[发明专利]生产钢模制件的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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℃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。

发明内容

本发明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。

本发明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，此外本发明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。本发明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。这意味着本发明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℃(室温)且上限为180℃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℃且上限为550℃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-5％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℃且上限为150℃，或者选自如下范围：下限为60℃且上限为100℃。