Verfahren zur Herstellung von aus einer Hartlegierung bestehenden Gegenständen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von aus einer Hart- le:@@-ierttng bestehenden Gegenständen, insbe sondere von Schneidwerkzeugen, Ziehwerk zeugen<B>USW.</B>
Es ist bekannt, dass durch Formen von Metallpulvern und mehrfaches Sintern harte Legierungen erzeugt werden können, die ins besondere für Schneidwerkzeuge, Ziehringe usw. geeignet sind.
Die Erfindung bezweckt, eine einfachere Arbeitsweise, die sich auch für kontinuier lichen Betrieb eignet, und eine grössere Un abhängigkeit in der Anwendbarkeit der Hartlegierungen, als bisher bekannt war, zu schaffen und Gegenstände, insbesondere Schneidwerkzeuge, Ziehwerkzeuge usw. aus einer besonders für den Zweck geeigneten Hartlegierung zu bilden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungs komponenten fein gemahlen, gemischt und angefeuchtet, sodann unter gleichzeitiger me- chanischer Verdichtung in eine Form ge bracht und einer einmaligen Wärmebehand lung durch Sintern bei einer Temperatur von über 1300 C unterzogen werden.
Die mechanische Verdichtung kann ent zveder dadurch erzielt werden, dass man das Gemisch der Legierungskomponenten mittelst Pressluft in die Form schleudert oder es unter gleichzeitigem Schütteln in die Form stampft. Es hat sich gezeigt, da,ss die erhaltenen Form- linge schon vor dem Sintern eine Festigkeit aufweisen können, wie sie bei den bisher be kannten Verfahren erst nach der ersten Sin- terung erzielt wird. Die Formlinge lassen sich schon vor der Sinterung bearbeiten und dadurch in jede gewünschte endgültige Form bringen.
Dies bedeutet eine wesentliche Ver vollkommnung der Formtechnik von Hart legierungen, da nunmehr irgendwelche Be schränkung der Formmöglichkeit nicht mehr besteht.
Das Verfahren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Rohstoffe, die oxydisch sein können, wer den in Gegenwart leicht oxydierender Metall pulver, z. B. Silizium oder Magnesium oder Aluminium, reduziert. Den Metallpulvern können Ammoniak abgebende Chemikalien gemische beigefügt werden, die als Beschleu niger wirken und einen Schutz vor Oxyda tion während der Abkühlung bilden. Nach dem die Oxyde der Hartmetalle reduziert sind, werden sie fein gemahlen und gemischt, sodann mit leicht verdunstender Flüssigkeit angefeuchtet und geformt. Das Formen er folgt zweckmässig mittelst Pressluft, indem die erdfeuchte Masse durch einen kräftigen Luftstrahl in die Formen geschleudert wird.
An Stelle des Formens mit Pressluft kann das Formen unter Erzielung fast der gleichen Wirkung durch gleichzeitiges Schütteln und Stampfen eines erdfeuchten Metallgemisches erfolgen.
Das Verfahren macht es möglich. dass man die geformte Masse nur einmal zum Sin tern und Verschweissen zu erhitzen braucht. Jedes Arbeiten unter Druck oder Gasatmo sphäre kann dabei fortfallen, was wiederum eine wesentliche Verbesserung bedeutet.
Zur Sinterung werden die Formstücke zweckmässig zum Schutze gegen Oxydation in Metallpulver gebettet, dem wiederum Am moniak abgebende Chemikalien beigemengt werden können, um einen grösseren Schutz vor der Aussenluft zu erhalten.
Die Glühdauer und Glühtemperatur be- misst sich nach .der Wandstärke der Stücke und nach der Legierungszusammensetzung. Normalerweise kommen Zeiten von zwei bis zehn Stunden in Frage. Die Glühtemperatur beträgt, wie bereits erwähnt, mehr als <B>1300</B> C und kann bis auf 1800 C gestei gert werden.
Obwohl sich nach dem Verfahren gemäss der Erfindung im wesentlichen Gegenstände aus bekannten Hartmetallegierungen, die <B>zum</B> Beispiel Wolfram, Chrom oder Molyb- dän in einem Hilfsmetall enthalten, oder denen Titan und Bor, wie auch Silizium und Silizide beigemengt sind, herstellen lassen, so können doch gewisse andere, bisher nicht bekannte Metallegierungen mit besonderem Vorteil verwendet werden.
Diese neuen Legierungen zeichnen sich den bekannten gegenüber durch eine sehr grosse Zähigkeit neben teilweise grösserer Härte aus, so dass sie starken Stossbeanspru chungen an sich schon gewachsen sind. Es wurde auch gefunden, dass sich die erstre benswerten Eigenschaften der aus den Legie rungen gefertigten Gegenstände gegenüber den bekannten noch in weiterem Masse er höhen lassen.
