[go: up one dir, main page]

PL191806B1 - Sposób otrzymywania elementów kształtowych - Google Patents

Sposób otrzymywania elementów kształtowych

Info

Publication number
PL191806B1
PL191806B1 PL337637A PL33763799A PL191806B1 PL 191806 B1 PL191806 B1 PL 191806B1 PL 337637 A PL337637 A PL 337637A PL 33763799 A PL33763799 A PL 33763799A PL 191806 B1 PL191806 B1 PL 191806B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sintering
mpa
temperature
compacting
during
Prior art date
Application number
PL337637A
Other languages
English (en)
Other versions
PL337637A1 (en
Inventor
Wolf Michajłowicz Leszczyński
Ewgenij Stepanowicz Sewastianow
Aleksandr Anatolewicz Stojanow
Jurij Jakowlewicz Kuczma
Hanna Wiśniewska-Weinert
Original Assignee
Inst Obrobki Plastycznej
Instytut Obrobki Plastycznej
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Obrobki Plastycznej, Instytut Obrobki Plastycznej filed Critical Inst Obrobki Plastycznej
Priority to PL337637A priority Critical patent/PL191806B1/pl
Priority to AT00981941T priority patent/ATE245715T1/de
Priority to PCT/PL2000/000098 priority patent/WO2001049891A1/en
Priority to DE60004106T priority patent/DE60004106T2/de
Priority to EP00981941A priority patent/EP1246950B1/en
Publication of PL337637A1 publication Critical patent/PL337637A1/xx
Publication of PL191806B1 publication Critical patent/PL191806B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Sposób otrzymania elementów ksztaltowych poprzez spiekanie i prasowanie mieszanek proszkowych stali z dodatkami stopowymi, znamienny tym, ze wstepnie uksztaltowany pólfabrykat jest poddawany wstepnemu spiekaniu w atmosferze korzystnie zdysocjowanego amoniaku w tem- peraturze (700±750)°C, korzystnie 720÷730°C w czasie 20÷40 min, korzystnie 30 min i pierwsze- mu dogeszczaniu pod cisnieniem 700÷800 MPa, korzystnie 750 MPa, a nastepnie drugiemu do- geszczaniu z jednoczesnym kalibrowaniem pod cisnieniem 900÷1000 MPa, korzystnie 950 MPa, po czym jest poddawany ostatecznemu spiekaniu w temperaturze 1100÷1200°C, korzystnie 1120÷1150°C w czasie 40÷50 min, korzystnie 45 min. PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania elementów kształtowych poprzez prasowanie, spiekanie i dogęszczanie na zimno mieszanek proszkowych, stali z dodatkami stopowymi, mający zastosowanie do produkcji części maszyn, np. kół zębatych, łożysk i innych, o wysokiej odporności na ścieranie i naciski powierzchniowe.
W znanych rozwiązaniach otrzymywanie części konstrukcyjnych z mieszanek proszkowych z dodatkami stopowymi odbywa się poprzez prasowanie i spiekanie w temperaturze 1100:1150°C w atmosferze ochronnej. Wyroby uzyskane tą metodą charakteryzują się dużą porowatością do 12% objętości i mają niską wytrzymałości na ściskanie.
W innej metodzie wyrób z proszkowej stali stopowej dwukrotnie prasuje się oraz dwukrotnie spieka w temp. 800°C i 1150°C.
W tym rozwiązaniu również otrzymane wyroby nie uzyskują wymaganych, wysokich parametrów wytrzymałościowych.
Znany jest również sposób otrzymywania części z mieszanek proszkowych stali konstrukcyjnych z dodatkami stopowymi, polegający na prasowaniu, wstępnym spiekaniu w temp. 800:850°C, odkształcaniu wstępnie spieczonego półfabrykatu oraz spiekaniu ostatecznym w temperaturze 1120: 1180°C w atmosferze ochronnej.
Otrzymane tym sposobem części mają niewystarczające parametry wytrzymałościowe, a w szczególności małą wytrzymałość na zginanie.
Poza tym znany jest sposób otrzymywania części z proszków metali z dodatkami stopowymi, w którym następuje prasowanie, wstępne spiekanie w temperaturze 650°C, powtórne prasowanie i powtórne spiekanie w temperaturze 1150°C.
Otrzymane tym sposobem części charakteryzują się niskimi parametrami wytrzymałościowymi, a w szczególności małą podatnością na ściskanie wyrobów pierścieniowych, przy promieniowym działaniu siły.
Przedstawione powyżej sposoby otrzymywania wyrobów z mieszanek proszkowych stali z dodatkami stopowymi nie precyzują wartości nacisków, jakimi należy oddziaływać na kształtowaną część, również nie określają precyzyjnie czasu, w jakim powinno odbywać się spiekanie, podając przy tym bardzo szeroki przedział temperaturowy.
