DE10027049B4

DE10027049B4 - Verwendung einer Chrom-Stahllegierung

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Publication number: DE10027049B4
Application number: DE10027049A
Authority: DE
Inventors: Gisbert Dipl.-Ing. Kloss-Ulitzka; Günter Dipl.-Ing. Schnabel; Oskar Dr. Pacher
Original assignee: Stahlwerk Ergste Westig GmbH
Current assignee: Stahlwerk Ergste Westig GmbH
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: DE10027049A1

Abstract

Verwendung einer Chrom-Stahllegierung aus
0,4 bis 0,75 %Kohlenstoff,
0,4 bis 0,8 %Mangan,
14 bis 19 %Chrom,
bis 0,1 %Nickel,
bis 0,4 %Silizium,
0,5 bis 1,5 %Molybdän,
0,05 bis 0,2 %Vanadium, Titan und/oder Niob
0,025 bis 0,15 %Schwefel,
bis 0,1 %Stickstoff,
bis 0,008 %Bor,
Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff für Industrienadeln.

Description

Neuere Entwicklungen bei Nähmaschinen haben auch das Anforderungsprofil von Industrie(näh)nadeln entscheidend verändert. Bisher wurden Industrienadeln für Nähmaschinen aus einem Kohlenstoff-Stahl mit etwa 0,8 bis 1,1% Kohlenstoff hergestellt. Solche Nadeln neigen an feuchter Luft zur Ausbildung von Roststellen, wodurch ihr Einsatz sehr stark begrenzt wird. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und zur Vermeidung von Anrostungen werden die Nadeln deshalb galvanisch beschichtet, z.B. in rotierenden Trommeln. Als Beschichtung wird Nikkel und/oder Chrom kathodisch abgeschieden. Dabei fallen die Schichtdicken oftmals sehr stark unterschiedlich an, wobei kritische Stellen, z.B. im Bereich des Öhrs, der Spitze oder der Fadenrille, häufig nur sehr dünn beschichtet werden können. Gerade in diesen Bereichen tritt aber im Betrieb ein verstärkter Verschleiß auf. Auch der Abrieb der Beschichtung ist unerwünscht, da bekannt ist, daß Nickel selbst in sehr kleinen Konzentrationen ein stark allergenes Metall ist.
Ein weiterer Nachteil der galvanischen Beschichtung liegt darin, daß beim kathodischen Metallabscheiden in galvanischen Bädern Wasserstoff in den Nadelwerkstoff eingebaut werden kann. Dieser Wasserstoff bewirkt, daß die Sprödigkeit sehr stark ansteigt, wodurch die gefürchteten Nadelbrüche mit möglichen Folgeschäden an der Maschine ausgelöst werden.
Für eine wirtschaftliche Herstellung der Nadeln hat die Bearbeitbarkeit eine zentrale Bedeutung. Dies gilt besonders für die Herstellung von dünnen Nadeln. Die bisher verwendeten Kohlenstoff-Stähle mit bis zu 1,1% Kohlenstoff können diese Bedingungen gerade noch erfüllen, wobei, im geglühten Zustand bei Kohlenstoff-Gehalten über 1%, bereits Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Fadenrille und des Öhrs auftreten können. Mit diesen Kohlenstoff-Stählen ist nach einer speziellen Wärmebehandlung eine Härte von maximal 800 bis 840 HV1 zu erreichen.
Die Temperaturstabilität, also die Beibehaltung der Härte nach einem Erwärmen, ist jedoch unzureichend. Bereits bei einem Erwärmen auf 300°C ist . ein Rückgang der Härte um mehr als 200 HV1-Einheiten (10 HRC-Einheiten) möglich. Bei voller Härte besteht ferner noch eine große Empfindlichkeit gegenüber einer Aufnahme von Wasserstoff, z.B. beim galvanischen Beschichten. Bereits kleine Gehalte an Wasserstoff können das nur durch Kohlenstoff stabilisierte martensitische Gefüge verspröden und eine erhöhte Bruchgefahr auslösen. Bei dünnen Nadeln ist dies besonders kritisch. Die Vorteile höher legierter Stähle konnten bislang aufgrund von Schwierigkeiten bei der Mikro- und Feinbearbeitung des Öhrs und der Fadenrille sowie einer unzureichenden Abstimmung der Legierungselemente nicht genutzt werden.
