{"id":3119,"date":"2026-03-06T09:31:20","date_gmt":"2026-03-06T09:31:20","guid":{"rendered":"https:\/\/am-printing.com\/?p=3119"},"modified":"2026-03-06T09:31:22","modified_gmt":"2026-03-06T09:31:22","slug":"the-effects-of-graphite-and-mo%e2%82%82c-particles-on-the-sintering-and-mechanical-properties-of-18cr4vnbmo-powder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/am-printing.com\/de\/the-effects-of-graphite-and-mo%e2%82%82c-particles-on-the-sintering-and-mechanical-properties-of-18cr4vnbmo-powder\/","title":{"rendered":"Die Auswirkungen von Graphit- und Mo\u2082C-Partikeln auf das Sintern und die mechanischen Eigenschaften von 18Cr4VNbMo-Pulver"},"content":{"rendered":"

Die Auswirkungen von Graphit- und Mo\u2082C-Partikeln auf das Sintern und die mechanischen Eigenschaften von 18Cr4VNbMo-Pulver<\/strong><\/p>\n\n\n\n

18Cr4VNbMo ist ein hochkohlenstoffhaltiger legierter Stahl, der h\u00e4ufig f\u00fcr die Herstellung von Schneidwerkzeugen verwendet wird. Seine mechanischen Eigenschaften sind denen der herk\u00f6mmlichen Herstellung durch das Fl\u00fcssigphasensintern in der Superverfestigungslinie (SLPS), das auf dem Temperaturunterschied zwischen der Soliduslinie und der Liquiduslinie beruht, deutlich \u00fcberlegen. Allerdings ist das Prozessfenster relativ eng.<\/p>\n\n\n\n

Mit Unterst\u00fctzung von Professoren der HNN-Universit\u00e4t f\u00fcgten die TRUER-Ingenieure dem 18Cr4VNbMo-Pulver eine angemessene Menge Graphit- und Mo\u2082C-Partikel hinzu, wodurch die Sintertemperatur f\u00fcr die Verdichtung von 1450 \u00b0C auf 1275 \u00b0C gesenkt und das Prozessfenster erweitert wurde.<\/p>\n\n\n\n

1. Prozess s<\/strong>chemie des pulvermetallurgischen verfahrens<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die chemische Zusammensetzung von 18Cr4VNbMo-Pulver (wt%)<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Chemische Zusammensetzung der Mo\u2082C-Teilchen (10 wt% hinzugef\u00fcgt)<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

In dieser Studie wurden drei Verfahren zur Herstellung von Verbundpulvern entwickelt.<\/p>\n\n\n\n

Schema 1: Hinzuf\u00fcgen von 0 wt%, 3 wt% und 6 wt% Mo\u2082C Partikeln zum 18Cr4VNbMo Pulver;<\/p>\n\n\n\n

Schema 2: Hinzuf\u00fcgen von 0,3 wt%, 0,6 wt% und 0,9 wt% Graphitpartikeln zu dem 18Cr4VNbMo-Pulver;<\/p>\n\n\n\n

Schema 3: F\u00fcgen Sie dem 18Cr4VNbMo-Pulver 6 wt% Mo\u2082C-Partikel hinzu, und f\u00fcgen Sie dann jeweils 0,3 wt%, 0,6 wt% und 0,9 wt% Graphit hinzu.<\/p>\n\n\n\n

Das gemischte Pulver wurde nass gemischt, getrocknet und gepresst. Dann wurde es unter Argonschutz 1 Stunde lang auf 350\u00b0C erhitzt, um es zu entfetten, gefolgt von einem Temperaturanstieg auf 950\u00b0C mit einer Geschwindigkeit von 5\u00b0C\/min f\u00fcr 1 Stunde zur Vorverdichtung.<\/p>\n\n\n\n

Dann wurde die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 3\u00b0C\/min auf die Zieltemperatur erh\u00f6ht und 1 Stunde lang gehalten, um eine vollst\u00e4ndige Verdichtung zu erreichen. Anschlie\u00dfend wurde die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10\u00b0C\/min auf 500\u00b0C abgek\u00fchlt und die Probe im Ofen abgek\u00fchlt.<\/p>\n\n\n\n

