Propiedades de los polvos y de los materiales sinterizados

Propiedades de los polvos y de los materiales sinterizados
Propiedades de los polvos y de los materiales
sinterizados
El éxito de la utilización de polvos de hierro y acero como materias primas
en la producción de piezas estructurales, está relacionada con ciertas propiedades específicas del polvo:
•
La fluidez (expresada como tiempo de flujo) así como la densidad
aparente durante el llenado de la cavidad de la matriz son factores
importantes.
•
La compresibilidad del polvo afecta a la densidad que se puede obtener y,
por tanto, a las propiedades tras el sinterizado.
•
El valor de la relajación elástica (“spring back”) es importante para
calcular las dimensiones del utillaje de compactación en relación con las
medidas finales de la pieza.
•
Es necesaria una resistencia en verde suficiente para prevenir grietas
durante la expulsión de la pieza tras la compactación y para permitir el
transporte de las piezas compactadas desde la prensa al horno de sinterización.
Todas las propiedades arriba mencionadas están relacionadas con la forma y
la distribución granulométrica de cada tipo de polvo. El polvo de hierro
esponja muestra unas partículas de polvo más irregulares y porosas, lo que
conlleva una mayor resistencia en verde comparada con los polvos de hierro
atomizados por agua . Los polvos atomizados tienen una mayor compresibilidad en comparación a los polvos esponja.
En la página 9 se presentan las propiedades del polvo comparadas de
algunos polvos de hierro base comunes. El tiempo de flujo y la densidad
aparente se indica para los polvos puros mientras que la compresibilidad, la
resistencia en verde y la expansión se presentan para polvos con un 0,6% de
lubricante Kenolube® añadido a la mezcla.
El proceso de atomización por agua permite añadir los elementos de aleación
al acero fundido antes de la atomización. Existe una gama de polvos prealeados de Höganäs, que se encuentran disponibles bajo el nombre comercial de Astaloy®. A través de la prealeación, se mejoran las propiedades
mecánicas de los materiales sinterizados, mientras que se reduce la compresibilidad en comparación con los polvos de hierro puros.
7
Polvos de hierro y acero Höganäs para componentes sinterizados
Los polvos Distaloy® están basados en polvo de hierro puro o polvo de
hierro prealeado con un 1,5% de molibdeno (Astaloy Mo) al que se adhieren
los elementos de aleación con un fino tamaño de partícula a través de una
difusión parcial. Esta técnica evita la segregación de los elementos de
aleación y mejora la estabilidad dimensional. Mediante la difusión parcial
de los elementos de aleación a las partículas de polvo de hierro, se mantiene
una buena compresibilidad.
Los STARMIX® y el DENSMIX® introducen un ligante orgánico a la mezcla
de polvo. A través de las mezclas ligadas, se elimina la formación de polvo
de las partículas finas de los aditivos. Se evita así la segregación de los elementos de aleación, lo que mejora la estabilidad dimensional.
Con el DENSMIX® es posible el prensado de polvos precalentados.
Mediante el calentamiento del polvo y del utillaje de compactación, se
aumenta la densidad entre un 0,1 – 0,2 g/cm3, lo que mejora las propiedades
mecánicas del material sinterizado. También mejora mucho la resistencia en
verde, permitiendo llevar a cabo determinadas operaciones de mecanizado
en estado verde . Esto mejora sustancialmente la vida de la herramienta de
corte.
Las propiedades de sinterizado obtenidas mediante una calidad de polvo de
hierro específica dependen de diversos factores diferentes, que incluyen la
densidad, el tiempo de sinterización, la temperatura, la atmósfera además del
tipo y contenido de los elementos de aleación añadidos. En este catálogo
técnico se presenta información más detallada para la mayor parte de las
calidades de polvo disponibles.
Los diagramas de la página 10 muestran un resumen de las propiedades de
sinterizado de algunos materiales como la resistencia a la tracción, la dureza
y el alargamiento.
Los materiales del 1 al 4 se compactaron a 600 MPa, dando como resultado
unas densidades del orden de 6,85 a 7,10 g/cm3 , mientras que los materiales
del 5 al 12 se compactaron a una densidad de 7,10 g/cm3. Todos los materiales se sinterizaron a 1120°C durante 30 minutos en atmósfera endotérmica para los polvos de hierro base, y en atmósfera 90/10 N2/H2 para
los polvos Distaloy y Astaloy.
8
Densidad aparente
Tiempo de flujjo
35
3.1
30
3.0
2.9
25
DA (g/cm³)
Flujo (s/50 g)
2.8
20
15
2.7
2.6
2.5
2.4
10
2.3
2.2
5
2.1
0
2.0
MH80.23
SC100.26
ABC100.30
NC100.24
ASC100.29
MH80.23
SC100.26
ABC100.30
NC100.24
ASC100.29
Resistencia en verde (0.6% Kenolube)
Compresibilidad (0.6% Kenolube)
10
10
60
60
7.0
6.8
6.6
6.4
MH80.23
6.2
NC100.24
6.0
SC100.26
5.8
Resistencia en verde (MPa)
35
7.2
4000
25
20
15
ABC100.30
5.4
5.2
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Presióon de compactacióon (MPa)
3000
2000
10
ASC100.29
5.6
5000
30
5
Resistencia en verde(psi)
7.4
Densidad en verde (g/cm³)
Presióon de compactacióon (tsi)
20
30
40
50
40
7.6
g
1000
0
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Presióon de compactacióon (MPa)
Relajacióon eláastica (0.6% Kenolube)
10
Presióon de compactacióon (tsi)
20
30
40
50
60
0.40
0.35
Relajacióon eláastica (%)
e
n
Presióon de compactacióon (tsi)
20
30
40
50
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Presióon de compactacióon (MPa)
9
Polvos de hierro y acero Höoganäas para componentes sinterizados
Polvos de hierro base
Polvos Astaloy
Polvos Distaloy
1000
900
900
900
800
800
700
700
700
600
600
600
500
500
500
400
400
400
300
300
300
200
200
200
100
100
100
0
0
0
400
400
400
350
350
350
300
300
300
250
250
250
200
200
200
150
150
150
100
100
100
50
50
50
0
0
0
12
12
12
10
10
10
8
8
8
6
6
6
4
4
4
2
2
2
0
0
1
2
3
4
1. NC100.24 + 2%Cu + 0.6%C
2. SC100.26 + 2%Cu + 0.6%C
3. ASC100.29 + 2%Cu + 0.6%C
4. PASC60
10
Pla
1000
800
Alargamiento (%)
Dureza, HV10
Resistencia a la traccióon (MPa)
1000
Spo
0
5
6
7
8
5. Distaloy AB + 0.5%C
6. Distaloy AE + 0.5%C
7. Distaloy DC + 0.5%C
8. Distaloy HP + 0.5%C
9
10
11
12
9. Astaloy 85 Mo + 0.5%C
10. Astaloy Mo + 0.5%C
11. Astaloy A + 0.5%C
12. Astaloy CrM + 0.4%C