Die Anforderungen an neue Nadelwerkstoffe werden primär durch die Leistungssteigerungen bei Nähmaschinen bestimmt. Die Entwicklungen gehen dabei in Richtung einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Nahtherstellung bei gleichzeitig einfacher Bedienbarkeit und längerer Lebensdauer der Nähmaschinen. Diesem Ziele dienen die folgenden Maßnahmen:
Steigerung der Nähgeschwindigkeit,
Verbesserung der Fadenführung,
Optimierung des Nähfußdruckes,
stufenlose Einstellbarkeit der Stichbreite,
möglichst hohe Durchstichkraft der Nadeln bei möglichst geringer Reibung.
Der Wunsch nach höheren Nähgeschwindigkeiten wird allein durch wirtschaftliche Zwänge zur Kostenreduzierung und der Produktionssteigerung ausgelöst. So werden derzeit Industrienähmaschinen bereits mit mehr als 7000 U/min angetrieben. Die hohen Nähgeschwindigkeiten (bzw. die hohen Stichzahlen) führen zu besonderen Belastungen der Nadeln und erfordern eine Anpassung der Werkstoffe sowie der Werkstoffeigenschaften.
Die hohen Nähgeschwindigkeiten und die damit verbundenen besonderen Belastungen der Nadeln erfordern somit verbesserte Werkstoffeigenschaften. Diese betreffen die Warmfestigkeit der Nadelspitze, die Verschleißfestigkeit als Summeneigenschaft aus Korrosions- und Abriebfestigkeit, die Härte, die Steifigkeit, die maximale Biegekraft und die maximale Durchbiegung.
Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß beim Nähen von dicken Stoffen bei hohen Nähgeschwindigkeiten an der Nadelspitze Temperaturen bis zu 300°C auftreten. Unter diesen Bedingungen wird auch die Verschleißfestigkeit schon nach kurzer Einsatzdauer wesentlich verschlechtert, was auch auf einen unzureichenden Schutz durch galvanische Beschichtungen zurückgeführt werden kann.
Ein großer Nachteil bei Nadeln aus Kohlenstoff-Stahl liegt insbesondere im Abfall der Kernhärte und in den unzureichenden mechanischen Eigenschaften bei extremen Belastungen. Die nur durch Kohlenstoff stabilisierte Matrix kann bei höheren Temperaturen einer Verformung oftmals nicht widerstehen. Die Standzeit der Nadel wird dadurch stark vermindert. Durch die Verformung wird wiederum die Gefahr einer Beschädigung der Nähmaschine wesentlich erhöht.
Eine Industrienadel soll eine hohe Kernhärte und eine hohe Warmfestigkeit, möglichst über 300°C aufweisen.
Die Verschleißfestigkeit als Summeneigenschaft von Abriebfestigkeit und Korrosionsfestigkeit soll gut sein und durch die Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit sowie durch Kontakt mit Gewebe- und Faserabrieb (Avitage, Farbstoffe, Chemikalien, Bleichrückstände sowie andere Stoffe) möglichst nicht verschlechtert werden.
Die Gefahr eines Nadelbruches soll auch beim Nähen von unterschiedlichen Materialien, insbesondere beim Nähen im Übergangsbereich verschiedener Stoffe sowie von Einlagen und Verstärkungen gering sein.
Der Zahlenwert für die Steifigkeit S, ausgedrückt als Quotient F_max/S_max (maximale Biegekraft/maximale Durchbiegung) soll hoch sein und eine möglichst geringe Streuung aufweisen. Die Durchbiegung einer Nadel bis zum Bruch soll zwischen 1,5 und 2,5 mm liegen und 3,0 mm nicht überschreiten.

Die Herstellung von Nadeln soff kostengünstig, umweltfreundlich und einfach sein. Die Formgebung und die Wärmebehandlung sollen mit konventionellen Anlagen möglich sein. Bei Nadeln aus Hartmetall (deutsche Offenlegungsschrift 38 19 481) ist diese Bedingung nicht erfüllt, da zur Formgebung Diamantschleifwerkzeuge notwendig sind und das Öhr mittels Funkenerosion gefertigt werden muß.

