Die martensitischen Edelstähle 440B und 440C werden üblicherweise bei der MIM-Herstellung verwendet, haben jedoch einen sehr engen Temperaturbereich für das Sintern in MIM fabrication der flüssigen Phase und es kommt zu mehr fehlerhaften Produkten wie Verformung und lokalem Kollaps während des Sinterns. In diesem Artikel erfanden die Autoren einen verbesserten martensitischen Edelstahl 440C, ein Material, das die oben genannten Probleme effektiv lösen kann.
一Hintergrund: Hohe Anforderungen an Härte und Korrosionsbeständigkeit
schränken die Auswahl an MIM-Materialien ein
MIM-Teile, die in Handwerkzeugen, Schneid- und Schleifwerkzeugen (wie Messern, Rasiermessern, chirurgischen Werkzeugen), Kleinteilen (wie Handyteilen) und Benzindüsenteilen in Automobilmotoren usw. verwendet werden, erfordern normalerweise Materialien mit einer Härte von mehr als 55 HRC, sowie eine gewisse Korrosionsbeständigkeit.
Es gibt relativ wenige Materialien, die diese Eigenschaften im MIM-Verfahren erfüllen können. Normalerweise wird martensitischer Edelstahl 440B und 440C verwendet. Allerdings sind diese Materialien schwer zu sintern; Der Temperaturbereich beim Flüssigphasensintern ist sehr eng, was zu einer ungleichmäßigen Dichteverteilung im selben Sinterofen, großen Schwankungen bei der Dimensionsschrumpfung sowie teilweisem Schmelzen und Kollabieren des Teils führt.
Abbildung: MIM-Produkte – Skalpellgriff
Um die Verformung sowie den teilweisen Zusammenbruch zu reduzieren, werden 440B und 440C normalerweise durch Festphasensintern MIM parts auf eine mittlere Dichte mit geschlossenen Poren gesintert und dann durch heißisostatisches Pressen ohne Matrize verdichtet. Der zusätzliche Prozess trägt erheblich zu den gesamten Herstellungskosten bei.
Hinweis: HRC ist die Härte, die bei Verwendung einer Belastung von 150 kg und einem 120°-Diamantkegel-Eindringkörper für extrem harte Materialien erreicht wird. Je flacher die Vertiefung, desto höher der HR-Wert und desto härter das Material.
二Modifizierter Edelstahl 440C-Nb
Es ist ein modifizierter martensitischer Edelstahl, „440C-Nb“, entstanden, und diese Legierung weist ein breiteres Sinterfenster auf. Ein Vergleich der Zusammensetzung dieser Legierung und des standardmäßigen martensitischen Edelstahls der Serie 440 ist in dargestellt
Tabelle 1: 440C-NbVergleich mit standardmäßigem martensitischem Edelstahl
Das 40C-Nb-System ergibt ein Sinterfenster mit einer Breite von etwa 25 °C (Temperaturbereich definiert als Sinterdichte von nicht weniger als 7,63 g/cm³, ohne dass es zu Absacken und teilweisem Schmelzen kommt). Dieser Temperaturbereich ist für standardmäßige industrielle Sinteröfen, sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich, relativ einfach zu erreichen.
• 三Warum hat 440C-Nb ein breiteres Sinterfenster?
Während des Sinterns bei 440 °C (1,0 % C) traten die folgenden eutektischen Reaktionen auf, wenn die Temperatur die Festphasenlinientemperatur von 1285 °C überstieg:
γ+ M7C3⇄Flüssige Phase
Die eutektische Reaktion führte zur sofortigen Bildung von 7,5 % der flüssigen Phase. Die Menge an flüssiger Phase nahm mit steigender Temperatur zu: Bei 1289 °C betrug die Menge an flüssiger Phase 10,5 % und bei 1294 °C erreichte sie 12,6 %.
Abbildung: Temperatur-Flüssigkeitsphasengehalt-Vergleich zwischen 440 °C (1 % C) und 440 °C-Nb (1,2 % C)
Dementsprechend beträgt die Temperatur der Festphasenleitung im 440C-Nb-System (1,2 % C) 1281 °C und liegt damit nur wenig unter 440 °C. Wenn die Temperatur die Festphasenlinie überschreitet, werden nur 4 % der flüssigen Phase gebildet, und wenn die Temperatur weiter auf 1294 °C ansteigt, bleibt der Anteil der flüssigen Phase bei 4 % (aufgrund der Anwesenheit von NbC, a große Mengen an C werden in Form von NbC fixiert und die eutektische Flüssigphasenreaktion γ + M7C3⇄ wird unterdrückt. Wenn die Temperatur auf 1350 °C erhöht wird und an diesem Punkt die Temperatur der Flüssigphasenleitung von 70 °C überschritten wird, bleibt der Flüssigphasengehalt von 440 C-Nb unter 440 °C.
Dies erklärt gut das Problem, das beim Sintern bei 440 °C auftritt: Die Menge der flüssigen Phase, die durch geringfügige Temperaturänderungen an verschiedenen Stellen im Sinterofen oder sogar an verschiedenen Stellen im selben Teil erzeugt wird, variiert. Bei 440C-Nb ist die Menge an flüssiger Phase sogar noch geringer und nimmt mit zunehmender Temperatur nicht stark zu, so dass solche Probleme selten auftreten.
Alles in allem kann dieses neue Material als Material mit hoher Härte und hoher Korrosionsbeständigkeit, die im MIM-Prozess erforderlich sind, gute Dienste leisten.