vergleich der eigenschaften von gesinterten und geschmolzenen metallen und metallegierungen

208 Sedlatschek, Das katalytische Verhalten yon K u p f e r p u l v e r 1- Kollold- LZeitschrift:

und darauffolgende Schrumpfung der Oberfl/iche bei tieferen Temperaturen und die gleichen Vor- g~inge bei h~3heren Temperaturen unter haupt- sSchlicher Beteiligung des Gitters, kann auch auf die Erkl~irung der gnderung der Aktivierungs- w~irmen mit der Vorerhitzung angewendet werden. Einer Schrumpfung der Oberfl~iche und des Git- ters entspricht eine Zunahme der Aktivierungs- energie. Schrumpfung der Oberfl~iche bedeutet, dab es sich um Verkleinerungen der Oberfl~iche unfer Stabilisierung handelt, diese Anderungen erfassen dann bei h6heren Temperaturen auch die im Inneren liegenden Gitterbezirke. Die Vor- erhitzung im Ameisens/iuredampf bringt es scheinbar mit sich, dab keine so deutliche Grenze zwischen den Oberfl~ichen- und Gittervorg~ingen auftritt und dab diese Vorg/inge im Gitter bereits bei tieferen Temperaturen eintreten. (Rein qualitativ war tier EinfluB der Vorerhitzung im Ameisens~iuredampf auf die Sinterungsgeschwin- digkeit feststellbar an der Verfestigung der Pul- verproben, die z.B. bei einer Vorerhitzungs- temperatur yon 6000 im Ameisensfiuredampf stark zusamme'ngesintert waren, w/ihrend sie nach der Vorerhitzung im Wasserstoff stafk portis und leicht zerbrechlich erhalten wurden.) D e u t l i c h s i c h t b a r i s t d i e b e s s e r e k a t a - l y t i s c h e W i r k u n g des im A m e i s e n - s / i u r e s t r o m v o r e r h i t z t e n K u p f e r p u l - vers (Fig. 3, Feld a und b). Die Verringerung des Dispersifiitsgrades, feststellbar durch Rtint- genaufnahmen (Auftreten yon Laugeflecken) ab 540 o wirkt sich nicht eindeutig so aus, dab daraus auf eine Anderung der Aktivierungsenergie geschlossen werden kann.

Die Ver~inderung der Zahl tier aktiven Zen- tren mit den oben beschriebenen Kurven zu vergleichen, ist kaum mtiglich, da die Aus- rechnung der Zahl der aktiven Zentren aus den Aktivit~iten nur bei Pr/iparaten erlaubt ist, die eine konstante und wom(iglich ausmeBbare Ober-

fl/iche haben, ein Fall, der bei den pulverftirmJgen Katalysatoren, die im Laufe der Vorerhifzung starke und nicht fiberprfifbare Ver/inderungen ihrer Oberflachengr~JlSe erleiden, nicht gegeben ist.

Zusammenfassung. 1. Es wird der Zerfall yon Ameisens~iure-

dampf an Kupferpulvern verschiedener thermi- scher Vorbehandlung, die im Wasserstoff oder Ameisens~iuredampf durchgeffihrt wurde, untersucht. Es wird eine starke Abh/~ngigkeit der Aktivierungsenergie yon der Vorerhitzung festgestellt, wobei der Verlauf der Aktivierungs- energie zwei Maxima zeigt. Dutch Aufteilung der bei der Vorerhitzung stattfindenden Vorg~inge in solche, die haupts~ichlich die Oberfl~iche des K upferpulvers und in solche, die das Gitter betref- fen, l~ifSt sich das Auftreten dieser beiden Maxima erkl~iren. Die Vorerhitzung in Ameisens~iuredampf verschiebt die Maxima gegeneinander, die Trennung zwischen Oberfl~ichen und Gittervor- g/ingen wird undeutlicher. Der Ameisens~iuredampf als Atmosph~ire, in tier die Vorerhitzung statt- findet, verbessert die katalytischen Eigenschaften des Kupferpulvers dem Zerfall des Ameisens~iuredampfes gegenfiber (,,Weichenstellereffekt").

2. Der Zerfall des Ameisens~iuredampfes am gleichen Katalysator ist gut reproduzierbar, nicht so gut reproduzierbar ist die Herstellung yon Kupferpulvern gleicher katalytischer Eigen- schaften; die Reproduzierbarkeit der Aktivie- rungsenergien kann leichter erreicht we.rden als die der Aktivit~iten und der Zahl der aktiven Zentren. Die Aktivierungsenergie des Kupfer- pulvers zeigt eine Abh~ngigkeit davon, wie oft die Zersetzungsversuche an ihm durchgeffihrt werden, wie lange es zwischen den Versuchen gelagert wird, und ob es im Ameisens~iuredampf gelagert wird, so dal~ es w~ihrend der Lagerung arbeiten kann, oder aber in den Zerfallspro- dukten des Ameisens~iuredampfes.

Vergleich tier Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen und Metallegierungen.

Von R. Kies163 und W. Hotop (Reutte/Tirol) .

Die Erzeugung der bekanntesten Werkstoffe der Pulverme'tallurgie, der hochschmelzenden Metalle Wolfram und Molybdfin, tier Sinterhart- metaIle, der gesinterten Kontaktbaustoffe, der por/Ssen Lager und tier Diamantmetallegierungen ist zwangsl~iufig an die Anwendung des Sinter- verfahrens gebunden. Neuerdings treten auch verschiedene Werkstoffe in Erscheinung, die sowohl auf dem Schmelz- als auch auf dem Sinter- wege hergestellt werden, wie z. B. Reinstmetalle

(Eingegangen am 17. Mai 1943)

ffir die Hochvakuumtechnik, Eisen-Aluminium- Nickel-Dauermagnete und einfachere Maschinen- teile aus Eisen bzw. Sfahl (I, 2, 3).

Die physikalischen und mechanischen Eigen- schaften der nut auf dem Sinterwege herstell- baren Werkstoffe werden meistens vorbehaltlos und ohne Kritik yon den Verbrauchern hinge- nommen. Bei den Werkstoffen jedoch, die meistens auf dem Schmelzwege, neuerdings aus bestimmten Grfinden aber in verst~rktem Mage

Band 104 -[ Kieffer und Hotop , E i g e n s c h a f t e n yon g e s i n t e r t e n und g e s c h m o l z e n e n Meta l len 2~9 H. 2/3 (19,~3)..J

auf dem Sinterwege hergestellt werden, liegt es nahe, die Werkstoffeigenschaften der Sinter- metalle mit denen der gleich zusammengesetzten Gu6metalle bzw. (iu61egierungen zu vergleichen.

Man kann immer wieder die Beobachtung machen, dab in weiten Kreisen fiber die mechanischen Eigenschaften yon Sinterwerkstoffen vtillig falsche Vorstellungen herrschen, insbesondere yon solchen Werkstoffen, die sowohl auf dem Sinter- als auch auf dem Schmelzwege erzeugt werden ktinnen. Durch die vorliegende Arbeit soll durch systematische Zusammen- stellung tier wesentlichsten zur Zeit bekannten Prfifdaten ein Teil der Liicke geschlossen werden, die durch starke Verstreuung und ungenfigend straffe Erfassung yon Erfahrungswerten fiber Sinterwerkstoffe entstanden ist. Soweit wie m~g- lich werden auch die Eigenschaften yon gleich zusammengesetzten geschmolzenen Werkstoffen mitgeteilt.

Die physikalischen und mechanischen Eigen- schaften yon Sintermetallen sind weitgehend ,,dichtebestimmt" bzw. ,,porositiitsabhiingig". Wfirde man durch eine Pre6- und Glfihbehand- lung eines Metallpulvers die Dichte des gleichen kompakten Metalls erreichen, so wfirde der Sin- terk~irper im wesentlichen die gleichen Eigen- schaften wie z. B. Zugfestigkeit, Dehnung, Bri- nellhiirte, elektrische Leitf~ihigkeit usw. haben wie das Metall im Ou6zustand. Warden derartige Sinterk~rper mit theoretischer Dichte noch eirler zus~tzlichen Kalt- oder Warmverformung unter- zogen werden, so finderten sich die technologischen Eigenschaften in tier gleichen Weise wie bei der Verformung des Gusses aus dem gleichen Metall. In der Praxis wird aber durch die ,,Ein- fachsinterung", die sich aus der Preg- und an- schlie6enden einmaligen Glfihbebandlung oder Sinterung der Metallpulver zusammensetzt, nur selten eine dem Gul~ ~hnliche Dichte und damit die Eigenschaften des Gusses erzielt. Gewtihnlich erreicht man an Sinterktirpern nur 75--95 Proz. der Dichte des geschmolzenen Metalls. Wenn man aber den mehr oder weniger por~sen Sinterk~rper anschliegend durch Schmieden, Walzen usw. warm verformt, so wird meist sprunghaft schon nach den ersten Bearbeitungsstufen die theoretische Dichte erreicht, und die Eigenschaften des warm verformten Sinterktirpers entsprechen dann meistens vi~llig denen des gewalzten, auf dem Giegwege hergestellten Metalls.

Ffir die Beseitigung des Porosit~tsgrades bzw. ffir die Steigerung der Dichte yon Sinter- ktirpern haben sich in der Pulvermetallurgie im Laufe der Zeit folgende Wege als zweckm~i6ig herausgestellt:

1. Die mehrfache Wiederholung der Kaltpreg- und Sinterbehandlung.

2. Die gleichzeitige Anwendung von Druck und W~irme (,,Heigpressen" oder ,,Drucksintern").

3. Warmnachverdichtung oder Warmkalibrieren des Sinterk~rpers in Matrizen oder Gesenken unter weitgehender Beibehaltung der ursprfinglichen Gestalt der Pregk~rper.

4. Die Anwendung einer meist geringen Menge yon geeigneter flfissiger Phase beim Sintern, gegebenenfalls in Kombination mit den Wegen 1, 2 oder 3.

5. Die schon obenerwiihnte Kalt- oder Warm- verformung der Sinterk~rper durch Schmie- den, H~immern, Walzen und Ziehen unter Verzicht auf die O.estalt des ursprfinglichen Pre6- und Sinterk~rpers.

