Oberflächenverdichten und -legieren während des Sinterns von Eisenbasis-Pulverpresslingen

Abstract

Sinterkörper auf der Basis Cr-Mo- und Mo-vorlegierter Pulver wurden niederdruck-gasaufgekohlt und dann nachgesintert. Hier zeigte sich, dass vor allem mit überkohlten Cr-Mo-Stählen mittlerer Dichte fast vollständige Oberflächenverdichtung erreicht werden kann, sofern Porosität, Kohlungsgrad, Sintertemperatur und Aufheizrate gut aufeinander abgestimmt werden. Dieses Verfahren könnte in der industriellen Praxis dadurch realisiert werden, dass in einem modularen Sinterofen die Rückkohlzone vor der Hochtemperatur-Sinterzone angeordnet wird. Wurde der Kohlenstoff nicht durch Aufkohlung, sondern durch Aufbringen von Graphit auf die Oberfläche eingebracht, waren die Resultate sehr viel schlechter; offenbar ist für gute Gleichmäßigkeit der Verdichtung auch eine ausreichend gleichmäßige Verteilung des C schon vor der Sinterung erforderlich.<br />Als weiterer Sinteraktivator wurde Ni auf die Oberfläche aufgebracht.<br />Stromlos abgeschiedene Ni-Schichten ergaben eine deutliche, wenn auch unregelmäßige Verdichtung; diese wird aber durch den mitabgeschiedenen Phosphor verursacht und nicht durch Ni; galvanisch aufgebrachte Rein-Ni-Schichten hatten deshalb auch keinerlei Effekt.<br />Deshalb wurde in der Folge die aktivierende Wirkung des P untersucht, indem Phosphor auf verschiedenen Wegen auf bzw. in die Oberfläche eingebracht wurde. Phosphatierung mit Mn- bzw. Zn-Phosphatbädern ergab unter geeigneten Bedingungen gute Verdichtung der Oberflächen, wenn auch immer noch Restporen auftraten. Aufbringen von Eisenphosphidpulver war demgegenüber weniger erfolgreich, die Schichten waren sehr unregelmäßig; Ähnliches gilt für festes Eisenphosphat. Etwas aussichtsreicher erscheint die Beschichtung mit rotem Phosphor durch Eintauchen der porösen Körper in eine wässrige Suspension; auch hier ist aber die Gleichmäßigkeit noch nicht ganz befriedigend.<br />Für die Verbesserung der Oberflächenhärte ohne nennenswerten Verdichtungseffekt wurde versucht, die Oberfläche mit Mangan zu legieren. Hier ergaben überraschenderweise die Varianten mit Mn-Transport über die Gasphase trotz des hohen Dampfdrucks von Mn bei den gewählten Sintertemperaturen keine befriedigenden Resultate; dagegen erwies sich das Aufbringen von Mn-Pulver auf die Oberfläche als grundsätzlich aussichtsreich.<br />

PM components of CrMo and Mo prealloyed powders were carburised via a low pressure routine and were sintered afterwards. It has been proofed, that in case of over carburised CrMo-Steels with median density, nearly complete compaction can be reached if porosity, degree of carburisation, sintering temperature and heating rate are well harmonised.<br />This method can be industrially realised, if, in a modular sintering furnace, the recarburising zone is in front of the high temperature sintering area.<br />If carbon was, instead of carburisation with a low pressure routine, brought directly onto the surface of the PM component, results were much worse. It seems that for a even densification a adequate distribution of carbon is essential before sintering. A further sinter activator Ni, which was applied onto the surface. Elektrodeless depositioned Ni proofed to evolve a much more regular densification. This is caused by Phosphorous which is deposited at the same time and not due to the Ni.<br />Pure Ni-layers which were deposited in a galvanic process didn´t show any effect.<br />In the following the activating force of P was researched. The parts were covered in different routines. Phosphortation with Mn- and Zn-phosphate baths showed at appropriate circumstances that good densification was reached although a rest of porosity still existed.<br />Covering with ironphosphid powder was less successful. Layers were very irregular, also in the case when ironphosphate was used. A little better seems the coating with red phosphorus through dunking the samples into a water suspension. Also in this case the regularity is not totally satisfying.<br />For the improvement of the surface without densification, trials were performed, in which the surface shall be alloyed with Manganese. Even so that Manganese has a high vapour pressure it was surprisingly not possible to reach satisfying results through gas phase transportation of Manganese. Covering of the surface with Mn-powder seems promising.