Zagęszczanie proszków w zamkniętej matrycy do prasowania pod wpływem nacisku odbywa się w rezultacie wzajemnego przemieszczenia cząstek materiału i ich plastycznego odkształcania. Na pewnym etapie zagęszczania, wzajemne przemieszczanie cząstek zostaje wstrzymane poprzez ich wzajemne zaklinowanie. Dalsze podwyższanie gęstości wyrobów pod działaniem siły nacisku prasy może odbywać się tylko dzięki odkształcaniu poszczególnych cząstek. Intensywny zgniot poddanych prasowaniu cząstek i dalsze zwiększanie siły prasowania zostają zużyte na pokonanie zewnętrznych sił tarcia na styku: materiał proszkowy a narzędzia do prasowania. Wynikiem jest otrzymanie wysokiej porowatości po jednokrotnym prasowaniu w granicach od 15%do 20%.
Dalsze podwyższanie gęstości wyrobu można otrzymać dzięki zwiększeniu plastyczności wypraski, które zachodzi podczas wstępnego spiekania w temperaturach równych temperaturze wyżarzania zwykłego metalu. Proces wstępnego spiekania przy temperaturze wyżarzania podwyższa plastyczność materiału proszkowego dając możliwość podwyższenia gęstości wyrobu poprzez jego plastyczne odkształcenie.
Plastyczne kształtowanie półfabrykatu wstępnie spieczonego, podobnie jak w materiale litym, odbywa się w wyniku tworzenia i przemieszczania się dyslokacji przez siatkę krystaliczną wzdłuż określonych powierzchni i sił dyslokacji. Plastyczność spieczonego wyrobu, a szczególnie gęstość gotowego wyrobu zwiększa się, jeśli w procesie pierwszego spiekania będzie wyeliminowane powstawanie takich czynników hamujących ruch przemieszczania się dyslokacji, jak powstawanie: twardego roztworu, drobnoziarnistych cząstek, wtórnych faz itd.
Z tego względu pierwsze spiekanie należy przeprowadzić w warunkach rekrystalizacyjnego wyżarzania w temperaturze AcI. Struktura wyprasek z proszków metali stali konstrukcyjnych jest mieszaniną oddzielnych komponentów (jeśli osnową jest proszek żelaza z dodatkami grafitu) lub stopowym ferrytem (jeśli osnową jest proszek żelaza z dodatkami stopowymi). Optymalna temperatura wstępnego spiekania powinna wynosić od 720°C do 730°C. W tej temperaturze rozpuszczalność węgla w a-żelazie wynosi około 0,03% i po spiekaniu w stanie rekrystalizacyjnego wyżarzania wyrobu charakteryPL 191 806 B1 zuje się niskimi współczynnikami twardości w wyniku braku takich czynników umocnienia jak fazy wtórne, dyspersyjność cząstek itp.
Wiadomo, że dyfuzyjny ruch atomów żelaza w stalach węglowych w stanie przed przemianą (w konstrukcyjnych stalach, z domieszką Cr, Mo, Ni, Cu) przy 720:730°C ma w przybliżeniu taką samą wielkość, jak w związku g-żelaza przy 1100:1200°C.
Nieprawidłowa, dyfuzyjna ruchliwość atomów żelaza w zakresie temperatur 720:730°C prowadzi do tworzenia przy spiekaniu materiałów proszkowych ognisk wzajemnego oddziaływania, koncentrację których określa czas spiekania. Ognisko wzajemnego oddziaływania można ogólnie określić położeniami atomów, należących do obu cząstek proszku, rozdzielonych między cząstkowymi granicami- miejscami styku. Określone powyższymi definicjami ognisko wzajemnego oddziaływania jest zbieżne z „przestrzenną siatką styku”, a jego wzrost odbywa się nie tylko w wyniku przemieszczania się „przestrzennej siatki styku” wzdłuż powierzchni granic, lecz również poprzez przybliżenie parametrów „przestrzennej siatki styku”do sieci krystalicznej matrycy. Jeśli rozpuszczenie węgla i dodatków stopowych w żelazie przy 720-730°C nie zachodzi, to zmieniając czas spiekania w powyższych temperaturach można w szerokim przedziale zmieniać parametry „przestrzennej siatki styku”.
Po określonym czasie spiekania międzycząsteczkowe punkty styku tworzą system płaszczyzn poślizgu, który w temperaturze otoczenia (pokojowej) wykorzystywany jest tak jak systemem płaszczyzn poślizgu wewnątrz ziaren i cząstek. Pod działaniem zewnętrznego nacisku zachodzi poślizg wzdłuż połączeń między cząsteczkowych, które maja istotne znaczenie dla procesu odkształcania plastycznego. Podobny model można nazwać modelem do „super dyslokacji, dlatego że oparty jest on na efektywnym prześlizgiwaniu po granicach cząstek w wyniku szczególnego rodzaju przesunięcia „przestrzennej siatki styku. To prowadzi do dodatkowego, znaczącego podwyższenia plastyczności spieczonych półfabrykatów, ponieważ wiadomym jest, że plastyczność materiałów metalowych znacznie wzrasta, jeżeli do procesu plastycznego płynięcia metalu, prócz poślizgu przy przemieszczaniu dysokacji, wprowadzi się jakiś dodatkowy mechanizm plastycznego odkształcania.