Die Wege 1 und 3 kommen in Frage ffirdie Herstellung von Massenartikeln wie einfacheren Maschinenteilen aus Sintereisen bzw. Sinterstahl, wenn m~3glichst gute Werte der Festigkeit und Dehnung und infolgeckessen m~iglichst hohe Dichte erwfinscht sind (4, 5). Der Weg 2 spielt bei der Erzeugung yon Hartmetallziehsteinen und massiven Sinterlagern eine Rolle (6, 7). Der Weg 4 wird mit Vorteil bei der Herstellung yon Eisen - Nickel - Alu minium - Sintermagneten be- schritten (8). Der Weg 5 schlieglich ist in der Sintertechnik allgemein im Gebrauch bei der Ver- arbeitung yon Sinterst~iben aus den hochschmelzenden Metallen Wolfram und Molybd~in und aus Reinstmetallen zu Blechen und Driih- ten (1).

Die Dichte bzw. die ihr indirekt proportionale Porosit~it von Sinterktirpern hiingt einerseits yon d~r Korngrtige des Ausgangspulvers, andererseits von den Herstellungsbedingungen der Ktirper wie z. B. dem Pre6druck, der Sintertemperatur und der Sinterzeit ab, und zwar in einer" Weise, die die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen.

Kaltprel3drucke yon 2--10t/cm 2 bewirken gem~il~ Fig. 1 einen steilen Anstieg der Dichte von ca. 40 auf 80--90 Proz. der Dichte des kompakten

~I00

:go f

5 lO 15 20 2ff ,.~0 0

Pressdruc/. /,7 t/crn 2

Fig. 1. Dichte von Mefallpulverpregk6rpern in Abhhngigkeit yore aufgewandten Prel~druck.

Metalls. Eine weitere Drucksteigerung yon 10 auf 30--40 t/cm z bringt nur noch eine verh~iltnis- mfigig geringe Dichtezunahme mit sich. Bei

21.0 Kieffer und Hotop , E i g e n s c h a f t e n yon g e s i n t e r t e n u n d g e s c h m o l z e n e n Meta l l en F Kolloid- LZeitschrift

Pulvern sehr duktiler Metalle, wie z. B. Silber und Gold, werden immerhin schon 97 bis 98 Proz. der theoretischen Dichte bei einem KaltpreBdruck yon ca. 30 t/cm* erzielt. Bei ,,harten Pulvern", beispielsweiseWolfram und Molybd~in, kommt man trotz Anwendung h~chster Drucke fiber 80 Proz. der fheoretischen Dichte nicht hinaus.

fe/n 9rob

Fig. 2 Dichte von Sinterkorpern in Abhfingigkeit yon der KorngroBe.

Bei gegebenem Pregdruck, gegebener Sinter- temperatur und Zeit werden Sinterkbrper um so dichter, je feiner das ve~wendete Ausgangspulver ist (vgl. Fig. 2). Wenn auch unter Umst~inden der Porenraum des KaltpreBk~Jrpers aus Feinstpulver zun~ichst gr~ger ist als bei Orobpulvern, so ist doch der Schrumpf bei der Sinterung des Fein- pulverpregkiJrpers erheblich grUger und damit die erzielte Enddichte wesentlich hi3her.

~/nles,lempepalur T :

Fig. 3. Dichte yon Sinterk6rpern in Abhfingigkeit yon der 8intertemperatur:

a) ungepreBt, b) mittlerer PreBdruck ( ~ 5 t/cm 0 c) sehr hoher PreBdruck (~30t /c l~s) .

Die Wirkung der Sintertemperatur ergibt sich schematisch dargestellt aus Fig. 3. Niedrig gepreBte Pulver zeigen beim Sintern eine st~irkere Schrumpfneigung als h~her v.erdichtete. Extrem hoch verdichtete PreBlinge erleiden beim Sintern h~iufig einen geringffigigen Dichteabfall dutch Schwellungen (Gasausbrfiche, Oxydreste usw.), der selbstverstiindlich urn so kleiner ist, je reiner das Ausgangspulver ist.

Die Fig. 4 lehrt, dab es ffir die Sinterpraxis am wirtschaftlichsten ist, eine hohe Sinter- temperatur zu wtihlen, da bei mittleren Sinter- temperaturen eine zu lange Sinterzeit zur Er- zielung einer gewfinschten Dichte notwendig ist.

Da, wie schon erwfihnt, die physikalischen und mechanischen Eigenschaften yon Sinter-

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Fig. 4. Abhtingigkeit der Dichte yon Sinterk6rpern yon tier Sinterzeit :

a) mittlere Sintertemperatur ( -~50 Proz. Sin), b) hohe Sintertemperatur ( ~ 9 0 Proz. Sm).

k~irpern dichtebestimmt sind, seien an Hand der Fig. 5--7 die Zugfestigkeit, Brinellhfirte und der spezifische elektrische Widerstand in Ab- Mingigkeit yore erreichten Dichtegrad dargestellt.

Die Zugfestigkeit und Dehnung yon Kalt- preBlingen nimmt erst bei sehr hohen Dichte- werten (95--97 Proz. der theoretischen Dichte) meBbare GrtiBen an (vgl. Fig. 5). Aber auch sehr hoch gesinterte K~rper n~ihern sich erst bei mindestens 95 Proz. Raumerfflllung - - dann aber sehr schnell - - den Festigkeitswerten des geschmolzenen Metalls.

Die Brinellhfirte (Fig. 6) ist die einzige Eigen- schaft, in der PulverpregkUrper das gd~schmolzene Metal1 fibertreffen. Besonders bei sehr hohen KaltpreBdrucken dfirfte eine ganz erhebliche Kaltverformung der einzelnen Pulverteilchen

/

N gO 70 8O 90 100 % Dichle /n ~ de~ kompakten Ple/~'llm

Fig. 5. Zugfestigkeit und Dehnung yon Sinterkorpern in Ab- hangigkeit yon der Dichte:

a) ungesintert, b) mittlere 8intertemperatur ( ~ 5 0 Proz. Sin), c) hohe Sintertemperatur (~.J 90 Proz. Sin).

306

g.er

gO 70 8O 9O 100 /)i~h/e i~s ~ des kompok/en Helull~

Fig. 6 Brinellhiirte yon Sinterk6rpern in Abh~ingigkeit yon der Dichte :

a) ungesintert, b) mittlere Sintertemperatur ( ~ 5 0 Proz. Sm), c) hohe Sintertemperatur ( ~ 9 0 Proz. Sin).

J

Band 104 -] Kieffer und Hotop , E i g e n s c h a f t e n von g e s i n t e r t e n und g e s c h m o l z e n e n Meta l l en 211 H. 2]3 (1943)1

1oo

,9o

8o

.~ qO

~,~o %20

~ m

0 /

SO 6'O 70 80 ~0 100 % D/ch~ in % des kompoklen Me/zTIIs

Fig. 7. Spez, elektrischer Widerstand in Abh~ngigkeit yon der Dichte (dargestellt am Beispiel des Nickels):

a) gesjntert bei 300 ~ b) gesintert bei 650 G, c) gesintert bei 1300%

vorliegen, so dab die ungesinterten PreBk6rper in ihrer H~irte den Ougki3rper um das Zwei- bis Dreifache fibertreffen. Bei hohen Sintertempera- turen werden die hoch kaltverformten Kristallite wieder entfestigt, und es stellt sich bei ihnen praktisch die H~irte des Gusses ein.

Besonders aufschluBreich ist die Betrachtung des spezifischen elektrischen Widerstandes in Abh~ingigkeit vom erreichten Dichtegrad und von der angewandten Sintertemperatur. In Fig. 7 sind diese Beziehungen am Beispiel des Sinter- nickels nach Untersuchungen yon G. G ru be und H. Schlecht (9) dargestellt. Je htiher der Porch- grad der Sinterktirper, um so hiJher ist selbstver- st~indlich der spezifische elektrische Widerstand. Abet selbst bei gleicher Dichte weichen die Sinter- kiJrper, die man bei verschieden hoher $intertemperatur bekommt, in ihrem spezifischen elektris'chen Widerstand ganz erheblich vonein- ander ab (vgl. fn Fig. 7 die Sinterktirper mit 60 Proz. theoretischer Dichte, gesintert bei 300, 650 und 1300 ~ C). Bei niedriger Sintertempera- tur sind die stets auf den Pulverteilchen vor- handenen Gas- und Oxydh~iute noch nicht ent- fernt. Je h~her die erreichte Dichte, um so kleiner wird der spezifische elektrische Widerstand. Im Falle des Nickels unterscheiden sich die bei 13000 C gesinterten Proben bezfiglich ihres spezifischen elektrischen Widerstandes vom reinsten Schrnelznickel nur noch um 11 Proz.

Die an den Fig. 1 bis 7 erl~iuterten Gesetz- m~Bigkeiten seien nunmehr durch eingehende Zahlenunterlagen fiber die wichtigsten Sinter- werkstoffe erg~inzt. Diese Besprechung ftihrt fiber die hochschmelzenden MetaIle (Wolfram, Molybd~in usw.), die selteneren Metalle (Titan, Zirkon usw.), tiber Kupfer und die Edelmetalle Silber, Gold und Platin zu den Eisenmetallen,

wozu auch GuBeisen und Stahl gerechnet werden, um schlieglich mit zwei Beispielen gesinterter Legierungen (Sinterhartmetalle und Sinterma- gnete) zu schliegen.

A. Hochschmelzende Metalle (Wolfram, Molybd~in, Tantal, Niob). Die Eigenschaften der hochschrrr6lzenden

MetaIIe Wolfram, Molybd~in, Tantal und Niob sind wegen der zwangsl~iufigen Herstellung dieser Metalle aus Metallpulvern fast ausschlieBlich an gesinterten Materialien festgestellt worden. Von den vier genannten Metallen wurde lediglich das Tantal mit Erfolg im Vakuumlichtbogen durch Niederschmelzen von Elektroden aus gesintertem Tantalpulver in duktile Form fibergeffihrt; leider sind die physikalischen und mechanischen Eigen- schaften des geschmolzenen Tantals nicht ver- i3ffentlicht worden. Es wird nur im Schrifttuni erw~ihnt, dab Bleche aus kaltverformtem geschmolzenen und kaltverformtem gesinterten Tantal weitgehend gleiche Eigenschaften haben sollen. Tabelle I vermittelt einen Uberblick fiber die in diesem Zusammenhang interessierenden Eigenschaften der MetaIle Wolfram, Molybd~in, Tantal und Niob. Hervorstechend sind bei ihnen der hohe Schmelzpunkt, die verh~iltnism~iBig hohe H~rte und Zugfestigkeit sowie die hohe Warmfestigkeit, die fast um Gr~SBenordnungen h~her liegt al~ die der besten warmfesten St~hle.

