Warmwerkzeug, das der Einwirkung heisser Werkstücke ausgesetzt ist. Zur Herstellung von Warmwerkzeugen, die infolge Einwirkung heisser Werkstücke bei höheren Temperaturen arbeiten und daher hohe Anlassbeständigkeit besitzen sollen, wie z.
B. von Warmgesenken, Walzdornen, Spritz- gussmatritzen usw., wurden bisher vorzugs weise Chrom-Wolfram-Stähle mit etwa 0;25 bis 0,35 % Kohlenstoff, 2 bis 3% Chrom, 8: bis 10,% Wolfram und bis zu 0;50% Vana- dium verwendet.
Ein bekannter Stahl dieser Art mit etwa 0,28% Kohlenstoff, 2,70 Chrom, 8,50% Wolfram und 0-,20% Vana- d>ium ergibt bei einer Anlasstemperatur von 450 C etwa 165 kg/mm@, bei 550 C etwa 1.55 kg/km2 und bei 600 C etwa 145 kg/mm2 Festigkeit. .
Für Maschinenteile, die. bei erhöhter Tem peratur arbeiten und . starken Temperatur schwankungen ausgesetzt sind, wurden auch schon Stähle empfohlen, die bis zu 0,3 Kohlenstoff, mehr als .:etwa 2,10'% Chrom, sowie als weiteres Element, das eine- Erhö hung der Streckgrenze hervorruft und das Auftreten der Anlasssprödigkeit verhindert, über 0,15 % Molybdän oder 0;
30 % Wolfram enthalten und zur Weitererhöhung der Streck grenze bis zu 0,40% Vanadium sowie zur Verbesserung anderer Eigenschaften noch bis zu 2 % Nickel aufiveisen''können.
Auch war es bekannt, zur Herstellung von Ventilen für Verbrennungsmot*ren, -Schmiede gesenken, Gussformen und sonstigen Warm arbeitsgegenständen, Stähle mit 2 bis 7 Wolfram oderMolybdän (vorzugsweiseWolf- räm), 0,2 bis 5 % Kobalt, 2 bis 8 % Chrom und 0,2 bis 1,5 % Kohlenstoff zu verwenden.
Ferner wurden für Gegenstände, die in einem strömenden Medium arbeiten, wie z. B. Schiffspropeller, Schaufeln für Dampf- oder Wasserturbinen, bereits Stähle mit 0,1 bis 0,5 % Kohlenstoff und 3 bis 20 % Chrom vor geschlagen, die ausserdem noch bis zu 2 Nickel und bis zu 1 % Mölybdän, Vanadium oder Wolfram, einzeln oder gemischt, enthal ten können. Diesem Vorschlag war jedoch über eine vorteilhafte Verwendbarkeit solcher Stähle für Warmwerkzeuge nichts zu ent nehmen.
Die Erfindung bezweckt nun, Warmwerk zeuge, die der Einwirkung heisser Werkstücke ausgesetzt sind, aus Stählen zu schaffen, die keines der devisenbelastenden Elemente Wolf ram, Molybdän oder Kobalt aufweisen müs sen und liegt darin, dass diese Warmwerk zeuge aus ,Stählen bestehen, die 0,30 bis 1,20% Kohlenstoff; 2,0 bis. 14,0 % Chrom und 0,50 bis 2,00% Vänadium enthalten.
Es hat .sich nämlich- wider Erwarten ge zeigt, dass die Anlassbeständigkeit der Chrom- V anadium-Stähle, aus welchen die erfin dungsgemässen Warmwerkzeuge hergestellt sind, jene des vorerwähnten Chrom-,Wolfram- Stahles bei Anlasstemperaturen zwischen 450 und <B>550'C</B> nicht nur erreichen,
sondern sie sogar erheblich übertreffen kann und selbst bei einer Anlasstemperatur von 600 C die Festigkeit noch über 120 bis 150 kg/mm' be tragen kann.