Nadeln für mittlere Nähgeschwindigkeiten werden aus Draht hergestellt, der einen einfachen Legierungsaufbau aufweist und gut zu bearbeiten ist. Die kostengünstige Herstellung ist ein entscheidender Aspekt für die Auswahl der Werkstoffe. Gebräuchlich sind Kohlenstoff-Stähle mit ca. 0,8 bis 1,1 % Kohlenstoff, entsprechend etwa einem Stahl der Werkstoff-Nummer 1.1545. Für hohe Anforderungen an Nadeln wird derzeit Draht aus dem oberen Kohlenstoff-Bereich eingesetzt. Hier treten aber bereits die Grenzen der Bearbeitbarkeit auf.

Zum Herstellen einer Industrienadel wird ein Draht vorwiegend mittels spanloser Formgebung bearbeitet. Dabei werden zunächst der Schaft und der Nadelhals bearbeitet und mittels Pressen extrudiert sowie das Öhr abgeflacht und ausgeformt. Danach werden die Nadeln gerichtet und die Fadenrille mittels Rollenprägung eingebracht. Als weitere Bearbeitungsstufen folgen eine Feinbearbeitung des Öhrs und das Anschleifen der Nadelspitze.

Danach folgt ein Härten mit nachfolgender Anlaßbehandlung, fallweise auch in Kombination mit einem Tiefkühlen. Die Nähnadeln erreichen danach eine Härte von ca. 60 HRC. Daran anschließend folgt noch ein Feinschliff der Nadelspitzen, eine Reinigung und die galvanische Beschichtung mit Nickel und/oder Chrom. Die galvanische Beschichtung geschieht in rotierenden Kunststoffbehältern unter Zuführung von Gleichstrom, wobei die negative Stromzuleitung in das Innere des Kunststoffbehälters eingeleitet wird und dort die Nadeln kontaktiert. Als Elektrolylt dient häufig die saure Lösung eines Chromat (Cr⁶⁺)-Salzes. Daraus wird auf einer oftmals zuvor abgeschiedenen Nickel-Schicht eine dünne Schicht aus Chrom bzw. Hartchrom abgeschieden.

Beim Beschichten kann sehr leicht Wasserstoff in das Gitter des Nadelwerkstoffes diffundieren, wodurch der gehärtete Kohlenstoff-Stahl eine starke Versprödung erleiden kann. Dies führt wiederum zu einer erhöhten Bruchempfindlichkeit der Nadel und erhöht das Ausfallrisiko bei hohen Nähgeschwindigkeiten.

Der Nachteil einer Wassersoffversprödung läßt sich durch die Anwendung eines physikalischen Beschichtungsverfahrens, beispielsweise das PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), vermeiden. Diese Verfahren arbeiten vorwiegend im Vakuum bzw. bei Unterdruck und benötigen Temperaturen von 300 bis 500°C. Die relativ hohen Temperaturen haben aber zur Folge, daß die Nadeln – aufgrund ihres geringen Gehaltes an Legierungsmetallen – thermisch überfordert werden und ein Abfall in der Substrathärte (Kernhärte) eintritt. Dadurch wird die Druckfestigkeit der Spitze verschlechtert.

Um eine möglichst große Druckfestigkeit und Härte zu erreichen, schlägt die deutsche Offenlegungsschrift 38 19 481 vor, den Nadelschaft und die Spitze einer Maschinennadel aus einem Feinstkornhartmetall herzustellen. Dieser hochfeste Nadelschaft soll mit dem Nadelkolben mittels Kaltfließpressen verbunden werden, wobei zum Ausformen der Fadenrille sowie des Öhrs ein Erodieren stattfindet. Die hohen Kosten dieser aufwändigen Formgebung sowie der große Zeitbedarf zum erosiven Bearbeiten erfüllen aber nicht die Kriterien einer wirtschaftlichen Massenfertigung und haben sich deshalb auch nicht durchgesetzt.

