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C. Gierl-Mayer, R. de Oro Calderon, H. Danninger:
"Die Masteralloy-Route als attraktive Legierungsvariante für sinterhärtende Stähle";
BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, 164 (2019), 9; 7 pages.

The ability to improve the properties of PMsteels by sintering hardening depends on the number and type of alloying elements used. Elements such as Cr and Mn show a significantly greater effect on hardenability than the Ni, Cu, and Mo, which are common in PM steels. However, their high oxygen affinity presents a challenge in sintering.
Thus, these elements must be combined with other elements of lower oxygen sensitivity, e.g. Fe. This is traditionally achieved through the use of pre-alloyed powders. But adding a master alloy powder to pure iron powder is also an alternative. Themaster alloy concept has the advantage over the pre-alloy route that it offers very high flexibility in selecting the final composition of the steel. The different types of base powders can bemixed with different amounts
of master alloys, resulting in a broad portfolio of material properties. In this work, inexpensive Fe-Mn-Si-Cr master alloy powders are combined with various base powders (pure iron, Mo and Cr prealloyed steels). The mechanical properties and microstructures were determined from samples sintered at 1120°C and 1250°C, both in the sintered state and after a subsequent heat treatment reached by gas quenching (N2) of 900°C (cooling rate of approximately 5°C/s). The results provide an excellent overview of the various properties that can be achieved when using the master alloy approach to achieve a tailored property profile. Even when sintered at 1120°C, additions of master alloy to low pre-alloyed base alloys result in a notable increase in hardness without adversely affecting impact strength

DieMöglichkeit, die Eigenschaften von PM-Stählen durch eine Sinterhärtung zu verbessern, hängt von der Menge und der Art der verwendeten Legierungselemente ab. Elemente wie Cr und Mn zeigen eine signifikant stärkere Wirkung auf die Härtbarkeit als das bei PMStähle
übliche Ni, Cu und Mo. Ihre hohe Sauerstoffaffinität stellt jedoch eine Herausforderung beim Sintern dar. Diese Elemente müssen somit mit anderen Elementen mit geringerer Sauerstoffempfindlichkeit kombiniert werden; z. B. Fe. Dies wird traditionell durch die Verwendung von vorlegierten Pulvern erreicht. Aber auch das Zumischen eines Masterlegierungspulvers zu reinem Eisenpulver stellt eine Alternative dar. DasMasteralloy-Konzept bietet gegenüber der Vorlegierungsroute den Vorteil, dass es eine sehr hohe Flexibilität bei der Auswahl der endgültigen Zusammensetzung des Stahls bietet. Den verschiedenen Arten von Basispulvern können unterschiedliche Mengen an Master-
Legierungen beigemischt werden, wodurch sich ein breites Portfolio an Materialeigenschaften ergibt. In dieser Arbeit werden kostengünstige Fe-Mn-Si-Cr-Masterlegierungspulver mit verschiedenen Basispulvern (reines Eisen, Mo- Vorlegierungen und Cr-Vorlegierungen) kombiniert. Die mechanischen Eigenschaften und Mikrostrukturen wurden
anhand von Proben ermittelt, die bei 1120°C und 1250°C gesintert wurden, und zwar sowohl imgesinterten Zustand als auchnacheiner anschließendenWärmebehandlung, die durch Gasabschrecken (N2) von 900°C (Abkühlgeschwindigkeit von etwa 5°C/s) erreicht wurde. Die Ergebnisse
geben einen hervorragenden Überblick über die verschiedenen Eigenschaften, die erreicht werden können, wenn der Masteralloy-Ansatz verwendet wird, um eine maßgeschneidertes Eigenschaftsprofil zu erzielen. Selbst beim Sintern bei 1120°C führen Zusätze von Masterlegierung zu niedrig vorlegierten Basislegierungen zu einer bemerkenswerten Erhöhung der Härte, ohne die Schlagzähigkeit
nachteilig zu beeinflussen.

Lean PM steels, Alloying variants, Master alloys, Mechanical properties, Microstructure, Hardenability

http://dx.doi.org/10.1007/s00501-019-0885-2