Alle die vorerwähnten bekannten Legie rungen enthalten irgendwelche Karbide.
Es hat sich gezeigt, dass aus fein gemah lenen Gemischen, welche einerseits Bor, oder Silizide des Bor und/oder Titan, oder Titan- Borlegierungen, die eine sehr grosse der des Diamants nahekommende Härte besitzen, und anderseits Kobalt enthalten, Gegenstände hergestellt werden können, welche alle an gestrebten Eigenschaften für Schneidwerk zeuge, Ziehwerkzeuge usw. besitzen. Es ist zweckmässig, noch ferner Magnesium, Alu minium, Vanadium oder Beryllium in gerin gen Mengen einzeln oder mehrere dieser Me talle zusammen einzulegieren, wodurch eine weitere Steigerung der Härte, wie auch der Zähigkeit des Materials erzielt werden kann.
An Stelle von Bor und Titan kann minde stens teilweise auch Wolfram treten, und an dessen Stelle wieder eines der andern Ele mente der Chromgruppe.
Geringe Beimengung von Eisen ist kaum von Einfluss auf die Güte der Legierungen; es können daher auch durch Eisen verunrei nigte Rohstoffe Verwendung finden.
Im folgenden sind einige Beispiele für die Zusammensetzung neuer Legierungen an gegeben: 1. 40 bis 80 % Titan, 10 bis 50 % Sili zium, bis 15 % Kobalt.
2. 15 bis<B>50%</B> Titan, 40 bis<B>80%</B> Bor, bis<B>15%</B> Kobalt.
ä. Die vorstehenden Legierungen mit bis 10 ,wo Magnesium, Aluminium, Vanadium oder Beryllium. 4. Die Legierungen 1 bis 3 unter völli gem oder teilweisem Ersatz von Titan oder Bor durch Wolfram.
Als empfehlenswert sind in Sonderheit die nachstehenden Legierungen zu bezeich nen:
EMI0003.0001
1. <SEP> 76 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> 3t <SEP> 41 <SEP> % <SEP> Titan
<tb> 1.1,5 <SEP> % <SEP> Silizium <SEP> 1.3,2 <SEP> % <SEP> Silizium
<tb> 9,5 <SEP> % <SEP> Kobalt <SEP> 32,6 <SEP> % <SEP> Bor
<tb> 2. <SEP> 45 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> 12,5 <SEP> % <SEP> Kobalt
<tb> 40 <SEP> ö <SEP> Bor <SEP> 0,3 <SEP> % <SEP> Vanadium
<tb> 15 <SEP> ö <SEP> Kobalt <SEP> 0,4 <SEP> % <SEP> Magnesium
<tb> 3a <SEP> 71 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> 4. <SEP> 70 <SEP> <B>%</B> <SEP> Wolfram
<tb> 17,5 <SEP> % <SEP> Silizium <SEP> 13 <SEP> % <SEP> Silizium
<tb> <B>11</B> <SEP> , < <SEP> Kobalt <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Titan
<tb> 0,5ö <SEP> Vanadium <SEP> 0,5 <SEP> % <SEP> Vanadium
<tb> 6,5 <SEP> % <SEP> Kobalt Ein weiteres Beispiel ist folgendes:
Man stellt aus fein gepulverten Bestand teilen zwei Gemische her, nämlich Gemisch, <I>I:</I> bestehend aus 5 % Kobalt, <B>75%</B> Titan, 20 Silizium und Gemisch II: bestehend aus 5 % Kobalt, 30/"Ö Titan, 65 Bor.
Dann werden gleiche Mengen beider Ge mische gut miteinander gemischt und gemäss dem Verfahren behandelt.,
Process for the manufacture of objects made of a hard alloy. The invention relates to a method for the production of objects consisting of a hard le: @@ - ierttng, in particular cutting tools, drawing tools <B> ETC. </B>
It is known that hard alloys, which are particularly suitable for cutting tools, draw rings, etc., can be produced by shaping metal powders and multiple sintering.
The invention aims to create a simpler way of working, which is also suitable for continuous union operation, and greater independence in the applicability of the hard alloys than was previously known, and to create objects, in particular cutting tools, drawing tools, etc. from one especially for the purpose to form suitable hard alloy.
The method according to the invention is characterized in that the alloy components are finely ground, mixed and moistened, then brought into a mold with simultaneous mechanical compression and subjected to a one-time heat treatment by sintering at a temperature of over 1300C.
Mechanical compression can either be achieved by hurling the mixture of alloy components into the mold using compressed air or by tamping it into the mold while shaking it at the same time. It has been shown that the moldings obtained can have a strength even before sintering such as is achieved in the previously known methods only after the first sintering. The moldings can be processed even before sintering and can thus be brought into any desired final shape.