Biorąc pod uwagę powyższe uwarunkowania opracowano sposób będący przedmiotem wynalazku.
Istota wynalazku, którym jest sposób otrzymywania elementów kształtowych przez prasowanie, spiekanie i dogęszczanie mieszanek proszkowych stali z dodatkami stopowymi, polega na tym, że wstępnie ukształtowany element poddawany jest wstępnemuspiekaniu, korzystnie w atmosferze zdysocjowanego amoniaku w temperaturze (700:750)°C, korzystnie (720:730)°C, w czasie 20:40 min, korzystnie 30 min i pierwszemu dogęszczaniu pod ciśnieniem (700:800) MPa, korzystnie 750 MPa, a następnie drugiemu dogęszczaniu z jednoczesnym kalibrowaniem pod ciśnieniem (900: 1000) MPa, korzystnie 950 MPa, a następnie ostatecznemu spiekaniu w temperaturze (1100: 1200)°C, korzystnie (1120: 1150)°C, w czasie (40-50) min, korzystnie 45 min.
Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:
- wysoką wytrzymałość na ścieranie, zgniatanie, ścinanie i ściskanie otrzymanego wyrobu,
-wysoki współczynnik wytrzymałości na odkształcenie,
-gęstość otrzymanego produktu powyżej 7,6 g/cm3,
-2 -3
-niski współczynnik płynięcia materiału, rzędu 10-2:10-3mm,
- zmniejszenie energochłonności produkcji,
- możliwość zastosowania do wyrobów o dowolnych kształtach, dowolnego przeznaczenia, zwłaszcza do wyrobów o żądanej wysokiej wytrzymałości, jak koła zębate, łożyska, itp.
Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu, uwidoczniono w poniższych przykładach wykonania:
Przykład I
Wstępnie ukształtowany półfabrykat z mieszanki proszkowej stali z dodatkami stopowymi mosiądzu, niklu, miedzi i innych, jest poddawany wstępnemu spiekaniu w atmosferze zdysocjowanego amoniaku w temp. 725±5°C w czasie 30 min i poddaje dogęszczaniu pod ciśnieniem 750 MPa. Następnie jest poddawany drugiemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 950 MPa i kalibrowaniu, po czym ostatecznemu spiekaniu w temp. 1130°C w czasie 45 min.
Przykład II
Wstępnie ukształtowany półfabrykat z mieszanki proszkowej stali z dodatkami stopowymi mosiądzu, niklu, miedzi i innych, jest poddawany wstępnemu spiekaniu w atmosferze zdysocjowanego amoniaku w temp. 740±5°C w czasie 25 min i pierwszemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 780 MPa.
PL 191 806 B1
Tak przygotowany element jest poddawany drugiemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 980 MPa i kalibrowaniu, a następnie ostatecznemu spiekaniu w temp. 1180°C w czasie 40 min.
Przykład III
Wstępnie ukształtowany półfabrykat z mieszanki proszkowej stali z dodatkami stopowymi mosiądzu, niklu, miedzi i innych jest poddawany wstępnemu spiekaniu w atmosferze zdysocjowanego amoniaku w temp. 710±5°C w czasie 35 min i pierwszemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 710 MPa, po czym jest poddawany drugiemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 910 MPa i kalibrowaniu, a następnie poddaje ostatecznemu spiekaniu w temp. 1100°C w czasie 50 min.
W załączonej tabeli przedstawiono wyniki badań wytrzymałościowych części wykonanych z mieszanki proszkowej stali z dodatkami stopowymi, wykonanych sposobem według wynalazku w różnych temperaturach pierwszego spiekania w porównaniu z wzorcową próbką wykonaną dotychczasowym sposobem.
Nr p/p Skład chemiczny proszku Sposób wykonania Temperatura wstępnego spiekania °C Wytrzymałość zębów kół zębatych na zginanie xi kG/mm2 Współczynnik xi przy 720°C nowa wzorzec
1 0,55-0,62% C Wzorzec 650 200,0
2 3,80-4,20% Ni Nowa 715 360,0
3 1,80-2,20% Cu 720 370,0 1,85
4 0,30-0,50% Mo 725 370,0
5 700 280,0
6 750 300,0
7 800 280,
8 0,35-0,42% C Wzorzec 650 198,0
9 1,80-2,20% Ni Nowa 715 350,0
10 1,80-2,20% Cu 720 356,0 1,8
11 0,30-0,50% Mo 725 356,0
12 700 270,0
13 750 300,0
14 800 275,0
15 0,55-0,62% C Wzorzec 650 178,0
16 0,80-1,00% Cr Nowa 715 268,0
17 1,80-2,20% Ni 720 286,0 1,6
18 0,30-0,80% Mn 725 286,0
19 700 220,0
20 750 238,0
21 800 214,0
22 0,25-0,32% C Wzorzec 650 167,0
23 1,50-2,10% Ni Nowa 715 238,0
24 0,30-0,50% Mo 720 259,0 1,55
25 725 259,0
26 700 222,0
27 750 235,0
28 800 230,0
PL 191 806 B1

