud de las barras de traccion sinterizadas. A pesar de usar polvo de metal relativamente grueso y el bajo contenido de solidos en la alimentacion, la dispersion dimensional muestra un valor obtenido normalmente para los 15 componentes producidos segun el procedimiento MIM.

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REIVINDICACIONES

Composicion de polvo a base de hierro para moldeo por inyeccion de metal que tiene un tamano medio de particula de 20-60 pm, y que tiene el 99% de las particulas de menos de 120 pm, en la que la composicion de polvo a base de hierro comprende en porcentaje en peso de la composicion de polvo a base de hierro;

Mo: 0,3-1,6 P: 0,1 - 0,6,

opcionalmente max. 3,0 de Cu, opcionalmente max. 0,6 de Si, opcionalmente max. 5 de Cr,

max. 1,0 de impurezas inevitables, de las que carbono es de menos de 0,1, siendo el resto hierro, y

en la que la suma del contenido en Mo y 8*P esta dentro del intervalo de 2-4,7.

Composicion de polvo a base de hierro segun la reivindicacion 1, en la que la composicion a base de hierro incluye un polvo de hierro que se alea previamente con Mo en tales cantidades que la composicion de polvo incluye el 0,3-1,6% de Mo en peso.

Composicion de polvo a base de hierro segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que el P esta presente en forma de polvo de Fe3P.

Composicion de polvo a base de hierro segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el contenido en Mo es del 0,35-1,55%, preferiblemente del 0,40-1,50% en peso de la composicion de polvo a base de hierro.

Composicion de polvo a base de hierro segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que el contenido de P es del 0,1-0,45%, preferiblemente del 0,1-0,40% en peso de la composicion de polvo a base de hierro.

Composicion de alimentacion para moldeo por inyeccion de metal que comprende:

la composicion de polvo a base de hierro segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-5 y un aglutinante.

Alimentacion de moldeo por inyeccion de metal segun la reivindicacion 6, en la que el aglutinante es al menos un aglutinante organico en una concentracion del 30-65% en volumen de la composicion de alimentacion.

Metodo para producir un componente sinterizado que comprende las etapas de:

a) preparar una alimentacion de moldeo por inyeccion de metal segun la reivindicacion 6 o 7,

b) moldear la alimentacion para dar una preforma no sinterizada,

c) retirar el aglutinante organico

d) sinterizar la preforma obtenida en una atmosfera reductora a una temperatura de entre 1200- 1400°C

e) enfriar el componente sinterizado a traves de un area de dos fases de austenita y ferrita para proporcionar la formacion de granos de austenita (FCC) en los limites de grano de los granos de ferrita, y

f) opcionalmente someter el componente a tratamiento posterior a la sinterizacion tal como la cementacion en caja, nitruracion, carburacion, nitrocarburacion, carbonitruracion, endurecimiento por induccion, laminado de superficie y/o endurecimiento por granallado.