Sintered steels allow obtaining large batches of high precision parts at a low cost. In order to obtain the required mechanical properties, alloying elements are added. In traditional powder metallurgy, nickel, molybdenum, copper and phosphorous were used. However, because of fluctuations and increase of their price in the last decade, they must be substituted by others, and the current tendency is the study of incorporation of alloying elements, such as manganese and silicon, that maintain, or even improve, mechanical properties and reduce the price of the final component.
In this project, the possibility of adding manganese and silicon to low alloy sintered steels is analyzed and they are introduced in the form of a master alloy. It consists on a powder with high concentration of alloying elements that is mixed with the base powder. This alloying technique can be used to promote the formation of a liquid phase during sintering, which activates the diffusion mechanisms, and allows adjusting the composition in order to obtain the desired microstructure and the required mechanical properties. Moreover, master alloy additions make easier the introduction of alloying elements with high affinity for oxygen (such as Mn and Si) because their chemical activity is reduced when they are alloyed with other elements with low affinity for oxygen.
Along this project, sinterability studies are developed in order to obtain optimum conditions of sintering, as well as the analysis of the alloying effects in order to obtain steels with required microstructure so they can meet a certain requirement. For this purpose, it is very important to analyze the interaction with the sintering atmosphere, due to presence of elements with high affinity for oxygen. Therefore, three different steels are sintered in two different atmospheres: argon and hydrogen. The alloying effect and the interaction with the atmosphere are evaluated through several tests, such as degasification studies, chemical analysis, density and dimensional variation, metallography and fractography. _______________________Los aceros sinterizados permiten la obtención de grandes lotes de piezas con gran precisión geométrica, con un coste bajo. Para obtener las propiedades mecánicas requeridas, es preciso añadir elementos de aleación. En pulvimetalurgia convencional, se usaban como aleantes níquel, molibdeno, cobre y fósforo. Sin embargo, debido a la fluctuación y el alza de precios en la última década, es necesario sustituir estos elementos de aleación por otros. La tendencia actual consiste en estudiar la incorporación de aleantes, como manganeso y silicio, que mantengan las propiedades mecánicas, o incluso las mejoren, y reduzcan el precio del componente final.
En este proyecto, se analiza la posibilidad de añadir manganeso y silicio en aceros sinterizados de baja aleación, mediante la adición en forma de aleación maestra. Ésta consiste en un polvo con alta concentración de elementos de aleación, que es mezclada con el polvo base. Esta técnica se puede emplear para promover la formación de una fase líquida, la cual activa la sinterización, y también permite la posibilidad de ajustar la composición para obtener una determinada microestructura y las propiedades requeridas. Además, la adición de una aleación maestra facilita la introducción de aleantes con elevada afinidad por el oxígeno (como Mn y Si), porque su actividad química se ve reducida al ser añadidos con elementos de baja afinidad.
A lo largo de este proyecto, se realiza un estudio de sinterabilidad para obtener las condiciones óptimas de sinterización, así como el análisis del efecto de los elementos de aleación para obtener aceros sinterizados con una cierta microestructura, que satisfaga los requisitos. Para poder alcanzar el objetivo, es importante analizar la interacción de la atmósfera de sinterización, debido a la presencia de elementos con elevada afinidad por el oxígeno. Por lo tanto, tres aceros distintos son sinterizados en dos atmósferas diferentes: argón e hidrógeno. El efecto de los aleantes y la interacción con la atmósfera se evalúa realizando una seria de pruebas, como son estudios de degasificación, análisis químico, densidad y variación dimensional, metalografía y fractografía.Ingeniería Industria