2. <\/strong>Mikrostruktur<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Die wichtigsten Karbide, die in der gesinterten Probe nachgewiesen wurden, einschlie\u00dflich M23<\/sub>C6<\/sub>, M6<\/sub>C und M7<\/sub>C3<\/sub>. Nach der Einf\u00fchrung von 0,6 Gew.-%TP3T-Graphitpulver wird die Bildung des M7<\/sub>C3<\/sub> Phase festgestellt wurde.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

+ beide Graphit & Mo\u2082C bei 1150\u00b0C + beide Graphit & Mo\u2082C bei 1450\u00b0C       <\/p>\n\n\n\n

Bei der 18Cr4VNbMo-Probe, die Graphit- und Mo\u2082C-Teilchen enthielt, war es schwierig, die Verdichtung bei 1150 \u00b0C zu erreichen, was zur Bildung von kugelf\u00f6rmigen Teilchen und einer gro\u00dfen Anzahl von Sinterh\u00e4lsen f\u00fchrte (linkes Foto).<\/p>\n\n\n\n

Die Elementaranalyse an den Partikelgrenzen ergab eine erhebliche Anreicherung von Sauerstoff und Eisen. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass bei den derzeitigen Sinterparametern die Grenzfl\u00e4chen der Partikel immer noch von einer Schicht aus Metalloxiden bedeckt sind. Diese Oxidschicht behindert die atomare Diffusion und die metallurgische Bindung zwischen den Partikeln erheblich und hemmt damit den Verdichtungsprozess bei dieser Temperatur.<\/p>\n\n\n\n

Als die Sintertemperatur auf 1450 \u00b0C anstieg (Foto rechts), verdichtete sich das urspr\u00fcngliche Pulver. An den Pulvergrenzen bildete sich eine streckenartige Karbidstruktur. Die Elementanalyse ergab eine signifikante Cr-Entmischung in diesem Bereich. In Verbindung mit der XRD-Analyse wurde gefolgert, dass es sich bei dieser Phase haupts\u00e4chlich um die M23<\/sub>C6<\/sub> Phase.<\/p>\n\n\n\n

Die Einf\u00fchrung von Graphit f\u00f6rderte die Umwandlung der metastabilen M23<\/sub>C6<\/sub> Phase in die stabile M7<\/sub>C3<\/sub> Phase. Durch die Bildung dieser Phase wurden die H\u00e4rte und die Verschlei\u00dffestigkeit des Materials erheblich verbessert, gleichzeitig aber auch seine Spr\u00f6digkeit erh\u00f6ht. Sp\u00e4tere Tests der mechanischen Eigenschaften haben dies ebenfalls best\u00e4tigt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Bei dem 18Cr4VNbMo-Pulversystem ist der M7<\/sub>C3<\/sub> und M23<\/sub>C6<\/sub> Phasen sind im Hochtemperaturbereich stabil vorhanden. Bei Abk\u00fchlung auf den Gleichgewichtszustand wandelt sich die Phasenzusammensetzung allm\u00e4hlich in einen kubisch-raumzentrierten Mischkristall um, der von M23<\/sub>C6<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

3. Nachverdichtung<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Im Temperaturbereich von 1350 - 1400\u00b0C stiegen die relativen Dichten der Proben, die 3 wt% und 6 wt% Mo\u2082C enthielten, stark an und erreichten bei 1400\u00b0C eine signifikante Verdichtung, wobei die relativen Dichten 98,87% bzw. 98,99% erreichten. Als die Temperatur auf 1450\u00b0C anstieg, betrug die relative Dichte des urspr\u00fcnglichen Pulverpresslings 98,69%. Der Mechanismus f\u00fcr diesen Temperaturunterschied bei der Verdichtung besteht darin, dass sich bei hohen Temperaturen einige Mo\u2082C-Partikel teilweise zersetzen und freien Kohlenstoff freisetzen. Der freie Kohlenstoff nimmt an Oxidations-Reduktions-Reaktionen teil und entfernt die Oxid-Diffusionsbarrieren, die die Oberfl\u00e4che der Pulverteilchen bedecken.<\/p>\n\n\n\n