Wie schon angedeutet, wurden die Eigen- schaften der vier genannten Metalle in geschmolzenem Zustand bisher nicht bekannt. Die Ta- belle I enth~ilt daher lediglich die Brinellhiirte von im Lichtbogen unter Wasserstoff geschmolzenem Sinterwolfram bzw. Sintermolybd~in nach eigenen Uhtersuchungen.

B. Sel tenere Metalle (Titan, Zirkon, Thorium, Vanadin, Chrom, Utah). Die Metalle Titan, Zirkon, Thorium, Vanadin

und Chrom lassen sich in duktiler Form entweder nach dem ,,Aufwachsverfahren" (10) oder auf dem Sinterwege (11) gewinnen. Die geschmolzenen Metalle dagegen sind infolge von Verun- reinigungen, die racist aus den zum Schmelzen benutzten Tiegeln oder aus dem verwandten Schutzgas stammen, hart, sprtide und unver- formbar. Eine Ausnahme macht lediglich das Uran, das, aus Uranpulver erschmolzen, weit duktiler ist als im gesinterten Zustand. Titan und Zirkon verlieren ihre Bildsamkeit durch Auf- nahme sehon-geringer Mengen yon Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff usw. Thoriummetall dagegen bleibt auch bei Vorhandensein geringer Oxydmengen duktil, da Thorium im Gegensatz

212 Kieffer und Hotop, E i g e n s c h a f t e n yon ges in ter ten und g e s c h m o l z e n e n Meta l len F Kolloid- [ Z e i t s c h r i f t

T a b e l l e I. "Eigenschaften der hochschmelzenden

Eigenschaften

Dichte (g/cm 8)

Schmelzpuvkt (~ Gittertyp

Zugfestigkeit (kg/mm 2) und zugeh/Jrige Deh- nung (Proz.)

bei 200

Streckgrenze (kg/mm ~)

Warmfestigkeit (kg/mm 2) und zugeh6rige Deh- nung (Proz.) Brinellh~irte

(kg/mm ~)

Wolf ram I Molybd~n J

vorgesintert bis etwa 1500o= 10,0--13,0 hochgesintert bis 3000~ 16,5--17,5 geh~immert = 18,0--19,0 gezogen = 19,0--19,3 3400 4- 50 kubisch-raumzentriert, Gitterparameter = 3,158 A

hochgesintertes Formstfick 13 - - geh~immerter Stab 35--150 - - gezogener Draht 1,0 mm ~ 180 1--4 gezogener Draht 0,5 mm ~ 200 1--4 gezogener Draht 0,2 mm ~ 250 1 4 gezogener Draht 0,1 mm ~ 300 1-M~ gezogener Draht 0,02 mm ~ 4 0 0 ~ 1 5 - - Draht ausgeglfht (rekr.) 110 0 Einkristalldraht unverformt

(Th-haltig) etwa 110 etwa 20 Einkristalldraht verformt

(Th-haltig) bis 180

geglfiht (Draht 0,5--1 mm ~) 72--83 ungegluht (Draht 0,5--1 mm ~) 150

2--3 5 6

n.b.

4000 (Draht 0,6 mm ~) 120--160 8000 (Draht 0,6 mm ~) 80--100

1200 o (Draht 0,6 mm ~) 40--60 1800 ~ (Draht 0,6 mm ~) 10--30 gesintert: Sinterstab 18 mm 4 kt. geh~immerter Stab 5 mm

Elastizit~itsmodul (kg/mm ~)

n. b. = nicht bestimmt.

zu beispielsweise Titan und Zirkon keine L~islich- keit ffir alas eigene Oxyd aufweist. Die Duktilitfit des Chroms wird besonders dutch Sauerstoff und Kohlenstoff beeintr/ichtigt. Das in Beryllium- oxyd- oder Thoriumoxydtiegeln umgeschmolzene Sinteruran ist sehr duktil und tiefziehf~ihig. Die yon den aufgef0hrten Metallen bisher bestimmten Eigenschaften sind in Tabelle II vereinigt.

C. N u p f e r und die E d e l m e t a l l e S i lbe r , Gold und P l a t i n .

1. K u p f e r . Die reinen Metalle der Kupfer- gruppe des periodischen Systems der Elemente Kupfer, Silber und Gold sind sowohl im geschmolzenen als auch im gesinterten Zustand eingehend untersucht worden (11). Wenn auch keines tier gesinterten Metalle bislang technisehe Bedeutung erlangt hat, so hat doch die Er- forschung insbesondere des Sinterkupfers erheblich zur Aufklfirung der Vorgfinge beim Sintern beigetragen.

200--250 ~350--400

"geschmolzen: (im Liohtbogen unter Wasserstoff)

260--300 41 500

gepreBt, ungesintert gesintert bei etwa 1800~2000 o geh~immert gezogen 2630 4- 500

kubisch-raumzentriert, Gitterparameter = 3,140 A gezogener Draht 1,20 mm gezogener Draht- 0,4 mm gezogener Draht 0,05 mm ausgeglfihter Draht 1,25 mm ausgeglfihter Draht 0,4 mm ausgeglfihter Draht 0,03 mm Mo-Einkristall

ungeglfiht / geglfiht ~ 0,1---0,5 mm

200 o (Draht 0,6 mm ~) 4000 (Draht 0,6 mm ~) 800 o (Draht 0,6 mm ~)

1200 o (Draht 0,6 mm ~)

gesintert: Sinterstab 18 mm 4 kt. geschmiedeter Stab 8 mm 4 kt. Blech 2 mm stark Blech 1 mm stark geschmolzen: (im Lichtbogen unter Wasserstoff)

33 600

In Tabelle I t l sind die Eigenschaftswerte von geschmolzenem und gesintertem Kupfer nach verschiedenen Verarbeitungsstufen einander ge- genfibergestellt. Vergleicht man in dieser Tabelle die physikalischen und mechanischen Eigen- schaften yon geschmolzenem und gesintertem Kupfer (Nr. 1--4: Werte far geschmolzenes Kupfer; Nr. 5 und 6: Werte far gesintertes Kupfer), so fallen gri3Bere Unterschiede ins Auge, falls man zum Vergleich einen gepregten und anschlieBend lediglich gesinterten Werkstoff her- anzieht. Insbesondere die mechanischen Eigen- schaften, vornehmlich die Bruchdehnung, sind beim gesinterten Werkstoff dem geschmolzenen gegenfiber unterwertig. Heiggepregtes Kupfer (Nr. 7 und 8) erreicht schon weifgehend die Eigenschaften von Kupfer im GuBzustand und fibertrifft sie sogar bet gewissen Grtigen, beispielsweise in der H[irte und Zugfestigkeit. Zwischen dem geschmolzenen und gesinterten Kupfer ver- bleibt praktisch kein Unterschied, wenn man den

Band 104 q Kieffer und Hotop, E i g e n s c h a f t e n yon ge s in t e r t en und geschmolzenen Meta l l en 213 H. 2/3 (1943)J

Metalle Wolfram, Mol

6,i-- 6,3 : 9,2-- 9,4

9,7--10,0 = 10,0--10,3

100--120 2--5 150--170 2 ~ 180--250 2--5 80--100 10--20 80--120 10--25 80--120 20--30

etwa 35 etwa 30

40--60

80--100 4--5 60---70 4--5 50--60 4--5 20--30 5--6

150--160 200--230 240---250 250--255

160--200

rbdfin, Tantal und Niob.

Tanta l

16,65

2900 ~ 100 kubisch-raumzentriert, Gitterparameter = 3,298 A bearbeitet 90--120 weichgeglfiht 35--50

2--3 10--15

8,58

Niob

m

gesintert: Sinterstab ,, 40--60 Blech, ungegltiht 150---200 Blech, geghiht 70--120

geschmolzen : n.b.

18 800

2500--2550

kubisch-raumzentriert, Gitterparameter = 3,294 ~, bearbeitet 60 weichgegltiht 30

_ r

2 10

gesintert: . bearbeit[t, ungeglfiht 200--250

gegltiht n.b.

geschmolzen: n.b.

n.b.

kalt- oder heiggepregten SinterkSrper einer genfigend grfindlichen spanlosen Verformung dutch Schmieden, Walzen usw. bei erhShter Tempera- tur unterzieht (Nr. 9 und 10). So ergibt sich eine praktisch vollkommene Ubereinstimmung der Eigenschaften zwischen den Sinterk~irpern 9 und 10 und den SchmelzkSrpern 2 und 3. Wfirde man die heifigepreBten KupferkSrper Nr. 7 und 8 bei 800--9000 C weichgltihen, so erhielte man Eigen- schaften, wie sie geschmolzenes Kupfer unter Nr. 2 aufweist.

2. S i lber . Aus reinstem Silberpulver lassen sich verh~iltnism/igig leicht Stiibe mit guten Walz-, Schmiede- und Zieheigenschaften sintern. Durch eine nachtfiigliche Verformung gelangt man auch bei den SilbersinterkSrpern zu Eigen- schaften, die denen des geschmolzenen Werk- stoffes weitg.ehend entsprechen. Tabelle IV ent- hiilt die Eigenschaften yon geschmolzenem ufld gesintertem Silber in verschiedenen Bearbeitungs- zust~inden. Bei Silberkaltpregktirpern fiillt die

hervorragende Verdichtbarkeit des Silbers auf. Schon bei einem Prel~druck yon 10 t/cm = wird an dem Kaltpregling fast 99,5 Proz. der theoretischen Dichfe erreicht (vgl. Nr. 5). Unabh~ingig vom aufgewandten PreBdruck f/illt die Dichte yon SilberpregkSrpern bei der Sinterung bei 600--8000 C infolge yon Gasausbrfichen (Schwel- lung i) ab, und zwar um so ausgepr~igter, je hSher der aufgewandte Kaltprel~druck ist. Aus sehr feinem Silberpulver mit einem Kaltpregdruck yon 2 t/cm = hergestellte PregkSrper lassen sich bei 'Temperaturen zwischen 400 und 600 ~ C zu hervorragend duktilen St~iben verarbeiten (vgl. Nr. 6).

Stranggepregtes Sintersilber, das zus~itzlich kaltverformt und anschlieBend geglfiht wird, zeigt praktisch die gleichen Eigenschaften wie geschmolzenes Silber, wenn man yon der etwas geringeren Dehnung bei allerdings auch etwas grSgerer Festigkeit absieht.