Es wurde auch schon versucht, bekannte nichtrostende Stähle mit Zusätzen von Molybdän und anderen Legierungselementen für die Herstellung von Industrienadeln zu verwenden. Damit sollte insbesondere die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden. Diese Nadeln aus konventionellen nichtrostenden Stählen ließen sich jedoch schwer bearbeiten, und erzielten nicht die notwendige Oberflächenhärte. Gegenüber den bekannten Kohlenstoff-Stählen war insbesondere die geringere Steifigkeit bei einer gleichzeitig hohen plastischen Verformung ein wesentlicher Nachteil.

Zur Steigerung der Oberflächenhärte schlägt deshalb die deutsche Offenlegungsschrift 2 054 671 vor, Maschinennadeln aus einem nichtrostenden Stahl herzustellen und die dem Verschleiß ausgesetzten Teile durch Nitrieren nachträglich zu härten.

Auch diese Ausführung konnte sich nicht durchsetzen, da aufgrund der hohen Nitriertemperaturen Verzug eintritt, und die nur wenige μm dicke Schicht keine Verbesserung der Druckfestigkeit erbrachte. Eine Korrektur des Verzuges durch ein Richten ist generell schlecht durchführbar, da es dabei zu Einrissen in der Schicht und damit zur Bildung von Bruchstellen kommt.

Bekannt. ist aus der "STAHL-EISEN-LISTE", 1977, Seiten 86 und 87 auch eine Reihe von nicht rostenden molybdänhaltigen Stählen mit unter 2% Nickel, die sich als Werkstoff für Messer und chirurgische Instrumente eignen. So ist aus der "STAHL-EISEN-LISTE" unter der Werkstoff-Nummer 1.4109 ein Messerstahl mit 0,60 bis 0,75% Kohlenstoff, bis 1,0% Silizium, bis 1,0% Mangan, bis 0,045% Phosphor, bis 0,030% Schwefel sowie 13,0 bis 15,0% Chrom und 0,50 bis 0,60% Molybdän, Rest Eisen bekannt. Ein weiterer Messerstahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4118 enthält 0,60 bis 0,65% Kohlenstoff, bis 1,0% Silizium, bis 1,0% Mangan, bis 0,03% Phosphor, bis 0,015% Schwefel, 13,0 bis 15,0% Chrom, 1,0 bis 1,5% Molybdän, 0,2 bis 0,5% Vanadium und 1,2 bis 1,7% Kobalt, Rest Eisen. Ein anderer Messerstahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4126 enthält 1,05 bis 1,15% Kohlenstoff, bis 1,0% Silizium, bis 1,0% Mangan, bis 0,045% Phosphor, bis 0,030% Schwefel, 17 bis 18% Chrom und 0,80 bis 1,0% Molybdän, Rest Eisen.

Schließlich beschreibt die "STAHL-EISEN-LISTE" unter der Werkstoff-Nummer 1.4117 einen als Werkstoff für chirurgische Instrumente geeigneten Stahl mit 0,35 bis 0,40% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,50% Silizium, 0,20 bis 0,40% Mangan, bis 0,045% Phosphor, bis 0,030% Schwefel, 14 bis 15% Chrom, 0,40 bis 0,60% Molybdän und 0,10 bis 0,15% Vanadium.

Aus der deutschen Patentschrift 739 958 ist des weiteren eine Stahllegierung mit 0,60 bis 2,50% Kohlenstoff, 8 bis 22% Chrom, 0,05 bis 0,25% Stickstoff und 0,20 bis 6% Molybdän, Rest Eisen bekannt, die sich als Werkstoff für durch Walzen oder ähnliche Verfahren hergestellte korrosionsbeständige gehärtete Schneidwerkzeuge, beispielsweise Rasierklingen und chirurgische Instrumente eignet.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine nickelfreie bzw. nickelarme Legierung für die Herstellung von rostfreien und verschleißfesten Industrienadeln, vorzuschlagen.

Um dieses Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung die Verwendung einer Chrom-Stahl-Legierung:
0,4 bis 0,75 %Kohlenstoff,
0,4 bis 1,6 %Mangan,
12 bis 19 %Chrom,
bis 0,2 %Nickel,
bis 0,7 %Silizium,
0,5 bis 1,5% Molybdän,
bis 1,5 %Wolfram,
0,05 bis 0,3 %Vanadium, Titan und/oder Niob
0,02 bis 0,15 %Schwefel,
bis 0,1 %Stickstoff,
bis 0,008 %Bor
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen vor.