Die relativen Dichten der Zusammensetzungen mit 0,6 wt% Graphit + 0 wt% Mo\u2082C und 0,6 wt% Graphit + 6 wt% Mo\u2082C stiegen stark an auf 99,65% bzw. 99,67%, als die Temperatur 1275\u00b0C erreichte. Zu diesem Zeitpunkt waren die Pulver vollst\u00e4ndig gesintert und geformt, und ihre theoretischen Dichten betrugen 7,68 g\/cm\u00b3 bzw. 7,79 g\/cm\u00b3.<\/p>\n\n\n\n

Im Gegensatz dazu erreichten die Zusammensetzungen mit 0,3 wt% Graphit + 0 wt% Mo\u2082C und 0,3 wt% Graphit + 6 wt% Mo\u2082C die maximale relative Dichte erst bei 1325\u00b0C (99,52% bzw. 99,43%).<\/p>\n\n\n\n

Also, Hinzuf\u00fcgen 0,6 wt% Graphit- und 6 wt% Mo\u2082C-Partikel zur urspr\u00fcnglichen <\/strong>18Cr4VNbMo Pulver f\u00fchrte zu einer Senkung der f\u00fcr die Verdichtung erforderlichen Sintertemperatur um 12%.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

4. Mechanische Eigenschaften<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Wenn die Sintertemperatur den optimalen Wert \u00fcberschreitet und weiter ansteigt, nimmt die Biegefestigkeit der Mo\u2082C-haltigen Proben deutlich ab. Diese Verschlechterung wird darauf zur\u00fcckgef\u00fchrt, dass die \u00fcberh\u00f6hte Sintertemperatur die Vergr\u00f6berung der Karbide und die Bildung einer gro\u00dfen Menge an fl\u00fcssiger Phase f\u00f6rdert, was in der Folge zur Bildung von Poren und zur Abschw\u00e4chung der Biegefestigkeit f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Nach Zugabe unterschiedlicher Mengen von Graphit zum urspr\u00fcnglichen Pulver erreicht das Material bei einer niedrigeren Sintertemperatur schnell den H\u00f6hepunkt der Biegefestigkeit, was haupts\u00e4chlich auf die verst\u00e4rkende Wirkung von Graphit auf die Verdichtungskinetik zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Die Zugabe von Graphitpulver f\u00fchrt jedoch zu einem R\u00fcckgang der Biegefestigkeit des Materials im Verdichtungszustand: Im Vergleich zum urspr\u00fcnglichen Pulver verursacht Graphitpulver einen erheblichen Abfall von M7<\/sub>C3<\/sub> Karbide im Material, wodurch die Chromelemente in der Matrix \u00fcberm\u00e4\u00dfig verbraucht werden, was die Mischkristallverfestigung und die Z\u00e4higkeit schw\u00e4cht, und das spr\u00f6de Karbidnetzwerk, das sich an den Pulvergrenzen bildet, bietet einen Pfad mit geringem Widerstand f\u00fcr die Rissausbreitung.<\/p>\n\n\n\n

Dieses Ph\u00e4nomen zeigt, dass die rationelle Steuerung der Karbidausscheidung und -verteilung von entscheidender Bedeutung f\u00fcr die Verbesserung der mechanischen Biegeeigenschaften des Materials ist.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Nach dem Verdichtungssintern erreichten die Proben mit 3 wt% und 6 wt% Mo\u2082C Spitzenh\u00e4rtewerte von 655 HV bzw. 743 HV, die deutlich \u00fcber den 586 HV des urspr\u00fcnglichen Pulvers lagen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Verst\u00e4rkung wird auf die durch die Mo\u2082C-Partikel eingef\u00fchrte Verst\u00e4rkungsphase zur\u00fcckgef\u00fchrt: Der Zusatz von Mo\u2082C f\u00f6rdert die massive Ausf\u00e4llung von M6<\/sub>C-Karbide, und die harten Karbide, die sich entlang der Pulvergrenzen ablagern, behindern wirksam die Bewegung von Versetzungen.<\/p>\n\n\n\n