3. Gold. Auch SinterkSrper aus Gold haben

214 Kieffer und Hotop, Eigenschaften von gesinterten und geschmolzenen Metallen F Kolloid- LZeltschrift

T a be l l e II. Eigenschaften der nach verschiedenen Verfahren hergestellten selteneren Metalle Titan, Zirkon, Thorium, Vanadin, Chrom und Uran.

Brinellh~irte in kg/mm ~

Lfd. Nr.

[ Metall

Titan Zirkoll

Thorium

Vanadin Chrom Uran

Dichte

g/cm ~

4,45 2000 6,49 2130

11,7 1827

6,0 1700 7,5 1950

18,9 A690

Sm~Zugfestigkeit

o C ! kg/mm ~

n.b. n.b.

(0,1 2 2 D r a h f ) n.b.

(ge t) n.b. . . ~ 70--90

n.b. [ 200

geschmolzen weich- kalt- geglfiht verfestigt

ll.b. ll.b.

ll.b.

n.b. 144 250

nach dem Aufwachsverfahrell weich- kalt- g e g i a h t verfestigt

120--160 I 190--210 50--60 80-- 100

n.b. n.b.

n.b. 260 ll.b. n.b. ll.b. n.b.

gesinte~ weich- kalf- geglfiht verfestigt

210 260 n.b. n.b.

40---54 110--150

n.b. 360 150 n.b. n.b. n.b,

T a b e l l e I I I . Eigenschaften yon geschmolzenen und gesinterten KupferkSrpern.

Lfd. Nr.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Bearbeitungszustand des Werkstoffes

geschmolzen

geschmolzen, geschmiedet, gewalzt, weichgeglfiht

geschmolzell kaltgewalzt (80 Proz.)

geschmolzen stark kalfverformt (99 Proz.)

kaltgepreBt (6 t /cm ~) gesilltert (600 o)

kaltgepreBt (30 t /cm ~) gesintert (600 ~ heiBgepreBt (8 t/cm2; 300 ~ heil~gepregt (15 t/cm2; 400 G)

kaltgepregf (3 t /cm ~) gesinfert (900o), 90 Proz. warmverformt, geglfiht kaltgepregf (3 t /cm ~) gesintert (900~ warmge- schmiedef, 50 Proz. kaltverformt

Dichte

g/cm ~

8,9

8,93

8,93

8,93

7,9

6,9 - - 7,0

8,9

8,9

8,9 - - 8,93

8,9 - - 8,93

ebenso wie das auf dem Sinterwege hergestellte Kupfer ulld Silber lediglieh aus wissenschaft- lichen Gr~inden Beaehtung erfahrell. Das P reg- und Sinterverhalten von Goldpulver /ihnelt sehr stark dem Verhaltell yon Silberpulver. In Ta- belle V sind die Eigenschaften von geschmolzenem, gesintertem und heiggepregtem Gold mit- einander in Vergleich gesetzt. Bemerkenswert ist die hohe H/irte der mit 30 t / cm ~ gepreBtell und anscbliegend bei 2000 C gesinterten Proben. Noch auffallender ist die Hfirte der bei 200 ~ C mit 15 t / cm 2 heiggepreBten SinterkSrper. Es ist sehr wahrscheilllieh, dab diese abllorm hohen

BrillellMrte kg/mm ~

40---50

>5O

100--110

110--120

45

<4O

100--I10

120--150

40--50

100--110

Zugfestigkeit kg/mm 2

15--20

20~24

44

53

14--16

n .b .

25--30

30--35

20--25

35--40

Dehnung

Proz.

1 5 - - 2 5

<38

10--12

3

3-M

2--3

10--20

ll.b.

elekfrische Leitf~ihigkeif

m Ohm mm 2

55--57

57--59

55--57

55--57

32--36

20--25

n . b .

57~59

< 35 59--62

10--12 55--57

H~irfewerte mit der Art des verwandten Gold- pulvers zusammenh/ingen. T r z e b i a t o w s k i (12), der die einschlfigigen Untersuchungen durch- ffihrte, stellte das yon ihm verwendete Gold- pulver durch F~illung mit alkalischem Wasser- stoffsuperoxyd aus Ooldehlorwasserstoffs/iure und anschliegender Reduktion her. Das auf diese Art und Weise erhaltene Goldpulver war yon fiuger- ster Feinheit und dfirfte noch kleinere Mengell an Alkalien enthalten haben.

Man kann als sicher annehmen, dab Gold- sinterkSrper, die man durch Schmiedell, Hfim- mern und Walzen weiterverformt, in ihren Eigen-

Band 104 -1 Kieffer und Hotop, Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen 215 H. 2/3 (194a)I

T a b e l l e IV. Eigenschaften von geschmolzenen und gesinterten SilberkSrpern.

Lfd. Bearbeifungszllstand des Werkstoffes Dichte Brinellh~irte Zugfestigkeit Dehnung Nr. g/cm 3 kg/mm ~ kg/mm z Proz.

1 geschmolzen, verformt, weichgegltiht 2 geschmolzen, verformt, kaltverfestigt 3 Granulatpulver*)

gepregt mit 2 t /cm 2 ungesintert gesintert bei 6000 gesintert bei 800 o

4 Granulatpulver gepregt mit 6 t /cm 2 ungesintert gesintert bei 600 o gesintert bei 8000

5 Granulatpulver geprefSt mit 10 t /cm 2 ungesilltert gesintert bei 6000 gesintert bei 800 o

6 Feinpulver**) 8000 gesintert 5000 stranggepregt 8000 gesintert 5000 stranggepregt 80 Proz. durch Walzen kaltverformt 8000 gesintert 5000 stranggepref~t 80 Proz. durch Walzen kaltverformt weich geglfiht

10,5 10,5

8,0 8,0 7,6

10,0 10,0 9,3

10,45 10,3 9,0

1Q,45

10,50

10,50

25 85--90

l l . b . 15 22

l l .b . 35 41

n . b . 34 36

33--40

85--100

25--30

*) I<orngr6ge 0,05--0,3 mm. **) Silberpulver durch Reduktion aus Silberchlorid, I<orngr6ge <0,03 mm.

13,8--14,4 36--44

n . b . n.b .

8,3

n. b. 8,3

11,4

l l .b . 10,1 13,9

20--25

35-M0

15--17

48--50 2--4

n, b. n.b . n .b .

11. b. n.b. n.b.

n . b . n.b. n.b.

20--30

1--3

35~45

T a b e l l e V. Eigenschaften von geschmolzenen und gesinterten CroldkSrpern.

d r g. tO

V

}

Lid. Nr.

4


geschmolzen, verformt, geglfiht Pulver, kaltgepregt mif 6 t /cm 2

ungesintert gesintert bei 2000 gesintert bei 600 o

kaltgepreBt mit 30 t /cm ~ ullgesilltert gesintert bei 2000 gesintert bei 400 ~

heiggepreBt mit 15 t /cm 2 bei 200 o bei 300 o bei 600 o

Dichte g/cm z

19,37

15,6 16,0 16,0

18,2 17,1 16,0

19,11

Brinellh~irte [ Zugfestigkeit kg/mm 2 kg/mm ~

18,5 12,2

60 n .b . 80 (gering) 20

120 [ n .b . I

120 (gering) 40

165 (20--25) 138 45

Dehllung Proz.

40--50

l l . b . (gering)

11. b. (gering)

(<5)

schaften praktisch denen des geschmolzenen Werkstoffes im gleichen Bearbeitungszustand entsprechen.

4. P l a t i n . Platin scheint das einzige Edel- metall zu sein, alas im Hinblick auf seinen Schmelzpunkt gelegentlich auch in gesinterter Form Verwendung findet (13). Sinterplatin soll nach Mc D o n a l d hinsichtlich seiner Verform- barkeit und in p'hysikalischer Hinsicht dem ge-

schmolzenen Platin leicht fiberlegen sein. Die Eigenschaften yon geschmolzenem und yon Sinterplatin sind in Tabelle VI zusammengestel l t . Da nut verh~iltnism~igig wenig Eigenschaftswerte aus dem Schrif t tum bekannt geworden sind, wurden in die Tabelle VI an vielen Stellen eigene Sch~itzwerte eingeffigt (eingeklammerte Wertel) . Will man auf dem Sinterwege zu hoch bi ldsamem Platin mit guten Tiefzieheigenschaften und guter

216 Kieffer und Hotop, Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen F Kollold- kZeltschrift

Ltd. Nr.

T a b e l l e VI. Eigenschaften von geschmolzenen und gesinterten PlatinkSrpern.

Bearbeifungszustand des Werkstoffes D i c h t e ~ Brinellh~irte ~ Dehnung g/cm ~ ~ kg/mm ~ kg/mm ~ Proz.

geschmolzen, kaltverfestigt 21,45 geschmolzen, kaltverfestigt, weichgegltiht 21,45

17,0--17,7 21,25

21,4

Pulver, kaltgepregt, gesintert bet 1500--16000

SinterkOrper, geschmiedet

Sinterk6rper, geschmiedet, zu Draht gezogen

gepregt mit 8 t/cm 2 gesintert (1500--1600~ zu Bleeh gewalzt, geglflht 21,45

9O 5O

(Blech 40-44)

n . b~

(90)

37 14--16

(Industrie- platin 22)

n. b~

(<30)

(90) (< 37)

38--42 (14--16)

3 45--50

II. b~

(<3)

(<3)

(45--50)

Lfd. Nr.

-5

T a b e l l e VII.


Eigenschaften yon geschmolzenen und gesinterten NickelkSrpern.

Dichte Brinellh~irte Zugfestigkeit Dehnung g/cm a kg/mm 2 kg/mm ~ Proz. _

geschmolzen

geschmolzen, verformt, weichgegliiht geschmolzen, gewalzt auf Draht 5 mm

kaltverformt Pulver*, geprelSt mit 0,8 t/cm 2

ungesintert gesintert bet 6000 gesintert bet 13000

gepregt mit 4 t/era ~ ungesintert gesintert bet 6000 gesintert bei 13000

gepref;t mit 10 t/cm ~ ungesintert gesintert bei 6000 gesintert bet 13000

gerfittelt, gesintert, gewalzt auf 0,5--1,5 mm Blech, geglfiht

8;85 8,85

8,85

4,5 4,6 7,~

6,1 6,4 8,1

7,0 7,3 8,3

8,85

70--80 68--78

160--180

n . b~ 30 85

50 45

100

70 68

I10

80--90

J

35 40 33--35 ] 40--45

80--90

n~ b . 2,0

25,4

11. b . 10,4 29,7

n . b . 16,5 36,5

2--3

* Nickelpulver nach dem Karbonylverfahren gewonnen.

n . b. n.b.