Claims (1)

  1. Sposób otrzymania elementów kształtowych poprzez spiekanie i prasowanie mieszanek proszkowych stali z dodatkami stopowymi, znamienny tym, że wstępnie ukształtowany półfabrykat jest poddawany wstępnemu spiekaniu w atmosferze korzystnie zdysocjowanego amoniaku w temperaturze (700±750)°C, korzystnie 720:730°C w czasie 20:40 min, korzystnie 30 min i pierwszemu dogęszczaniu pod ciśnieniem 700:800 MPa, korzystnie 750 MPa, a następnie drugiemu dogęszczaniu z jednoczesnym kalibrowaniem pod ciśnieniem 900: 1000 MPa, korzystnie 950 MPa, po czym jest poddawany ostatecznemu spiekaniu w temperaturze 1100: 1200°C, korzystnie 1120: 1150°C w czasie 40: 50 min, korzystnie 45 min.
PL337637A 1999-12-31 1999-12-31 Sposób otrzymywania elementów kształtowych PL191806B1 (pl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL337637A PL191806B1 (pl) 1999-12-31 1999-12-31 Sposób otrzymywania elementów kształtowych
AT00981941T ATE245715T1 (de) 1999-12-31 2000-12-14 Pressen und sintern von stahlpulver
PCT/PL2000/000098 WO2001049891A1 (en) 1999-12-31 2000-12-14 Compacting and sintering steel powder
DE60004106T DE60004106T2 (de) 1999-12-31 2000-12-14 Pressen und sintern von stahlpulver
EP00981941A EP1246950B1 (en) 1999-12-31 2000-12-14 Compacting and sintering steel powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL337637A PL191806B1 (pl) 1999-12-31 1999-12-31 Sposób otrzymywania elementów kształtowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL337637A1 PL337637A1 (en) 2001-07-02
PL191806B1 true PL191806B1 (pl) 2006-07-31