Die Zugabe von Graphitpulver ver\u00e4ndert die Art der Karbide der zweiten Phase, die sich im urspr\u00fcnglichen Pulver ablagern. Da M7<\/sub>C3<\/sub> hat eine h\u00f6here H\u00e4rte als M23<\/sub>C6<\/sub>, Die Proben mit Graphitzusatz weisen im verdichteten Zustand eine deutlich h\u00f6here H\u00e4rte auf als das unmodifizierte Originalpulver.<\/p>\n\n\n\n

Unter der kombinierten Wirkung von Graphitpulver und Mo\u2082C-Partikeln kommt es zur Ausscheidung von hochharten Sekund\u00e4rkarbiden (insbesondere M6<\/sub>C) weiter an, und die Gesamth\u00e4rte der Probe nimmt weiter zu.<\/p>\n\n\n\n

Im Einzelnen: Die Proben mit 0,3 wt% Graphit + 6 wt% Mo\u2082C und 0,6 wt% Graphit + 6 wt% Mo\u2082C erreichten Spitzenh\u00e4rtewerte von 819 HV bzw. 813 HV.<\/p>\n\n\n\n

5. Frakturanalyse<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Die Bruchfl\u00e4che des urspr\u00fcnglichen 18Cr4VNbMo-Pulvers zeigte keine signifikante Anisotropie, die im Biegetest an verschiedenen Abschnitten beobachtet wurde. Die Risse erstreckten sich bevorzugt entlang der Pulvergrenzen und bildeten ein charakteristisches Felsenmuster, das auf einen typischen intergranularen Bruchmechanismus hinweist.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus wurde eine gro\u00dfe Anzahl von M23<\/sub>C6<\/sub> Karbide, die sich an den Pulvergrenzen des verdichteten 18Cr4VNbMo-Pulvers absetzten. Unter der Einwirkung von Spannungen kam es bei diesen Karbidteilchen selbst zu einem Partikelspaltbruch, der ein paralleles Terrassenmuster aufwies und schlie\u00dflich zu einem gemischten Bruchmodus f\u00fchrte, der von einer intergranularen und einer Spaltung innerhalb der Karbide dominiert wurde.<\/p>\n\n\n\n

6. Schlussfolgerung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In dieser Studie wurde ein Verbundwerkstoff (Graphit\/Mo\u2082C-Zweiphasenmaterial mit Zusatz von 18Cr4VNbMo) mit Hilfe der SLPS-Technik hergestellt. Die synergistischen Auswirkungen der Partikel auf das Verdichtungsverhalten, die Entwicklung der Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Sintertemperaturen wurden systematisch untersucht. Die wichtigsten Schlussfolgerungen lauten wie folgt:<\/p>\n\n\n\n

(1) Bei dem gesinterten Rohpulver kommt es zur Ausscheidung der Karbidphase an der Pulvergrenzfl\u00e4che. Die Zugabe von Graphit bewirkt die Umwandlung der ausgef\u00e4llten Phase in M7<\/sub>C3<\/sub> Phasen.<\/p>\n\n\n\n

(2) Die Verdichtungstemperatur von 18Cr4VNbMo-Pulver, das 0,6 wt% Graphit und 6 wt% Mo\u2082C enth\u00e4lt, sank von urspr\u00fcnglich 1450\u00b0C auf 1275\u00b0C (eine Verringerung um ca. 12%), die H\u00e4rte w\u00e4hrend der Verdichtungsphase stieg von 586 HV auf 819 HV (eine Zunahme von 39,8%), und die Biegefestigkeit erreichte 1366 MPa.<\/p>\n\n\n\n

 (3) Die gesinterte Probe des urspr\u00fcnglichen Pulvers wies einen gemischten Bruchmodus aus intergranularem Bruch entlang der Pulvergrenzen und transgranularer Spaltung innerhalb der Karbide auf.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

The Effects of Graphite and Mo\u2082C Particles on the Sintering and Mechanical Properties of 18Cr4VNbMo Powder 18Cr4VNbMo is a high-carbon alloy steel commonly used in the manufacture of cutting tools. Its mechanical properties are significantly superior to those of traditional manufacturing through the super-solidification line liquid-phase sintering (SLPS) based on the temperature difference between the […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":3129,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3119","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized"],"blocksy_meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3119","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3119"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3119\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3130,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3119\/revisions\/3130"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3129"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3119"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3119"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3119"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}