生产钢模制件的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用铁基烧结粉末制备钢模制件的方法，所述烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁的金属：Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｖ，Ｂ，Ｂｅ，Ｎｉ和Ａｌ，其余是Ｆｅ和来自制造过程的不可避免的杂质，所述方法包括步骤：制备烧结粉末，压实该烧结粉末以在模具中产生生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却并硬化，其特征在于烧结粉末中的非铁金属的总比例选自具有１重量％的下限和６０重量％的上限的范围，并且烧结粉末被烧结到至少几乎完全为奥氏体组织，并且通过使钢模制件经受机械载荷发生硬化从而使奥氏体组织至少部分地转变为马氏体组织。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用基于铁的烧结粉末生产钢模制件(moulding)的方法，该烧结粉 末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁金属锰、铬、硅、钼、钴、钒、硼、铍、镍和 铝，其余为铁以及由制造过程导致的不可避免的杂质，该方法包含如下步骤制备烧结粉 末，压实该烧结粉末以在模具中形成生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却和 硬化；以及涉及一种具有模制本体的烧结模制件，它的至少一部分是由基于铁的烧结粉末 制成的，该烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁金属锰、铬、硅、钼、钴、 钒、硼、铍、镍和铝，其余为铁以及由制造过程导致的不可避免的杂质。
技术介绍
为了防止当用水和油淬冷金属部件时的畸变和变形，专利说明书DE 112004001875T5提出了一种生产薄的单体部件的方法，该方法包括步骤加热该薄的单体 部件，随后使用压制模具作为冷却该薄的单体部件的工具使该薄的单体部件经受淬冷和 恒温处理。这优选用于生产含有至少0.4重量％碳的钢部件。恒温条件引起将晶体组织 (pattern structure)转变为贝氏体组织的反应。所用的钢是含镍的S53C钢以及基于具 有改良淬冷性能的组成并且能够通过缓慢冷却获得足够硬度的钢，并且这种钢含有0. 7重 量％碳、1重量％硅、0. 6重量％锰、1. 5重量％铬和0. 3重量％钼。该DE-T5还描述了一种 基于连续淬冷产生马氏体的工艺，但其随后的步骤是在150°C下加热120分钟。根据DE-T5 所给出的说明，优选贝氏体组织的原因是需要较短的淬冷，这在无需进行加热步骤的情况 下导致所需的韧性并且防止任何长期的尺寸改变。DE-T5中所描述的方法的缺点在于要 么一旦部件硬化则必须对压制模具进行空气冷却持续较长的时段，要么必须加热实际的模 制件，从而带来生产和加工模制件的额外费用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种生产硬化、烧结的精密部件的方法，以及通过该方法生 产的烧结部件。本专利技术使用上述的方法实现了这个目的，其中烧结粉末中的非铁金属的比例选自 具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且烧结粉末被几乎完全烧结成奥氏体组 织，并且通过使钢模制件经受机械压力发生硬化从而使其从奥氏体组织至少部分地转变为 马氏体组织，此外本专利技术在于一种烧结模制件，其中烧结粉末中的所述至少一种非铁金属 的总比例选自具有1重量％的下限和60重量％的上限的范围，并且模制件本体至少在表面 或者在接近表面的区域或者在表面区域中具有由高压力引起的反应所得的马氏体组织。生产高精度烧结部件的方法通常包括并不涉及材料去除的修整步骤，例如定型(calibration)。为此，将这些烧结部件放入定型模中并且在压力下加工以获得最终形状。 本专利技术的方法在这方面提供的优点在于，在这个定型处理期间表面硬化与这种机械转变同 时发生，从而在该处理工序中不需要另外的硬化步骤。如果使部件在硬化步骤期间另外经受温度也是有利的，从而防止发生不期望的再结晶。一方面由于较短的周期时间以及另一 方面由于降低的处理温度，还可以获得另外的成本优势。此外，当压模或模具经受机械载 荷(特别是压力)时不必对其中发生这种到马氏体组织的转变的压模或模具进行回火或冷 却，因为在由于部件表面抵靠模具表面的任何情形中部件不能变形。这意味着本专利技术的方 法还可用于生产具有复杂几何形状的烧结部件而不发生部件畸变的任何风险。