Family

ID=20075799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL337637A PL191806B1 (pl) 1999-12-31 1999-12-31 Sposób otrzymywania elementów kształtowych

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1246950B1 (pl)
AT (1) ATE245715T1 (pl)
DE (1) DE60004106T2 (pl)
PL (1) PL191806B1 (pl)
WO (1) WO2001049891A1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004002714B3 (de) * 2004-01-19 2005-05-19 SCHWäBISCHE HüTTENWERKE GMBH Verfahren zum Leichtmetall-Legierungs-Sintern

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2648519B2 (ja) * 1989-10-03 1997-09-03 日立粉末冶金株式会社 シンクロナイザーハブの製造方法
US5080712B1 (en) * 1990-05-16 1996-10-29 Hoeganaes Corp Optimized double press-double sinter powder metallurgy method
CA2254734A1 (en) * 1996-05-13 1997-11-20 The Presmet Corporation Method for preparing high performance ferrous materials

Also Published As

Publication number Publication date
DE60004106T2 (de) 2004-04-22
DE60004106D1 (de) 2003-08-28
EP1246950A1 (en) 2002-10-09
WO2001049891A1 (en) 2001-07-12
ATE245715T1 (de) 2003-08-15
PL337637A1 (en) 2001-07-02
EP1246950B1 (en) 2003-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5080712A (en) Optimized double press-double sinter powder metallurgy method
US5754937A (en) Hi-density forming process
US4681629A (en) Powder metallurgical process for manufacturing copper-nickel-tin spinodal alloy articles
DE2756512A1 (de) Sinterpressling fuer spanabhebende werkzeuge
DE10308274A1 (de) Herstellungsverfahren für ein eisenhaltiges Schmiedeteil mit hoher Dichte
US4090874A (en) Method for improving the sinterability of cryogenically-produced iron powder
US3744993A (en) Powder metallurgy process
DE19510088A1 (de) Hochdruckphasen-Bornitrid-Sinterkörper für Schneidwerkzeuge und Verfahren zur Herstellung derselben
DE1962495C3 (de) Verfahren zur Herstellung von gesintertem Chromstahl hoher Dichte
CN102476264A (zh) 农作物收获机变速箱固定凸轮、动盘凸轮组件制造工艺
US3700434A (en) Titanium-nickel alloy manufacturing methods
EP0274542B1 (en) Alloy steel powder for powder metallurgy
PL191806B1 (pl) Sposób otrzymywania elementów kształtowych
US4130422A (en) Copper-base alloy for liquid phase sintering of ferrous powders
CA1094362A (en) Method of manufacturing sintered steel for components
RU2287404C2 (ru) Способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе
JPH032335A (ja) チタン粉末又はチタン合金粉末燒結品の製造方法
JP2002275601A (ja) 低損失珪素鋼板とその製造方法
US20030047032A1 (en) Method of producing powder metal parts from metallurgical powders including sponge iron
AT511919B1 (de) Verfahren zur herstellung eines sinterbauteils
KR20070112875A (ko) Fe계 소결합금
Zak-Szwed et al. IRON-BASE PM MATRIX ALLOYS FOR DIAMOND-IMPREGNATED TOOLS.
Babakhani et al. Effect of carbon content and sintering temperature on mechanical properties of iron based PM parts produced by warm compaction
JPS55138055A (en) Sintered alloy having lubrication function, preparation of the same, and friction mate-material using the same
JPH0568522B2 (pl)