(< lO)

n . b . (< 5) (<12)

n . b . (< 6) (< 15)

40 50 Tiefziehf~ihigkeit nach

Erichsen: 0,5 mm Blech 11,7 mm 1,0 mm Blech 12,7 mm 1,5 mm Blech 13,3 mm

Dehnung gelangen, so mug rrlan zunfichst ffir eine gute Durchsinterung der Pregst~ibe sorgen, was die Anwendung einer mSglichst hohen Sinter- temperatur und genfigend langer Sinterzeiten zur Voraussetzung hat. Daraufhin hat ein mSglichst intensives, allseitiges Durchschmieden der Sinter- stfibe zu erfolgen. An einem Blech, das aus Sinterplatin unter Beachtung dieser Voraus- setzungen hergestellt wurde, hat man wesentlich geringere H~irtewerte festgestellt als an weich- gegltihtem, auf dem Schmelzwege hergestelltem Platin (vgl. Nr. 7).

D. E i s e n m e t a l l e , GuBeisen und S tah l . Die drei Eisenmetalle Eisen, Nickel und

Kobalt sind schon recht frtihzeitig auch im gesinterten Zustand untersucht worden, Kobalt allerdings weniger intensiv als Nickel und insbesondere Eisen (14). Im Hinblick auf den Wunsch, in diesem Zusammenhang auch die in neuerer Zeit besonders beachteten Sinterwerk- stoffe GuBeisen und Stahl zu besprechen, seien die Metalle Nickel und Kobalt vorangestellt, und dann erst das Eisen zusammen mit GuBeisen und Stahl behandelt.

Band 104 "] Kieffer und Hotop, Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen 217 H. 2/3 (1943)3

T a b ell e V I I I. Eigenschaften yon geschmolzenen und gesinterten KobaltkSrpern.

Lfd. Nr. Bearbeitungszustand des Werkstoffes

geschmolzen Pulver, gepreBt mit 2 t/cm ~

gesintert bei 6000 gesintert bei 1000 ~ gesintert bei 13000

gepref~t mit 6 t/cm -~ gesintert bei 600 ~ gesintert bei I000 ~ gesintert bei 13000

gepreBt mit 10 t/cm 2 gesintert bei 6000 gesintert bei 1000 ~ gesintert bei 13000

gesintert, auf 2 mm Blech kaltgewalzt gesintert, auf 2 mm Blech kaltgewalzt,

weichgegltiht gesintert, warm auf 1 mm Draht gezogem

1000 ~ weichgeglfiht

Dichte g/cm 3

8,76--8,79

4 6,5 8,2

5,3 7,0 8,2

5,5 7,5 8,0 8,76

8,76

8,77

Brinellhfirte kg/mm 2

120--160

I]. b , 84 9O

n . b~ 144 150

Zugfestigkeit kg/mm 2

(<80)

gl. b . 11 36

n . b . 15 43

n.b. n.b. 152 17 132 48

350--360 90--120

160--220

160---220

80--85

80--90

Dehnung Proz.

(<2)

n . b . (<3) (<5)

n . b . (<3) (<7)

n , b . (<3) (<8)

0

1--3

10--12

1. Nickel . Die Eigenschaften von Sinter- nickel im Vergleich zu geschmolzenem Nickel gehen aus Tabelle VII hervor. Die Eigenschaften des Sinternickels beziehen sich dabei ausschlieglich auf solche KSrper, die aus Karbonylnickel- pulver hergestellt wurden (9, 15). Man sieht, dab man im Falle des Nickels schon an den unverformten, noch porSsen SinterkSrpern Festigkeits- werte erreichen kann, die fast an die des ge- schmolz~en Metalls herankommen, wenn auch nicht so hohe Dehnungswerte erreichbar sind. Dutch Warmverformung aus Sinternickel hergestellte Bleche und Drfihte weisen dieselben Eigen- schaften auf wie Bleche aus geschmolzenem Material. Hinsichtlich ihrer Dehnung und Tief- ziehffihigkeit sind die aus Sinternickel hergestellten Bleche sogar denen aus geschmolzenem Nickel fiberlegen.

Wegen seiner hervorragenden Reinheit hat Sinternickel umfangreiche Anwendung in der Hochvakuumtechnik gefunden. Es wird hier in Form yon Blechen, Bfindern, Driihten und RShr- chen eingesetzt. In gr6fierem Umfang werden aus Sinternickel hergestellte Bleche auch zum Plattieren yon Eisen- und Stahlblechen gebraucht. Im Hinblick auf die benStigten groBen Abmes- sungen tier Nickelbleche gekt man hierbei yon aus Karbonylnickelpulver hergestellten Sinter- blScken mit einem Gewicht his zu 1,6 t aus (16). Auch irn unverformten, lediglich gesinterten Zu- stand hat Sinternickel sein Anwendungsgebiet gefunden. Beispielsweise bestehen die Filter- kerzen zum Filtrieren starker Laugen aus por6sem Sinternickel (17).

2. K o b a l t . Kobaltpulver finder in der Pul-

vermetalturgie umfangreiche Verwendung bei der Herstellung yon gesinterten Eisen--Nicke!-- Kobalt-Einschmelzlegierungen (,,Sivar"), Eisen-- Nickel - - Kobalt - - Alumininm-Dauermagneten und insbesondere yon Sinterhartmetallen. In den modernen Sinterhartmetalten ist Kobalt das fast ausschlieNich angewandte metallische Binde- mittel.

Ffir reines Sinterkobalt hat sich ebenso wie ffir das geschmolzene reine Metall, wahrscheinlich infolge der verhfiltnism~iBig schlechten Bearbeit- barkeit, fast keine praktische Anwendung er- geben. Die Eigenschaften yon geschmolzenem und gesintertem Kobalt sind in Tabe l l eVII I wie4ergegeben. Verwendet man for die Her- stellung yon Sinterkobalt reinstes Kobaltpulver, das man dutch Reduktion yon doppelt gereinig- tern Kobaltoxalat herstellen kann, so lassen sich aus den Sinterst~iben durch Warmverformung BIeche und Drfihte gewinnen (18). Die Sinter- st~ibe kSnnen auch kaltverformt werden, doch miissen nach einer jeweils 20---40proz. Verfor- mung Zwischenglfihungen bei genfigend hoher Temperatur (etwa 1000--1200 o C) unter Wasser- stoff vorgenommen werden. Beziiglich tier Ver- formbarkeit kann man Kobalt mit reinstem Molybd~in fast auf die gleiche Stufe stellen. Spuren yon Silizium, Alkalien und insbesondere yon Kohlenstoff stSren die Bildsamkeit des Sinter- kobalts empfindlich.

3. E i sen , GuBe i sen und S tah l . a) Eisen. Die Eigenschaften yon Sintereisen aus technischem Eisenpulver mit einer KorngrSBe yon <0 ,3 mm und yon Karbonylsintereisen in verschiedenen Bearbeitungszust~inden sind in Tabelle IX zu-

15

218 Kieffer und Hotop, Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen F Kolloid- [ Zeltschrift

T a b e l l e IX. Eigenschaften yon geschmolzenen und gesinterten EisenkSrpern.

Dichte im Lid. Bearbeitungszustand Vergleich Brinell- Streck- Ein-

zur theor, h~i r te grenze Zugfestigkeit Dehnung schnarung Nr. des Werkstolfes Diehte *)

Proz. kg/mm ~ kg/mm 2 kg/mm 2 Proz. Proz.

Elektrolyteisen, geschmolzen, gewalzt, normal geglfiht

Eisenpulver**), kaltgepregt mit 8 t/cm ~

Sintereisen**), kaltgepregt mit 6--8 t/cm ~, gesintert 1000 ~

Sintereisen**), kaltgepregt mit 6--8 t/cm ~, gesintert und wieder gepregt (6--8 t/cmL 1000 ~

Sintereisen**), kaitgepregt, gesintert,gepregt,gesintert (6--8 t/cmL 1000 ~

Sintereisen**), heiggeprefit bei 8100 mit 3,5 t/cm 2

Sintereisen**), kaltgepregL gesintert (6--8 t/cmL 1000o), warm geschmiedet

Karbonyleisen, gepregt, gesintert, warmgewalzt auf Blech 0,5 ram, geglfiht

Karbonyleisen, gepregt, gesintert, gewalzt auf 0,5 mm Blech, ungeglfiht

*) Theoretische Dichfe 7,88.

100

77--83

83--88

90--93

90--93

95--100

100

100

100

45--60

70--75

40--50

65--70

55--65

60--100

90

56--80

170--180

7--14

rl.b.

14--17

I ] . b .

11--14

I1.13.

21

7--14

15--18 **) Technisches Eisenpulver <0,3 mm.

24,5--28,0

0,28--0,35

17,5--21,0

23,0--29,0

23--26

35--40

35,5

18--25

63--65

40--40 70--go

n.b. n.b.

8--12

0m3

16--22

(15--25)

35

30--40

lw2

8--12

0m3

16--22

n.b.

60

70--80

rl. b.

sammengestellt. Zum Vergleich sind die Eigen- schaften von geschmolzenem Elektrolyteisen mit aufgeffihrt. Sinte(eisen aus technisch reinem Eisenpulver wird in steigendem Mage ffir Sinter- lager und einfache Maschinenteile, die zur Massen- herstellung geeignet sind, eJngesetzt (19). Wfih- rend ffir Sinterlager die Festigkeit ausreicht, die man nach einfachem Pressen und Sintern erzielt (vgl. Nr. 4), empfiehlt es rich, bei der Hersfellung yon Maschinenteilen, wie z. B. Zahndidern, Nok- ken; Unterlegscheiben, Nieten usw., dutch eine zweite Preg- und Glfihbehandlung die Festigkeit und Dehnung des Sinterwerkstoffes zu verbessern, vorausgesetzt, dab man es nicht vorzieht, durch Anwendung des Heigpressens yon vornherein zu Eigenschaften zu gelangen, die weitgehend dem geschmolzenen Werkstoff entsprechen.

Aus Karbonylmetallpulver hergestelltes reinstes Sintereisen, das nach dem Sintern durch Walzen, Schmieden und Ziehen zu Blechen bzw. Dr/ihten verformt wird, findet bereits seit einigen Jahren in grogem Umfang Verwendung als magnetiseh weicher Werkstoff und als Konstruk- tionsmaterial in der Hochvakuumtechnik (20, 21).

