The structure and mechanical properties of sintered Fe-Mn-C parts

Nickel and copper, and in some cases molybdenum, are the alloying elements which have traditionally been used in sintered steels. High performance of PM heavy duty structural parts from iron powders is reached mainly by alloying of nickel. The use of manganese in iron-base PM structural parts has been avoided because of high affinity of this element to oxygen. It makes difficult to sinter steels containing manganese, without oxidation, in industrial atmospheres. However, the powder metallurgy industry follows also possibilities in order to develop nickel-free sintered steels which render as high mechanical properties as diffusion alloyed nickel-containing sintered steels and further fulfil the requirements of health protection. In recent years manganese have been introduced as alloying element in iron based structural parts, on laboratory scale and also for pilot scale production. In this paper the factors that contribute to the structure and mechanical properties of sintered manganese steels are summarised. The paper shows the influence of processing parameters on the mechanical properties of Ni-free PM steels.

---

Spiekane stale manganowe są od lat przedmiotem badań laboratoryjnych. Nikiel, miedź i niekiedy molibden są pierwiastkami stopowymi używanymi podczas produkcji spiekanych stali, w celu zapewnienia im wysokich własności wytrzymałościowych oraz znacznej odporności na ścieranie. Bardzo dobrym zamiennikiem dla drogiego, a zarazem szkodliwego dla zdrowia niklu jest mangan, którego obecność w stali powoduje zwiększenie odporności na ścieranie oraz przyczynia się do wzrostu hartowności stali. Jednak zastosowanie elementarnego proszku manganu przy produkcji konstrukcyjnych spieków żelazo-mangan-węgiel jest ograniczone z uwagi na jego wysokie powinowactwo do tlenu. Aby zapobiec łatwemu utlenianiu mangan najczęściej dodawany jest do mieszanki proszków w postaci żelazostopu, co jednak przyczynia się do pogorszenia zgęszczalności mieszanki. W celu ochrony przed utlenieniem wyprasek zawierajacych mangan możliwe jest również prowadzenie procesu spiekania w specjalnej zasypce lub w półhermetycznych łódkach. Zastosowanie odpowiednich warunków wytwarzania spiekanych stali manganowych pozwala obecnie na wykorzystanie tych materiałów do produkcji spiekanych elementów konstrukcyjnych o wysokich własnościach mechanicznych, przeznaczonych np. na koła zębate, znajdujące zastosowanie w elektronarzędziach.