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Stahllegierungen, insbesondere für Warmarbeitswerkzeuge, und Werkzeuge oder Gegenstände, welche in hohem Masse Unempfindlichkeit gegen Temperatursehwankungen, Masshaltigkeit, Warmzerreiss- festigkeit und Zähigkeit aufweisen.
Die Erfindung betrifft Stahllegierungen, welche insbesondere für in der Wärme beanspruchte Werkzeuge, wie Gesenke, Spritzgussformen, Walzdorne und Werkzeuge in Pressen, Schnitte, Matrizen, ferner für Gewehrläufe u. dgl., geeignet sind, aber auch für bei hoher Temperatur beanspruchte Konstruktionsteile, wie sie beispielsweise im Motoren-und Turbinenbau als Ventilkegel, Turbinenschaufeln u. dgl. zur Anwendung gelangen, vorteilhaft Verwendung finden. Die Erfindung umfasst auch die aus diesen Legierungen hergestellten Werkzeuge und sonstigen Gegenstände.
Für warmfeste Werkzeuge wurden schon Chrom-Wolfram-Stähle, Chrom-Niekel-Stähle, ChromMolybdän-Nickel-Stähle, Wolfram-Nickel-Stähle und vorzugsweise Chrom-Wolfram-Nickel-Stähle vorgeschlagen. Bei diesen Stählen war auch bekannt, das Nickel teilweise oder ganz durch Kobalt zu ersetzen.
Es wurde nun gefunden, dass überraschend gute Ergebnisse gegenüber diesen bekannten Stählen durch Wolfram-Kobalt-Nickel-Stähle, die weniger als 1% Chrom enthalten oder überhaupt chromfrei sind, erzielt werden. Die erfindungsgemässen Stahllegierungen enthalten etwa 0-05 bis 0-5% Kohlenstoff, 0-5 bis 15% Wolfram, 0-3 bis 5% Kobalt und 1 bis 5% Nickel.
Bei den bekannten Chrom-Wolfram-Niekel-Stählen, bei welchen der Nickelgehalt teilweise oder ganz durch Kobalt ersetzt sein kann, wurde ein Chromgehalt von mindestens 3% vorgeschlagen. Demgegenüber wurde erfindungsgemäss erkannt, dass in warmfesten Stahllegierungen sowohl Nickel als auch Kobalt neben Wolfram vorhanden sein muss und dass es ferner wesentlich ist, dass diese Legierungen
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enthalten können, ist dabei das Chrom niemals ein ausschlaggebender Legierungsbestandteil und sein Gehalt stets kleiner als der des Nickels.
Es sind bereits kobalthaltige chromfreie Schnelldrehstähle bekannt, ferner für Kaltschlagwerkzeuge Stähle mit Wolfram und Nickel ohne Kobalt und ohne Chrom und einem entsprechend hohen Kohlenstoffgehalt. Diese Vorschläge betreffen aber Stähle anderer Art. Unter Warmwerkzeugen im Sinne der Erfindung sollen Schnelldrehstähle nicht verstanden werden, da diese vor allem aktive Härte, nicht aber, wie Warmwerkzeuge, Widerstandsfähigkeit gegen Schläge, Masshaltigkeit und Beständigkeit gegen jähen Temperaturwechsel ohne Auftreten von Volumsänderungsrissen erfordern.
Es konnte daher nicht vorausgesehen werden, dass Stähle mit den Bestandteilen Wolfram, Kobalt und Nickel, aber ohne oder mit vergleichsweise wenig Chrom besonders widerstandsfähig gegen die bei Warmwerkzeugen auftretenden vielfachen Beanspruchungen sind und deswegen eine längere Lebensdauer der daraus hergestellten Werkzeuge ergeben als die bisher besten Warmarbeitsstähle mit mehr als 3% Chrom, Wolfram, Nickel und allfälligem Ersatz des Nickels durch Kobalt.
Vorteilhaft können geringe Zusätze von Molybdän oder Vanadium gegeben werden. Diese Zusätze betragen zumeist vorteilhaft weniger als 0-5%, können aber in manchen Fällen bis zu etwa 2% betragen.