Erwfihnt sei in diesem Zusammenhang, dab

sich sowohl SinterkSrper aus reinstem Eisen- pulver als auch solche aus technischem Eisen- pulver bei Pregdrucken von ca. 10--15 t/cm 2 und Temperaturen von 800~900 ~ strangverpressen 'lassen.

b) G e s i n t e r t e s Guge isen . Gesintertes Gugeisen mit beachtlichen technologischen Eigen- schaften l~igt sich auf dem Wege des Heigpressens erzeugen (22). Aus Fig. 8 sind Dichte, Brinell- h~irte und Zugfestigkeit eines heiggepregten Gug- eisenpulvers (KorngrSBe <0,2 ram) mit 3,l Proz. C, 1,13 Proz. Si, 0,59Proz. Mn, 0,126 Proz. S und 1,15 Proz. P ersichtlich. Unterhalb einer PreBtemperatur von 8000 (angewandter HeiB- pregdruck 1,25 t/cm ~) ist die Zugfestigkeit der Proben noch ziemlich gering. Sie betr~igt nur 3--4 kg/mm ~ bei either Diehte yon etwa 6,25 g/cm a. Zwischen 880 und 9750 ist ein starker Anstieg der genannten drei Eigenschaften, vor allen Din- g en d e r Zugfestigkeit, zu beobachten. Bei einer Pregtemperatur von 9750 werden an heiggepregten Gugeisenkbrpern immerhin so beachtliche Eigenscbaffen wie eine Dichte yon 7 bis 7,1 g/cm a, eine Brinellh~rte von 260--270 und eine Zugfestigkeit yon 56--57 kg/mm 2 erreicht.

Band 104 "1 Kieffer und Ho top , E i g e n s c h a f t e n von g e s i n t e r t e n und g e s c h m o l z e n e n M e t a l l e n 219 t-I. 2/3 (1943)_]

300,

a3,6

�9 , , l l ~ l p ~ ,,,,~0 ~. , I

r - - g

lg2

. . . <

. . . . . . �9 I 1 , ,~ o ~ .

4 o

* J /

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~,'o qra~ g~ufl.'3./0 7o g 1,13%&" O,58 N A/a_

- O,12b'gg 1,1g%p

I t

800 8r 880 820 ,980 1000 70r 1080~ Tempera~up

Fig. 8. Einflul~ der Prel3temperatur auf die Eigenschaften yon heiBgepregtem GrauguBpulver

(PreBdruck 1,25 t[cm 2) (W. D. 3 o n e s).

Oberhalb 975 o verbessern sich die genannten Eigenschaften nicht mehr.

c) S tah l . Aus der reichen Ffille der Stahl- legierungen sind ffir die Herstellung auf dem Sinterwege bisher fast ausschlieBlich einfachste Kohlenstoffst~ihle in Erw~igung gezogen worden und zwar aus dem Grunde, well man vorlSufig nur an die Herstellung yon einfach geformten, in Massen notwendigen Maschinenteilen denken kann, ffir die wertvolle Legierungsbestandteile meist nicht tragbar sind. So kommt praktisch - - abgesehen von kleinen Gehalten an Mangan und Silizium - - n u r ein Kohlenstoffzusatz wegen seiner festigkeitssteigernden Wirkung in Frage.

Im Sehrifttum ist bisher fiber die Herstellung und die Eigenschaften von Sinterstahl lediglich aus Amerika eingehender berichtet worden. Er- wfihnt seien Arbeiten yon F. H a r d y (23), A. H. Allen (4) und R. P. K o e h r i n g (5). Versuchs- ergebnisse yon dem letzten der drei genannten Forseher finden sieh in Tabelle X. Sie wurden erzielt dureh Heigpressen yon vorher 1 Stunde lang bei 10500 gesinterten Proben unter Ver- wendung von 5 versehiedenen Ausgangspulvern, n~imlich

T a b e l l e X.

1. Stahlsp~inen mit niedrigem Kohlenstoff-und hohem Phosphorgehalt (USA-Norm SAE X 1112) nach. meehanischer Zerkleinerung. Entkohltem Stahlpulver mit einer Korngr6fie >0,15 ram. Pulver gem~iB 2), vermischt mit 0,6 Proz. Oraphit. Aus Walzensinter durch Reduktion gewon- nenem Eisenpulver mit einer KorngrSge <0,15 ram.

5. Pulver gem~fi 4), vermischt mit 0,6 Proz. Graphit.

Die Sinterung bei 10500 wurde bei den koblen- stofffreien bzw. kohlenstoffarmen Proben unter Wasserstoff und bei den kohlenstoffhaltigen in einem geschlossenen, mit Kohle geffillten Be- h filter vorgenommen. Unmittelbar im Anschluf~ an die Sinterung wurden die SinterkSrper in wassergekfihlten Formen heig nachverdichtet und dann nochmals geglfiht. Es wird berichtet, dal3 bei den heiggepregten kohlenstoffhaltigen Proben eine durchschnittliche Entkohlung um 50 Proz. eintrat. In tier Tat werden bei dem von K o e h r i n g angewandten Verfahren bei guter Dichte der SinterkSrper ganz beachtliche Festig- keits- und Dehnungswerte erzielt, die denen des geschmolzenen und anschliegend vergfiteten Werkstoffs gleicher Zusammensetzung nicht viel nachstehen (vgl. insbesondere die Ergebnisse am Ausgangspulver Nr. 3). Uberraschend sind allerdings die geringen Festigkeitswerte, die man mit dem Eisenpulver aus Walzensinter erzielt. Ob die mit diesem Pulver erhaltenen, noch ungenfigen- den Festigkeits- und Dehnungswerte auf die Korngestalt des Pulvers oder aber auf mangel- hafte Vorreduktion und Verunreinigungen des Walzensinters zurfickzuffihren sind, kann [eider nicht entschieden werden, well fiber beide Punkte keine Angaben gemacht werden.

Vergleicht man die Festigkeitswerte der heig- geprefiten StahlsinterkiJrper mit denjenigen tier geschmolzenen handelst~blichen Stahlsorten St 37 und St 52, so muB man zugeben, dag die Sinter- kSrper insbesondere bezfiglich ihres Dehnungs- v.erhaltens noeh ziemlich stark dem geschmolzenen Vergleiehswerkstoff unterlegen sind. Es

,

ro 3. /un3

( 4.

Eigenschaften verschiedener heiBgepregter Stahl- bzw. Eisen-Graphit-Sinterkbrper (R. P. Koehr ing) .

Ausgangspulver] (gem/~B

Ausfiihrungen im Text)

1

2 3 4 5

Dichte

g/cruZ

7,79 7,82 7,78 7,39 7,39

Zugfestigkeit

kg/mm z

38,2 38,9 51,5 28,1 31,5

8treckgrenze

kg/mm 2

26,8 26,6 36,1 23,2 26,0

Dehnung Proz. (bezogen auf

eine L~inge yon 50,8 ram)

11 14 23 3 4

Einschntirung

Proz.

13 13 32 3 5

HO.rte (Rockwell-B)

59--74 61--68 64--75 67---82 66--74

15"

220 Kieffer und Hotop, Eigenschaf ten yon ges inter ten und geschmolzenen Metal len l- Kollold- kZeitschrift

steht test, dab man qualitfitsgleiche Stfihle auf dem Sinterwege nur dann erzielen kann, wenn man durch intensives Schmieden und Walzen ffir eine gute Durcharbeitung des Sinterwerk- stoffes sorgt. Als Beweis far diese Behauptung kSnnen eingehende Untersuchungen yon E. Of- fermann (24) gelten, die sich mit der Herstel- lung yon gesinterten Stfihlen aus Karbonyleisen- pulver befassen. Das ffir die Herstellung dieser Stfihle verwendete kohlenstoffhaltige Karbonyl- eisenpulver wurde in Anlehnung an ein gleiches Verfahren bei der Herstellung yon Karbonyl- reineisensinterblScken in Blechformen eingerfit- felt und bei etwa 1000--1100 ~ mehrere Stunden lang gesintert. Die dabei erhaltenen RohblScke wurden in tier Sinterhitze auf Knfippel yon 50 mm vierkant ausgeschmiedet. Es gelang so, Karbonylst~ihle mit verhfiltnism~igig homogenem Geffige mit Kohlenstoffgehalten bis etwa 0,9 Proz. zu erhalten.

Unter Rugzusatz hergestellte h/Jher gekohlte Stfihle (his 1,5 Proz. C) wiesen ungleichmfigige Kohlenstoffverteilungen unter Zonenbildung auk Die Zonenbildung konnte durch Feinstmahlung des Karbonyleisenpulvers mit RuB, dutch geringe Phosphor- und Schwefelzus~itze und durch Ver- wendung yon weniger reinen Aufkohlungsmitteln, wie z.B. Graphit- und Kokspulver, verhindert werden. Die auch yon F. Duf t schmid und E. H o u d r e m o n t (25)4estgestellte Neigung tier Karbonylst~ihle zu anomaler Geffigeausbildung konnte dutch geringe Manganzusfitze beseitigt werden. GrSl3ere Manganmengen ftihren zu grS- geren, stark schwankenden Mengen fieien Koh- lenstoffs und steigern die Anzahl und Grbge nicht- metallischer Einschlfisse.

Beim Vergleich der gesinterten Karbonyl- stfihle mit geschmolzenen technischen St~ihlen kommt man zu dem Schlug, dab sich diese, abgesehen von ihrem geringeren Silizium-, Phos- phor- und Schwefelgehalt und ihrer besseren Schweigbarkeit, in den physikalischen und che- mischen Eigenschaften kaum yon technisch geschmolzenen St~ihlen unterscheiden. Zugfestig- keit, Streckgrenze, Hfirte und Vergfitbarkeit sind geringer als bei den vergleichbaren geschmolzenen Werkstoffen. Umgeschmolzene Karbonylst/ihle haben praktisch dieselben Eigenschaften wie die entsprechenden handelsfiblichen Stahlsorten.

E. Ges in te r te Legierungen. Auger den reinen Metallen wurde auch eine

Reihe binfirer, tern~rer und noch mehr Kompo- nenten enthaltender Legierungen auf dem Sinter- wege hergestellt. Die meisten dieser Sinter- legierungen wurden lediglich aus wissenschaft- lichen Grfinden untersucht, vornehmlich, um die Vorg~nge beim Sintern genauer zu erforschen.