Die Legierung weist eine verbesserte Verarbeitbarkeit, eine im gehärteten und wärmebehandelten Zustand verbesserte Steifigkeit, eine verbesserte Warmfestigkeit sowie eine vorzügliche Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.

Eine bevorzugte Ausführung enthält:
0,6 bis 0,7 %Kohlenstoff
17 bis 19 %Chrom,
0,03 bis 0,1 %Silizium,
0,5 bis 0,8 %Mangan,
bis 0,1 %Nickel,
1 bis 1,5 %Molybdän
bis 1,5 %Wolfram
0,05 bis 0,3 %Vanadium, Titan und/oder Niob
0,02 bis 0,15 %Schwefel
bis 0,1 %Stickstoff
bis 0,008 %Bor

Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Legierung – einzeln oder nebeneinander – jeweils mindestens 0,10% Silizium, 0,05% Wolfram, 0,01% Titan sowie jeweils insgesamt 0,05% Vanadium und Titan und/oder 0,05% Vanadium und Niob enthält.

Die Legierung ist vorzugsweise gekennzeichnet durch das Verhältnis: K1 = 30 × (%C + %N)/(%Cr + %Mo) = 0,9 bis 1,25.

Eine weitere Kennzeichnung der Legierung kann die Abstimmung der Sulfidbildner Mangan, Titan mit Schwefel sowie Kohlenstoff und Stickstoff sein. Besonders vorteilhafte Eigenschaften sind innerhalb folgender Grenzen gegeben: K2 = 10 × %S/(%C + %N) = 0,35 bis 1,50und/oder K3 = (%Mn + %Ti)/%S = 5 bis 30.

Diese Beziehungen kennzeichnen die Wechselwirkung des Schwefels in Abhängigkeit vom Gesamtgehalt an Kohlstoff und Stickstoff sowie Mangan und Titan.

Besonders vorteilhaft sind folgende Eigenschaften der Legierung:

– Gute Verarbeitbarkeit mit Umformwerkzeugen, insbesondere mittels Präge- und Stanzwerkzeugen.
– Hohe Korrosionsfestigkeit durch die Legierungselemente Chrom und Molybdän. Die hohe Korrosionsfestigkeit ermöglicht den Verzicht auf teure und umweltbelastende galvanische Beschichtungsverfahren (Verchromung).
– Wegfall der beim galvanischen Beschichten möglichen Wasserstoffversprödung. Bei der Aufnahme von Wasserstoff können die Nadeln unterschiedlich stark verspröden, wodurch sich die Bruchgefahr stark erhöht.
– Hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit sowie Härte nach einer üblichen Wärmebehandlung (Härten). Die gute Verschleißfestigkeit und die notwendige Härte werden durch eine hohe Festigkeit der Matrix sowie darin fein verteilte Karbide und/oder Karbonitride erzielt. Die mechanischen Eigenschaften der Matrix werden vorwiegend durch den Anteil an gelösten Legierungselementen bestimmt und können über eine spezielle Abstimmung der Gehalte an Chrom, Molybdän, Kohlenstoff und Stickstoff vorzugsweise bei einem Nickel-Gehalt unter 0,1% eingestellt werden.
– Geringe plastische Verformbarkeit der gehärteten Nadel bei gleichzeitig geringer Streuung der Biegekraft, der Durchbiegung und der Nadelsteifigkeit. Die Nadelsteifigkeit kennzeichnet das Verhältnis der maximalen Biegekraft zur maximalen Durchbiegung. Diese Werte werden durch das Verhältniss der Legierungselemente Mangan und Titan zu Schwefel sowie von Kohlenstoff und Stickstoff zu Chrom und Molybdän bestimmt.
– Geringe Streuung der Werte der maximalen Durchbiegung, der maximalen Biegekraft sowie der Nadelsteifigkeit.