具体实施例方式铁基烧结粉末中的所述至少一种非铁金属的总比例还可以选自具有5重量％的 下限和55重量％的上限的范围，或者可选自具有18重量％的下限和27重量％的上限的范 围。 为了加速马氏体反应，可通过以如下条件操作来施加机械载荷对应于各材料的 压力阈值的-10%和最大耐压性的范围的压力(依照DIN 50106测量)，和/或如果烧结模 制件在冷态下经受压力则温度选自下限为20°C (室温)且上限为180°C的范围，或者如果 烧结模制件经受压力并伴随加热则温度选自下限为180°C且上限为550°C的范围。这进一 步减少周期时间并因此提高生产率。烧结部件能够经受机械载荷时的压力可具体选自如下范围下限对应于各材料 的压力阈值的-10%的压力且上限对应于该压力阈值的+30%的压力(依照DIN 50106测 量)，或者选自如下范围下限对应于各材料的压力阈值的的压力且上限对应于该压 力阈值的+20%的压力(依照DIN 50106测量)。在冷态下施加机械载荷的过程期间，温度还可具体选自如下范围下限为40°C且 上限为150°C，或者选自如下范围下限为60°C且上限为100°C。伴随加热施加机械载荷的过程期间，温度可选自如下范围下限为200°C且上限 为500°C，或者选自如下范围下限为250°C且上限为350°C。在该方法的一种变体中，向烧结过程的还原性气氛中添加渗碳气体，或者使用渗 碳气体作为还原性气氛。这使得生坯的至少表层区域中的碳含量在烧结期间增加，这有益 于随后的马氏体形成。在这方面，以两阶段进行烧结过程可以是有利的，即以如下形式的烧结称为预烧 结的阶段，其发生在低于第二烧结步骤温度的温度下；随后是称为高温烧结的阶段。这使 得能够实现较高的碳含量，而没有在硬化反应期间发生脆性开裂的风险，从而通常能够赋 予烧结部件更大的强度。相应地，预烧结期间所用的温度可例如选自如下范围下限为第 二烧结步骤温度的60%且上限为该温度的80%。例如，可在选自如下范围的温度进行预 烧结下限为600°C且上限为1000°C，以及可在选自如下范围的温度进行高温烧结下限为 1100°C 且上限为 1450°C。在本专利技术方法的又一种变体中，制成的钢模制件(至少在芯部)具有最大7. 3g/ cm3的密度。这使得钢模制件的性质被优化，因为在芯部存在一定的残余弹性，而因硬化反 应赋予表层区域适当的机械强度。此外，钢模制件的重量可减小。表层区域是指延伸到部 件0. 5mm深度的区域。为了提高碳的比例，作为渗碳气体的替代物或者除渗碳气体之外向烧结粉末添 加一定比例的石墨是有利的，并且该比例选自如下范围下限为0. 1重量％且上限为5重量％。这同样有利于至少在接近表面的区域中产生至少几乎完全马氏体形成的过程。特别地，石墨的比例也可选自如下范围下限为0. 1重量％且上限为3重量％，或 者选自如下范围下限为0. 5重量％且上限为2重量％。为了在生坯中获得更高的密度，如果向铁基粉末中添加至多8重量％的压制剂和 /或至多2重量％的粘结剂，特别是有机粘结剂，那么是有利的。这还实现了在烧结部件中 获得较高的孔隙率，因为在烧结和预烧结期间这些试剂被烧掉，这使得随后在定型期间的 压实更容易。特别地，这使得更容易将本质上难以压制的烧结粉末进行压制，特别是含铬的 钢粉末。试剂总量大于10重量％时，孔隙率可能变得过高，这可能在某些情形中导致最终 烧结部件的较低的终密度。可对压制剂的比例进行具体选择，使得其为至多2. 5重量％或至多1. 5重量％，并 且粘结剂的比例可为至多0. 75重量％或至多0. 5重量％。一方面为了降低成本，且另一方面为了优化性能并产生性能与 所用原材料相反的 烧结部件，该方法可以按如下方式进行将另外的烧结粉末放入模具中并使该烧结粉末与 铁基烧结粉末共同压实；或者以该方法的另一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用铁基烧结粉末制备钢模制件的方法，所述烧结粉末含有选自包含下列元素的组中的至少一种非铁的金属：Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｖ，Ｂ，Ｂｅ，Ｎｉ和Ａｌ，其余是Ｆｅ和来自制造过程的不可避免的杂质，所述方法包括步骤：制备烧结粉末，压实该烧结粉末以在模具中产生生坯，在还原性气氛下烧结该生坯，和然后将其冷却并硬化，其特征在于烧结粉末中的非铁金属的总比例选自具有１重量％的下限和６０重量％的上限的范围，并且烧结粉末被烧结到至少几乎完全为奥氏体组织，并且通过使钢模制件经受机械载荷发生硬化从而使奥氏体组织至少部分地转变为马氏体组织。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G卡尔斯，G斯特逖纳，
申请(专利权)人：米巴烧结奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]