Als Beispiele seien erw/ihnt die Systeme Silber-- Kupfer, Kupfer--Zink, Eisen--Kupfer, Eisen-- Chrom, Eisen--Nickel--Chrom, Eisen--Wolfram, Nickel--Molbyd~n, Nickel--Niob, Kobalt--Wol- tram, Kobalt--Zink usw. Eine Reihe gesinterter Mehrstofflegierungen wie z.B. Silber--Zinn-- Quecksilber (Zahnamalgame), Kupfer--Zinn (po- rSse Bronzen), Eisen--Nickel--Kobalt (Ein- schmelzlegierungen), Eisen--Nickel--Molybd/in, Wolfram--Molybd~in (Werkstoffe der Hoch- vakuumtechnik), Eisen--Nickel--Aluminiu m, Eisen--Nickel--Kobalt--Alu minium (Dauer- magnetwerkstoffe), Eisen--Nickel (magnetisch weiche Werkstoffe), Kupfer--Wolfram, Silber-- Wolfram, Kupfer--Nickel--Wolfram, Kupfer-- Graphit (Kontaktbaustoffe) und hochprozentige Karbidlegierungen wie Wolframkarbid--Kobalt bzw. Wolframkarbid--Titankarbid--Kobalt (Sin- terhartmetalle) haben groge technische Beden- tung erlangt (1).

Soweit die aufgez~hlten Legierungen ohne Bildung einer flfissigen Phase gesintert werden, liegen fast dieselben Verh~iltnisse vor wie bei Einstoffsystemen. Mit wachsender Dichte verbessern sich die physikalischen und mechanischen Eigenschaften, um nahe tier theoretischen Dichte (genfigend hohe Sintertemperatur und genfigend lange Sinterzeit !) die Eigenschaften des geschmolzenen Werksfoffes im Gugzustand weitgehend zu erreichen. Lassen sich die Legierungen durch Sehmieden, Hfimmern, Walzen und Ziehen warm oder kalt verformen, so kommt man bei dem so gewonnenen Draht oder Blech praktisch zu den gleichen Eigenschaften, wie sie die nach dem Giegen in gleicher Weise verformten oder gegebenenfalls geglfihten Schmelzlegierungen auf- weisen.

Findet die Sinterung von Mehrstoffsystemen in Gegenwart flfissiger Phase start, so erreicht man annfihernd die Dichte und damit weitgehend die Eigenschaften des gleichen geschmolzenen Werkstoffs. In Sonderffillen, beispielsweise bei Sinterung der Systeme Wolframkarbid-- Kobalt, Wolframkarbid--Titankarbid--Kobalt, Wolfram--Kupfer--Nickel und Eisen--Nickel-- Aluminium kommt man aus Gr/inden der Ge- ffigeausbildnng auf dem Sinterwege zu in gewissen Punkten erheblich verbesserten Eigen- schaften, insbesondere hinsichtlich der Bruch- festigkeit.

Im Hinblick auf die technische Wichtigkeit dieser Tatsache seien zum SchluB die Systeme Wolframkarbid--Kobalt und Eisen--Nickel-- Aluminium unter Heranziehung einerseits yon geschmolzenen und andererseits yon gesinterten Legierungen besprochen. Das System Wolfram- karbid--Kobalt bildet bekanntlich die Grundlage der modernen Hartmetalle, das System Eisen--

Band 104 1 Kieffer und Hotop, E i g e n s c h a f t e n yon g e s i n t e r t e n und geschmolzenen Meta l l en 221 H. 2/3 (1943)J

NickelJAluminium enth/ilt wichtige Dauer- magnetwerkstoffe.

1 . D a s S y s t e m W o l f r a m k a r b i d - - K o b a l t . Die Suche nach einem geeigneten Ersatz far Diamanten, die bekanntlich f~ir das Ziehen yon Drfihten mit feinsten Durchmessern als Zieh- steine eine grof~e Rolle spielen, fiihrte nach der Entdeckung tier grogen H~irte des Wolfram- karbids dureh Moissan (26) zur Herstellung yon geschmolzenem Wolframkarbid, sodann zu geschmolzenen Schwermetallegierungen mit sehr

hohem Wolframkarbidanteil und durch die Er- findung von Schri3ter im Jahre 1923 (27) zu gesinterten Wolframkarbid--Kobalt-Legierungen mit rund 94 Proz. Wolframkarbid und 6 Proz. Kobalt. Der groge technische Fortschritt, der dutch den Ubergang von der Guglegierung zur Sinterlegierung erzielt wurde, wird deutlich, wenn man die Eigenschaften einiger geschmolzener Wolframkarbidlegierungen denen ~ihnlicher gesinterter oder heiggepregter Legierungen gegen- /iberstellt (Tabelle XI).

T abe l l e X I. Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Wolframkarbid-Kobalt-Legierungen.

Ltd. H~irte Bruch- Zusammensetzung und Dichte Rockwell-A festigkeit (3effige

Nr. I Herstellung des Werkstoffes g/cm8 (60) kg/mm 2 I

1 i WC 4- 6 Proz. Co, gesintert

WC + 6 Proz. Co, druckgesintert

Wolframkarbid mit 6 Proz. C 4- 6 Proz. Co, geschmolzen

Wolframkarbid mit 4,3 Proz. C 4- 6 Proz. Co, geschmolzen

WC mit 6 Proz. C 4- 0,5 Proz. Co, druckgesintert

Wolframkarbid mit 4 Proz. C 4- 0,5 Proz. Fe, geschmolzen

14,8--14,9 90--91

15--15,1 91--93

13,5--t4 70--88 (por6s) (stark

schwankend) 16,2 91--92

15,5--15,6 92--94

17,0--17,2 92--94

Vergleicht man nun zun~ichst die unter 1 aufgeffihrte gesinterte Probe mit der unter 2) genannten druckgesinterten, so stellt man test, dab man durch das Drucksintern zu dichteren KiSrpern gelangt, die den gesinterten Proben in der H~irte etwas fiberlegen sind. Bet den druckgesinterten Proben ist das Geffige fast porenfrei, w~ihrend in einem normal gesinterten Hartmetall noch mehr ocler weniger viele feinste Poren ver- bleiben. Die Bruchfestigkeit des gesinterten und druckgesinterten Materials ist praktisch gleich.

Ganz erheblich unterwertig ist ein gleich zusammengesetzter Werkstoff, wenn er, statt auf dem Sinterwege, durch Schmelzen hergestellt wird (vgl. Nr.3). Be~onders auff~illig ist tier Ab- fall der Bruchfestigkeit. Dieser Befund ist darin begrfindet, dab es beim Schmelzen von Wolfram- karbid noch vor Erreichen der Schmelztempera- tur zu einem Zerfall des Wolframmonokarbids in W2C unter Graphitabscheidung kommt, und dab beim Wiederabkfihlen die entsprechende Um- setzung in umgekehrter Richtung so langsam ver- l~iuft, dab der Gugktirper praktisch aus dem sehr spriSden W~C bestehen bleibt, eingebettet in eine karbidhaltige Kobaltlegierung, die zudem von starken Graphitadern durchzogen ist. Eine Legierung mit nut 4,3 Proz. Kohlenstoff, 6 Proz.

150--170

150--180

10---20

40--50

50--70

30--40

feinste Poren, feinmusche- liger, samtartiger Bruch

fast porenfrei, wie I), etwas gr6ber

grobkristallin, stark gra- phitisch, lunkerig, gul3- eisen~hnlich

hell-metallisch, grobkristallin

wie 1).

wie 4), etwas feiner im Bruchgeffige

Kobalt, Rest Wolfram zeigt im geschmolzenen Zustand wesentlich bessere Eigenschaften (vgl. Nr. 4) als die unter Nr. 3 erw/ihnte 6 Proz. Kohlenstoff enthaltende Legierung. Das beruht darauf, dab hier yon vornherein alas W~C ge- bildet wird, und dab daher beim Schmelzen kein Zerfall des Monokarbids und daher keine Bildung von Graphitadern und eine gri3gere Porenbildung eintreten kann.

Unter 5) und 6) sind in Tabelle XI noch zwei Karbidlegierungen mit sehr niedrigem Hilfs- metallgeh~ilt aufgeftihrt, von denen die eine mit hi3herem Kohlenstoffgehalt auf dem Wege des Drucksinterns, die andere mit niedrigerem Koh- lenstoffgehalt, der praktisch nur zur Bildung yon W~C fahren kann, auf dem Schmelzwege hergestellt wurde. Obwohl beide Legierungen in ihrer H~irte praktisch fibereinstimmen, ist die gesinterte Legierung der geschmolzenen in ihrer Bruchfestigkeit immer noch um rund 100 Proz. fiberlegen.

2. Das S y s t e m E i s e n - - N i c k e l - - A l u - m in iu m . Legierungen dieses Systems mit etwa 8--14 Proz. Aluminium und 18--30 Proz. Nickel, gegebenenfalls mit weiteren Gehalten an Kobalt, Titan und Kupfer, bilden die bekannten Dauer- magnetwerkstoffe, die bis vor einigen Jahren

9.22 Kieffer und Hotop, Eigenschaf ten yon ges inter ten und geschmolzenen Metal len [- Kolloid- [_Zeitsehrlft

Tabel le XII. Eigensehaften yon SintermagHeten im Vergleich zn Gul3magneten gleicher Znsammensetzung.