Die Anlassbeständigkeit einiger dieser Chrom-Vanadium-Stähle geht im. Vergleich zum vorangeführten Chrom Wolfram=Stahl aus folgenden Beispielen hervor:
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Stabl <SEP> er
<tb> Nr. <SEP> Prozent
<tb> 1 <SEP> 0,28 <SEP> 2,70 <SEP> 8,50 <SEP> 0,20
<tb> 2 <SEP> 0,40 <SEP> 8,71 <SEP> - <SEP> 0,65
<tb> 3 <SEP> 0;47 <SEP> 9,89 <SEP> - <SEP> 0,64
<tb> 4 <SEP> 0,53 <SEP> 3,5<B>1</B> <SEP> - <SEP> 0,84
<tb> 5 <SEP> 0,57 <SEP> 6;30 <SEP> - <SEP> 0,84
<tb> 6 <SEP> 0,70 <SEP> 3,20 <SEP> - <SEP> 1,35
<tb> 7 <SEP> 0,71 <SEP> 10,06 <SEP> - <SEP> 1,53
<tb> 8 <SEP> 1,01 <SEP> 3,33 <SEP> - <SEP> 2,00
<tb> 9 <SEP> 0.196 <SEP> 1052 <SEP> - <SEP> 1;
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Stahl <SEP> Härte- <SEP> Festigkeit <SEP> kg/mm' <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Anlasstemperatur <SEP> von
<tb> Nr. <SEP> temperatur <SEP> 450 <SEP> C <SEP> I <SEP> <B>500 </B> <SEP> C <SEP> I <SEP> 550 <SEP> C <SEP> I <SEP> <B><U>60000</U></B>
<tb> 1 <SEP> 1100 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 160 <SEP> 155 <SEP> 145
<tb> 21000 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 135 <SEP> 125
<tb> 3 <SEP> 1020 <SEP> C <SEP> 180 <SEP> 180 <SEP> 145 <SEP> 125
<tb> 4 <SEP> 1'02011 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 150
<tb> 5 <SEP> 102011 <SEP> C <SEP> 195 <SEP> 185 <SEP> 165 <SEP> 125
<tb> 6 <SEP> 1020 <SEP> C <SEP> 185 <SEP> 185 <SEP> 170 <SEP> 145
<tb> 7 <SEP> 1070 <SEP> C <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 165 <SEP> 125
<tb> 8 <SEP> 950 <SEP> C <SEP> 185 <SEP> 180 <SEP> 165 <SEP> 7.35
<tb> 9 <SEP> 1070 <SEP> C <SEP> 210 <SEP> 210 <SEP> 175 <SEP> 130
Nun war es zwar an sich bekannt, dass die Anlassbeständigkeit von Stählen durch Zu satz von Vanadium erhöht werden kann. Eine so hohe Anlassbeständigkeit war aber gerade bei erfindungsgemässen Warmwerkzeugen aus wolfram-, molybdän- und kobaltfreien Chrom- V anadium-Stählen nicht zu erwarten,
zumal die bekannten Warmarbeitsstähle nur bis zu (1,5 % Vanadium enthalten.
Warmwerkzeuge gemäss der Erfindung sind leicht schmiedbar und im geglühten Zu stand gut bearbeitb_ar:'Üm bei den Stählen dieser Warmwerkzeuge eine Verarmung der Grundmasse an Kohlenstoff zu vermeiden, er- scheint es zweckmässig, mit steigendem Vana- diumgehalt auch den Kohlenstoffgehalt in nerhalb der angegebenen Grenzen zu erhöhen.
Hot tool that is exposed to the action of hot workpieces. For the production of hot tools that work at higher temperatures as a result of the action of hot workpieces and should therefore have high tempering resistance, such as.
B. from hot dies, roll mandrels, injection molding matrices, etc., were previously preferred as chrome-tungsten steels with about 0.25 to 0.35% carbon, 2 to 3% chromium, 8: to 10,% tungsten and up to 0; 50% vanadium used.
A known steel of this type with about 0.28% carbon, 2.70 chromium, 8.50% tungsten and 0-20% vanadium yields about 165 kg / mm @ at a tempering temperature of 450 ° C. at 550 ° C about 1.55 kg / km2 and at 600 C about 145 kg / mm2 strength. .
For machine parts that. work at a higher temperature and. are exposed to strong temperature fluctuations, steels have also been recommended that contain up to 0.3 carbon, more than.: about 2.10% chromium, and as a further element that causes an increase in the yield point and the occurrence of temper brittleness prevents over 0.15% molybdenum or 0;
30% tungsten and can contain up to 0.40% vanadium to further increase the yield point and up to 2% nickel to improve other properties.