Die wertvollen Eigenschaften dieser Stahllegierungen sind bei selbst geringen Gehalten an Wolfram, Kobalt und Nickel, wie etwa 2 bis 6% Wolfram, 0-5 bis 2% Kobalt und 1 bis 3% Nickel, schon vorhanden.
Eine Stahllegierung, welche beispielsweise neben Eisen und Kohlenstoff und neben Mangan und Silizium in den üblich kleinen Mengen 2-87% Wolfram, 0-59% Molybdän, 2-51% Nickel und 1-01% Kobalt, also insgesamt etwa 7% an Sonderbestandteilen enthält, zeigte schon hohe Warmfestigkeit bei hoher
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Dehnung. Diese Legierung gestattet eine leichte Formgebung jeder Art, sie ist auffallend unempfindlich gegen Temperaturschwankungen und kann nicht nur in Öl, sondern auch in Wasser gehärtet oder abgekühlt werden, ohne Schaden zu nehmen.
Der durch diese Legierungen erzielte Fortschritt liegt darin, dass sie gleichzeitig eine Reihe von vorzüglichen Eigenschaften aufweisen, die bisher nicht miteinander vereinigt waren. Sie gehen bei höheren Chromgehalten teilweise verloren.
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<tb>
<tb> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> W <SEP> Mo <SEP> Co <SEP> Ni <SEP> Va
<tb> 0-40% <SEP> 0. <SEP> 30% <SEP> 0-23% <SEP> 2-87% <SEP> 0. <SEP> 59% <SEP> 1. <SEP> 01% <SEP> 2-51%-
<tb> 0-27% <SEP> 0-26% <SEP> 048% <SEP> 3. <SEP> 32%-141% <SEP> 2.
<SEP> 64%-
<tb> 0#25% <SEP> 0#29% <SEP> 0#20% <SEP> 3#21% <SEP> 0#42% <SEP> 3#26% <SEP> 3#32% <SEP> -
<tb> 0#39% <SEP> 0#59% <SEP> 0#30% <SEP> 11#10% <SEP> 1#74% <SEP> 2#75% <SEP> 4#95% <SEP> -
<tb> 0#15% <SEP> 0#45% <SEP> 0#20% <SEP> 0#61% <SEP> 0#25% <SEP> 0#58% <SEP> 2#50% <SEP> 0#20%
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In Anpassung an die Erfordernisse des Einzelfalles können die Legierungen noch geringe Zusätze folgender Bestandteile erhalten : Tantal, Titan, Zirkon, Kupfer und Silizium. Diese Zusätze sind aber jeweils gering im Verhältnis zu der Summe der Bestandteile der Grundlegierungen, die der Legierung
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Zwecks erhöhter Beständigkeit gegen saure oder korrodierende Gase können auch geringe Zusätze an Kupfer und/oder erhöhte Zusätze an Silizium vorgesehen werden.
Zwecks Erzielung von Nitrierfähigkeit oder verbesserter Ausscheidungshärtung, insbesondere bei Ausführungsformen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, können Bestandteile zugesetzt werden, die die Stähle in bekannter Weise für diese Massnahmen geeignet machen (Ti, Mo, Cu, Al usw. ).
Mangan ist im allgemeinen nur als üblicher Begleiter vorhanden. Für besondere Zwecke kann aber auch ein höherer Mangangehalt verwendet werden. Man kann schliesslich auch geringe Zusätze an Bor, Cer, Beryllium, je nach Verwendungszweck, geben.
Die fertigen Teile können noch kaltverformt oder einer entsprechenden Warmbehandlung unterworfen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1, Stahllegierungen, insbesondere für Warmarbeitswerkzeuge, und Werkzeuge oder Gegenstände, welche in hohem Masse Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen, Masshaltigkeit, Warm- zerreissfestigkeit und Zähigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sie etwa 0-05 bis 0, 5% Kohlenstoff, 0-5 bis 15% Wolfram, 0-3 bis 5% Kobalt, 1 bis 5% Nickel und höchstens bis zu 2% Chrom enthalten, vorzugsweise aber chromfrei sind.