Eisenlegierung mit

Her- stellung

Dichte

g/cm 8

Bruch- festigkeit kg/mm =

Remanenz

BR

Koerzitiv- kraft HC

Energie- wert

BHmax �9 10-6

Kurvenffillbei- wert

g UlTlax B~-h~ 100

100--140 6480 560 1,3 43*) 13--14 Proz. A1 gesintert

und 6100 515 1,15 38**) 27--28 Proz. Ni

30--50 gegossen

12 Proz. AI, 21 Proz. Ni und 4 Proz. Co

6,8

6,7

7,0 6,9

6,95

6,87

7000 560 6500 520

7700

7400

7900 7600

gesintert 400

350

400 350

120--140

1,35 1,25

1,25

1,05

1,30 1,10

7,05 30--50 gegossen 6,95

*) H6chstwerte. **) Mittelwerte.

ausschlieBlich im FormguBverfahren hergestellt wurden, da eine Warmverformnng dieser Le- gierungen nicht mbglich ist. Aus Zweckm~igig- keitsgrflnden ist man in den letzten Jahren bei der Herstellung kleiner Magnetformen dazu fiber- gegangen, Eisen--Nickel--#rluminiu m-Magnete auf dem Sinterwege zu erzeugen. Es wfirde in diesem Rahmen zn welt fiihren, auf die Grande, die zu dieser Entwicklung geffihrt haben, ein- zugehen; es sei daher auf das Spezialschrifttum verwiesen (8). In diesem Zusammenhang soll auch auf Einzelheiten fiber die Herstellung der Sintermagnete verzichtet werden. Mitgeteilt seien lediglich an Hand der TabelleXI1 die mechanischen und die magnetischen Eigenschaf- ten yon zwei Sinterlegierungen im Vergleich zu gleich zusammengesetzten GuNegierungen. Aus Tabelle XII geht hervor, dab die Sintermagnete in ihren magnetischen Eigenschaften weitgehend mit den geschmolzenen Legierungen fibereinstimmen, obwohl man auf dem Sinterwege nicht ganz die Dichte der Schmelzlegierungen erreichen kann. Ein groger Vorteil tier gesinterten Legie- rungen ist ihre wesentlich hbhere Bruchfestigkeit, die auf das besonders feine Sintergeffige zurfickzuffihren ist. W~ihrend die gegossenen Magnete dieses Systems infolge ihrerausgesprochenen Grob- kiSrnigkeit weder spanlos noch spanabhebend bearbeitet werden ki3nnen, lassen sich die Sinter- magnete infolge ihrer Feink{Srnigkeit in geringem Umfange schmieden und augerdem mit Hartmetall- werkzeugen bei hohen Schnittgeschwindigkeiten und kleinen Vorschfiben in gewissem Umfange spanabhebend dutch Hobeln, Bohren und Friisen bearbeiten.

40 38

Z u s a m m e n f a s s u n g . Im Hinblick ant die Tatsache, dab in weiten

Kreisen fiber die mechanischen und physikalischen

44

41

45 43

Eigenschaften yon Sinterwerkstoffen v611ig falsche Vorstellungen herrschen, inshesondere yon sob chen Werkstoffen, die sowohl auf dem Schmelz- als auch auf dem Sinterwege erzeugt werden k6nnen, wurde versucht, an Hand yon schematischen Darstellungen und yon Zahlenmaterial die Eigenschaften yon Sintermetallen und einigen Sinterlegierungen im Vergleich zu den geschmolzenen Werkstoffen zu erlfiutern.

Die Eigenschaften yon Sinterk/Jrpern sind weitgehend dichtebestimmt. An Hand von schematischen Darstellungen wird daher zun/ichst der Einflug des Pregdrucks, der KorngriSBe, der Sintertemperatur und tier Sinterzeit auf die Dichte yon PulverpreBk{Jrpern aufgezeigt. Wei- tere schematische Darstellungen erlfiutern sodann, wie sich Zugfestigkeit und Dehnung, Brinellhfirte und tier spezifische elektrische Widerstand mit zunehmender Dichte der Sinter- k{Jrper bei verschiedener Sintertemperatur ver- findern.

In Tahellen werden weiterhin die physikalischen und mechanischen Eigenschaften zun~ichst solcher Metalle anfgeffihrt, die sich in reinster und zugleich bildsamer Form praktisch nut auf dem Sinterwege in griJgeren Meqgen herstellen lassen, wie z.B. Wolfram, Molybd~n, Tantat, Niob, Titan, Zirkon, Thorium, Vanadin, Chrom und Uran. Sodann werden die Eigenschaften solcher Metalle mitgeteilt, die wie Kupfer, Silher, Gold, Platin, Eisen, Nickel und Kobalt praktisch fast ausschlieglich ant dem Schmelzwege erzeugt werden, die aber als Sintermetalle ans wissenschaft- lichen Orfinden eingehend untersucht wurden, und ffir die sich in gesinterter Form erst neuerdings zum Tell Anwendungsgebiete erschliel3en.

Zum SchluB werden die Eigenschaften einiger gesinterter Legierungen wie GuBeisen, Stahl,

Band 104 q Kieffer und Hotop, Eigenschaften yon gesinterten und geschmolzenen Metallen 223 H. 2/3 (1943)_]

Eisen--Nickel--Alu minium-Dauer magnete und Wolframkarbid--Kobalt-Hartlegierungen in Ver- gleich gesetzt zu den entsprechenden geschmolzenen Legierungen.

S c h r i f t t u m . 1. R. Kieffer und W. Hotop , Pulvermetallurgie

und Sinterwerkstoffe (Berlin 1943). 2. F. 8kaupy , Metallkeramik,. 3. Auflage (Berlin

1943). 3. W.D. jones , Principles of Powder Metallurgy

(London 1937). 4. A. H. Allen, Iron Age 148, 29/35 u. 100 (1941). 5. R. P. Koehring, Iron Age 148, 29/35 und 100

(1941). 6. J. Hinnfiber , Stahl u. Eisen 62, 1083/91

(1942). 7. R. Kieffer und W. Hotop , Stahl u. Eisen 60,

517/27 (1940). 8. W. Hotop , Stahl u. Eisen 61, 1105/09 (1941). 9. G. Grube und H. Schlecht , Z. Elektrochem.

44,367/74 und 413/22 (1938); vgl. H. Schlecht , Dissertation (Stuttgart 1936).

10. A. E. van Arkel, Reine Metalle (Berlin 1939), 181/220.

12. W. T rzeb i a towsk i , a) Z. physik. Chem., Abt. B 24, 75/86; b) 24, 87/97; c) Abt. A 169, 91/102 (1934).

13. Vgl. McDonald , Chem. and Ind. 9, 1031/41 (1931).

14. R. Kieffer und W. Hotop , Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe (Berlin 1943), 185/222.

15. G .Hamprech t und L. Schlecht , Metallwirtsch. 12, 281/84 (1933).

16. L. Schlecht und G. Trageser , Metallwirtsch. 19, 66/68 (1940).

17. L.Schlecht und G.Trageser , Chem. Fabrik 12, 243/44 (1939).

18. R. Kieffer und W. Hotop , Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe (Berlin 1943), 213/215.

19. O. Hummel , Metallwirtsch. 22, 206/120 (1943). 20. L. Schlecht , W. Schubard t und F. Duf t -

schmid, Z. Elektrochem. 37, 485 (1931). 21. F. Duf t schmid , L. Schlecht und W. Schu-

ba rd t , Stahl u. Eisen 52, 845/49 (1932). 22. W. D. Jones , Foundry Trade J. 59, 401/02 (1938,). 23. C. Hardy , Machinery, London 56, 659 (1940);

vgl. Chem. Zbl. 112, 3280 (1941). 24. E. K. Offe rmann, Mitt. Kohle- u. Eisenforschg.

1, Lieferung 5, 85/120 (1936). 25. F. Duf t schmid und E. H o u d r e m o n t , Stahl

u. Eisen 51, 1613/16 (1931). 11. R. Kieffer und W. Hotop , Pulverrrietallurgie 26. H. Moissan, Der elektrische Ofen (Berlin 1900).

und Sinterwerkstoffe (Berlin 1943), 155/185. 27. DRP. 420689 (1923), 434527 (1925).

Aus dem Laboratorium ]Or bauwissenschaItliche Technologie tier Technischen Hochschnle zu Berlin uncl clem Laboratorium [fir ElektronenphysUc Berlin-Lichter[elde-Ost.

Veranschaulichung des Sinterns und Schmelzens yon keramischen Rohstoffen, Glasgem.e.ngen, $chlacken und Kohlen-

aschen ira Erhitzungs-Ubermikroskop. Von If. Endell und M. v. Ardenne (Berlin).

E i n l e i t u n g . Vorgfinge des Sinterns und $chmelzens von

Metallen und Metalloxyden sind seit Jahrzehnten eingehend erforscht worden, besitzen sie doch gleich hohe wissenschaftliche und praktische Be- deutung. Meist wurden dabei indirekte Ver- fahren zum Tell verwickelter Art angewandt, um diese Vorg~inge genau zu erkennen, zu deuten und praktiseh zu verwerten. Mit Hilfe des yon dem einen von uns (M. v. A.) entwickelten und in dieser Zeitschrift beschriebenen Erhitzungs- Ubermikroskops 1) ist es mi3glich geworden, die D y n a m i k des S i n t e r n s und S c h m e l z e n s bis 1600 o (beim Platinbandobjekttr~iger) bei s t a r k e r V e r g r i 3 g e r u n g zu b e o b a c h t e n und rnit H i l f e e ine r V a k u u m f i t m k a m e r a d u t c h l a n g e B i l d r e i h e n ode r F i l m a u f n a h m e n zu v e r a n s c h a u l i c h e n 2 ) . Ober die bisher erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet der Silikathfitten- und der Feuerungskunde (Kohlenaschen) soll nachstehende kurze Zusammenfassung berichten.

2) M. v. Ardenne, Erhitzungs-Ubermikroskopie mit dem Universal-Elektronenmikroskop, Kolloid-Z. 97, 257 (1941).

~) M. v. Ardenne, Elektronenmikrokinemato- graphie mit.. dem Universal-Elektr~176176 Z. Physik 120, 397 (1943).

(Eingegangen am 1. Juni 1943)

D u r c h f f i h r u n g der V e r s u c h e . In dem bereits beschriebenen Erhitzungs-

Ubermikroskop wurde die Eichkurve betreffend den Zusammenhang zwischen Objekttemperatur und HeizstromstMke, die ffir jede Objekttr~iger- pafrone individuell bestimmt werden mug, durch das Schmelzen bekannter Stoffe errnittelt. Zur Eiehung ffir das Temperaturgebiet der in der vor- liegenden Mitteilung beschriebenen Versuche dienten folgende Substanzen:

Schmelz- Substanz jtemperatur oC

Borax . . . . . . . . Na20.2(B203) 740 Lithiummetasilikat . . Li~O-SiO 2 1200" Trikalziumaluminat . . 3CaO.AI~O 3 1545

Fig. 1 zeigt das Schmelzen yon Lithium- metasilikat. Sowie die Schmelztemperatur erreicht wird, schmilzt das Silikat fiber den Rand. Ahnlich scharf sind die Schmelzpunk/e der andern Eichsubstanzen.

Die untersuchten Stoffe wurden imAnliefe- rungs- oder feinstgepulvertem Zustand in die Ose des Platinbtigels unter dem Mikroskop trocken aufpr~ipariert. Bei den tonhaltigen Stof- fen (auch Kohlenaschen) gelingt dies ohne wei-

vergleich der eigenschaften von gesinterten und geschmolzenen metallen und metallegierungen

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