It was also known to manufacture valves for internal combustion engines, forges, casting molds and other hot work items, steels with 2 to 7 tungsten or molybdenum (preferably tungsten), 0.2 to 5% cobalt, 2 to 8% chromium and 0.2 to 1.5% carbon to be used.
Furthermore, for objects that work in a flowing medium, such as. B. ship propellers, blades for steam or water turbines, steels with 0.1 to 0.5% carbon and 3 to 20% chromium have already been proposed, which also contain up to 2 nickel and up to 1% Mölybdenum, vanadium or tungsten, individually or mixed. However, nothing was to be taken from this proposal about the advantageous use of such steels for hot tools.
The aim of the invention is to create hot tools that are exposed to the action of hot workpieces from steels that do not have to have any of the elements that are harmful to foreign exchange, tungsten, molybdenum or cobalt , 30 to 1.20% carbon; 2.0 to. Contains 14.0% chromium and 0.50 to 2.00% vanadium.
It has been shown, contrary to expectations, that the tempering resistance of the chromium-vanadium steels from which the hot tools according to the invention are made is that of the aforementioned chromium and tungsten steel at tempering temperatures between 450 and 550 ' C </B> not only achieve
but it can even exceed it considerably and even at a tempering temperature of 600 C the strength can still carry over 120 to 150 kg / mm 'be.
The tempering resistance of some of these chrome-vanadium steels is in the. Comparison to the above mentioned chromium tungsten = steel from the following examples:
EMI0002.0038
Stabl <SEP> er
<tb> No. <SEP> percent
<tb> 1 <SEP> 0.28 <SEP> 2.70 <SEP> 8.50 <SEP> 0.20
<tb> 2 <SEP> 0.40 <SEP> 8.71 <SEP> - <SEP> 0.65
<tb> 3 <SEP> 0; 47 <SEP> 9.89 <SEP> - <SEP> 0.64
<tb> 4 <SEP> 0.53 <SEP> 3.5 <B> 1 </B> <SEP> - <SEP> 0.84
<tb> 5 <SEP> 0.57 <SEP> 6; 30 <SEP> - <SEP> 0.84
<tb> 6 <SEP> 0.70 <SEP> 3.20 <SEP> - <SEP> 1.35
<tb> 7 <SEP> 0.71 <SEP> 10.06 <SEP> - <SEP> 1.53
<tb> 8 <SEP> 1.01 <SEP> 3.33 <SEP> - <SEP> 2.00
<tb> 9 <SEP> 0.196 <SEP> 1052 <SEP> - <SEP> 1;
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Steel <SEP> hardness <SEP> strength <SEP> kg / mm '<SEP> at <SEP> a <SEP> tempering temperature <SEP> of
<tb> No. <SEP> temperature <SEP> 450 <SEP> C <SEP> I <SEP> <B> 500 </B> <SEP> C <SEP> I <SEP> 550 <SEP> C <SEP > I <SEP> <B><U>60000</U> </B>
<tb> 1 <SEP> 1100 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 160 <SEP> 155 <SEP> 145
<tb> 21000 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 135 <SEP> 125
<tb> 3 <SEP> 1020 <SEP> C <SEP> 180 <SEP> 180 <SEP> 145 <SEP> 125
<tb> 4 <SEP> 1'02011 <SEP> C <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 165 <SEP> 150
<tb> 5 <SEP> 102011 <SEP> C <SEP> 195 <SEP> 185 <SEP> 165 <SEP> 125
<tb> 6 <SEP> 1020 <SEP> C <SEP> 185 <SEP> 185 <SEP> 170 <SEP> 145
<tb> 7 <SEP> 1070 <SEP> C <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 165 <SEP> 125
<tb> 8 <SEP> 950 <SEP> C <SEP> 185 <SEP> 180 <SEP> 165 <SEP> 7.35
<tb> 9 <SEP> 1070 <SEP> C <SEP> 210 <SEP> 210 <SEP> 175 <SEP> 130
Now it was known per se that the tempering resistance of steels can be increased by adding vanadium. Such a high tempering resistance was not to be expected, especially with hot tools according to the invention made of tungsten, molybdenum and cobalt-free chromium-vanadium steels
especially since the known hot-work steels only contain up to (1.5% vanadium.
Hot tools according to the invention are easy to forge and can be easily machined in the annealed state: To avoid a depletion of the basic mass of carbon in the steels of these hot tools, it seems expedient to keep the carbon content within the specified limits as the vanadium content increases to increase.