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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, die bei
Raumtemperatur und in der Wärme hohe Festigkeit aufweisen müssen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, die bei Raumtemperatur und in der Wärme hohe Festigkeit aufweisen müssen, u. zw. ist insbesondere gedacht an Warmfliesspressmatrizen, Gesenke sowie bei hohen Temperaturen ähnlich beanspruchte Werkzeuge und Teile. Warm- fliesspressmatrizen beispielsweise werden ausserordentlich hoch beansprucht ; denn bei der Verarbeitung von Stahl treten Temperaturen auf, die bei 1200 C liegen können und inder Regel 800 - 10000Cerreichen.
Es ist somit von ausschlaggebender Bedeutung für die Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit des genannten Verformungsverfahrens, dass die Pressmatrizen diesen hohen Anforderungen standhalten. Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, diese Matrizen aus warmfesten Stählen herzustellen.
Neben härtbaren hochwarmfesten Stählen werden auch warmfeste austenitische Stähle verwendet, die durch ein Fertigschmieden bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen auf eine hohe Ausgangsfestigkeit gebracht werden. Die Verformung wird hiebei unterhalb der Rekristallisationstemperatur vorgenommen, d. h. in einem Temperaturbereich zwischen 600 und 7000C. Das Verfahren ist daher auch als Warm-KaltVerfestigen bezeichnet worden. Mit dieser Massnahme wird einer Erscheinung entgegengewirkt, die bei nicht härtbaren austenitischen Stählen bis zu einem gewissen Grad in Kauf genommen werden muss, nämlich der Erscheinung, dass sich die Wandung des Pressmatrizenhohls unter der Arbeitsbeanspruchung nach innen auswölbt. Durch eine hohe Ausgangshärte wird diese Erscheinung in einem gewissen Umfang verhindert.
Um die Leistungen solcher Matrizen noch weiter zu steigern, sind hiefür als Werkstoffe auch schon hochwarmfeste, ausscheidungshärtbare Legierungen vorgeschlagen worden, aus denen vorzugsweise Gasturbinenschaufeln hergestellt werden. Es handelt sich um Legierungen auf der Basis von mehr als 50% Nickel oder mehr als 50% Nickel und Kobalt zusammen, die bis zu 451o Chrom enthalten.
Damit diese Legierungen einer Ausscheidungshärtungsbehandlung zugänglich sind, enthalten sie eines oder mehrere der Elemente Eisen, Mangan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Vanadin, Titan, Niob, Tantal, Silizium und Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt soll 1% nicht übersteigen, Titan und Silizium sollen im allgemeinen nur bis zu 51o vorhanden sein und keines der genannten Zusatzelemente soll 250/o übersteigen. Die Summe aller Elemente zusammen soll höchstens 40% betragen. In einer solchen Legierung können auch noch geringe Mengen an Stickstoff, Kupfer und seltene Erdmetalle vorhanden sein.
Solche Legierungen weisen neben 50% Nickel und mehr sowie der mehr als 50% betragenden Summe von Nickel und Kobalt die einzelnen Legierungselemente in etwa folgenden Mengen auf :
Chrom bis zu 30 0/0
Molybdän bis zu 10 0/0
Wolfram bis zu 10 0/0
Vanadin bis zu 5 %
Titan bis zu 5 0/0
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tur wurde das Werkstück auf Fertigmass gestaucht, anschliessend wurde das Werkstück 16 h bei 7000C geglüht, um die Ausscheidungshärtung herbeizuführen.
Diese Behandlung führte zu einer Härte von 42 bis 45 Rc, was einer Festigkeit von 140 bis 150 kg/mm2 entspricht. Solche Härten konnten bisher nur bei martensitisch gehärteten Stählen erzielt werden, die aber hinsichtlich der Warmfestigkeit nicht voll befriedigen.
Unter Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung können Teile für Warmfliesspressmatrizen hergestellt werden, aber auch Teile für Gesenke oder sonstige Gegenstände, die ähnlich beansprucht werden.
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Process for the production of items that are used in
Must have room temperature and high strength in the heat
The invention relates to a method for the production of objects which must have high strength at room temperature and in the heat, u. zw. is particularly intended for hot extrusion dies, dies and tools and parts that are similarly stressed at high temperatures. Hot extrusion dies, for example, are extremely stressed; Because when processing steel, temperatures occur that can be 1200 C and usually reach 800 - 10000C.
It is therefore of crucial importance for the feasibility and economy of the deformation process mentioned that the press dies withstand these high requirements. It has therefore already been proposed to manufacture these matrices from heat-resistant steels.
In addition to hardenable, high-temperature steels, heat-resistant austenitic steels are also used, which are brought to a high initial strength by finish forging at relatively low temperatures. The deformation is carried out below the recrystallization temperature, i.e. H. in a temperature range between 600 and 7000C. The process has therefore also been referred to as hot-cold hardening. This measure counteracts a phenomenon that has to be accepted to a certain extent in the case of non-hardenable austenitic steels, namely the phenomenon that the wall of the press die cavity bulges inward under the work load. A high initial hardness prevents this phenomenon to a certain extent.
In order to increase the performance of such matrices even further, highly heat-resistant, precipitation-hardenable alloys have already been proposed as materials, from which gas turbine blades are preferably made. These are alloys based on more than 50% nickel or more than 50% nickel and cobalt together, which contain up to 4510 chromium.
In order for these alloys to be amenable to precipitation hardening treatment, they contain one or more of the elements iron, manganese, aluminum, molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, niobium, tantalum, silicon and carbon. The carbon content should not exceed 1%, titanium and silicon should generally only be present up to 50% and none of the additional elements mentioned should exceed 250%. The sum of all elements together should not exceed 40%. Small amounts of nitrogen, copper and rare earth metals can also be present in such an alloy.
In addition to 50% nickel and more as well as the sum of more than 50% nickel and cobalt, such alloys have the individual alloying elements in approximately the following amounts:
Chrome up to 30 0/0
Molybdenum up to 10 0/0
Tungsten up to 10 0/0
Vanadium up to 5%
Titanium up to 5 0/0
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Afterwards the workpiece was annealed at 7000 ° C. for 16 hours in order to induce precipitation hardening.
This treatment resulted in a hardness of 42 to 45 Rc, which corresponds to a strength of 140 to 150 kg / mm2. Up to now, such hardnesses could only be achieved with martensitically hardened steels, which, however, are not fully satisfactory in terms of heat resistance.
Using the method according to the invention, parts for hot extrusion dies can be produced, but also parts for dies or other objects that are similarly claimed.