This means a substantial perfection of the molding technique of hard alloys, since there are no longer any restrictions on the molding possibilities.
The method can be carried out, for example, as follows. Raw materials that can be oxidic, who powder in the presence of easily oxidizing metal, z. B. silicon or magnesium or aluminum, reduced. Mixtures of chemicals which release ammonia can be added to the metal powders, which act as accelerators and protect against oxidation during cooling. After the oxides of the hard metals are reduced, they are finely ground and mixed, then moistened with easily evaporating liquid and shaped. It is best to shape it using compressed air by hurling the earth-moist mass into the molds with a powerful jet of air.
Instead of shaping with compressed air, shaping can take place with almost the same effect by simultaneously shaking and tamping an earth-moist metal mixture.
The process makes it possible. that you only need to heat the formed mass once for sintering and welding. Any work under pressure or gas atmosphere can be omitted, which in turn means a significant improvement.
For sintering, the shaped pieces are expediently embedded in metal powder to protect them against oxidation, which in turn can be admixed with chemicals that emit ammonia in order to obtain greater protection from the outside air.
The annealing duration and annealing temperature are measured according to the wall thickness of the pieces and the alloy composition. Usually times of two to ten hours are possible. As already mentioned, the annealing temperature is more than 1300 C and can be increased to 1800 C.
Although the method according to the invention essentially results in objects made of known hard metal alloys which contain, for example, tungsten, chromium or molybdenum in an auxiliary metal, or to which titanium and boron, as well as silicon and silicides are added , can be produced, so certain other, previously unknown metal alloys can be used with particular advantage.
Compared to the known alloys, these new alloys are characterized by a very high degree of toughness and, in some cases, greater hardness, so that they can withstand severe shock loads. It has also been found that the desirable properties of the objects made from the alloys can be increased to a greater extent than the known ones.
All of the aforementioned known alloys contain any carbides.
It has been shown that objects can be produced from finely ground mixtures containing boron, or silicides of boron and / or titanium, or titanium-boron alloys, which have a very high hardness close to that of diamond, and which contain cobalt which all of the properties sought for cutting tools, drawing tools, etc. have. It is expedient to also alloy magnesium, aluminum, vanadium or beryllium in small amounts individually or several of these metals together, whereby a further increase in hardness as well as the toughness of the material can be achieved.
In place of boron and titanium, at least in part, tungsten can also be used, and in its place again one of the other elements of the chromium group.
A small amount of iron has hardly any influence on the quality of the alloys; therefore raw materials contaminated by iron can also be used.
Some examples of the composition of new alloys are given below: 1. 40 to 80% titanium, 10 to 50% silicon, up to 15% cobalt.
2. 15 to <B> 50% </B> titanium, 40 to <B> 80% </B> boron, up to <B> 15% </B> cobalt.
Ä. The above alloys with up to 10, where magnesium, aluminum, vanadium or beryllium. 4. Alloys 1 to 3 with total or partial replacement of titanium or boron by tungsten.
The following alloys are particularly recommended:
EMI0003.0001
1. <SEP> 76 <SEP>% <SEP> titanium <SEP> 3t <SEP> 41 <SEP>% <SEP> titanium
<tb> 1.1,5 <SEP>% <SEP> silicon <SEP> 1.3,2 <SEP>% <SEP> silicon
<tb> 9.5 <SEP>% <SEP> cobalt <SEP> 32.6 <SEP>% <SEP> boron
<tb> 2. <SEP> 45 <SEP>% <SEP> titanium <SEP> 12.5 <SEP>% <SEP> cobalt
<tb> 40 <SEP> ö <SEP> boron <SEP> 0.3 <SEP>% <SEP> vanadium
<tb> 15 <SEP> ö <SEP> cobalt <SEP> 0.4 <SEP>% <SEP> magnesium
<tb> 3a <SEP> 71 <SEP>% <SEP> titanium <SEP> 4. <SEP> 70 <SEP> <B>% </B> <SEP> tungsten
<tb> 17.5 <SEP>% <SEP> silicon <SEP> 13 <SEP>% <SEP> silicon
<tb> <B> 11 </B> <SEP>, <<SEP> cobalt <SEP> 10 <SEP>% <SEP> titanium
<tb> 0.5ö <SEP> vanadium <SEP> 0.5 <SEP>% <SEP> vanadium
<tb> 6.5 <SEP>% <SEP> cobalt Another example is the following:
Two mixtures are produced from finely powdered components, namely mixture <I> I: </I> consisting of 5% cobalt, <B> 75% </B> titanium, 20 silicon and mixture II: consisting of 5% Cobalt, 30 / "Ö titanium, 65 boron.
Then equal amounts of both mixtures are mixed well together and treated according to the procedure.