Die Legierung ist nickelfrei oder -arm und zeichnet sich daher durch ein besonders niedriges Allergiepotential aus.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
In der Tabelle I sind herkömmlichen Legierungen A1 bis A3 und C1 bis C3 sechs erfindungsgemäßen Legierungen E1 bis E6 gegenübergestellt.
Mit diesen Versuchslegierungen wurden Versuche zur Bestimmung der Gesamtverschleißfestigkeit in feuchter Atmosphäre nach dem KFW-Test gemäß DIN 50017 mit einem sich anschließenden 30- oder 60-minütigen Scheuertest in einem rotierenden Behälter durchgeführt. Als Proben dienten in üblicher Weise gehärtete und geschliffene Drahtstifte mit einem Durchmesser von 1 mm und Industrienadeln mit einem galvanischen Nickelüberzug. Der KFW-Test diente dazu, die Korrosionsbeständigkeit der Proben in einem Kondenswasser-Wechselklima einer Klimakammer festzustellen. Dabei wurden die Proben 8 Stunden bei 40°C und 100% rel. Feuchtigkeit in Luft ausgelagert. Danach wurden die Proben im Verlaufe von 16 Stunden langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und der Rostbefall festgestellt. Bei dem sich anschließenden Scheuertest wurde die Veränderung der Probenoberfläche optisch bewertet und der Massenverlust festgestellt.
Das Biegeverhalten der Proben wurde mit einer Prüfmaschine F 33 der Firma Shimatazu bei einer Biegegeschwindigkeit von 2,5 mm/min bestimmt. Aus den entsprechenden Kraft/Biege-Diagrammen wurde die Steifigkeit S, F_max und S_max entnommen bzw. errechnet.
Die Daten der Versuche sind in den nachfolgenden Tabellen III und IV zusammengestellt.
Die Daten der beiden Tabellen zeigen, daß sich die erfindungsgemäßen Legierungen E1 bis E6 durch eine hohe Steifigkeit S bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit auszeichnen.
Hierzu zeigt die grafische Darstellung der maximalen Biegekraft in Abhängigkeit von der Durchbiegung, wo die erfindungsgemäßen Legierungen E1 bis E6 im Vergleich zu den herkömmlichen Versuchslegierungen B1 bis B3 und C1 bis C3 sowie bekannter Hartmetalle im zäh-harten Bereich angeordnet sind.
Der Bereich der Erfindung ist mit E bezeichnet. Er ist dadurch charakterisiert, daß nach einer Härtung die Nadeln im zäh-harten Bereich vorliegen. Mit B sind Ergebnisse von Versuchen mit einem Stahl mit 0,88% bis > 1% Kohlenstoff gekennzeichnet. B1 bezeichnet den Bereich einer durch Wasserstoff bedingten Versprödung. In diesem Sprödbereich weisen die maximal mögliche Biegekraft und die Durchbiegung stark verminderte Werte auf.
Der Bereich C betrifft hingegen das Verhalten von bekannten rostfreien Stählen mit einem starken plastischen Verformungsanteil. Bei diesen Stählen besteht die Gefahr, daß bei hohen Nähgeschwindigkeiten durch eine bleibende Verbiegung der Nadel schwere Beschädigungen an der Nähmaschine auftreten.
Der Bereich D beschreibt dazu vergleichend das Verhalten von Hartmetall. Dieser Werkstoff ist jedoch für praktische Verwendungen als Nadelwerkstoff zu spröde.
Wie das Diagramm der 1 zeigt (vgl. auch Tabelle III), wird bei der erfindungsgemäßen Legierung das Biegeverhalten vorteilhaft in engen Grenzen gehalten. Die erfindungsgemäße vorteilhafte Legierung für Industrienadeln (E in 1) zeichnet sich durch einen hohen Legierungsgehalt der Matrix aus, der vorteilhafterweise gleichzeitig auch mit dem Gehalt an Karbiden, Nitriden und Karbonitriden abgestimmt ist. Diese Abstimmung wird besonders durch die Verhältniszahlen K1, K2 und K3 definiert.
Die Ergebnisse der Verschleißfestigkeit zeigt die Tabelle II. Besonders ungünstig auf den Gesamtverschleiß wirkt sich eine hohe Luftfeuchtigkeit bei gleichzeitigem Abrieb aus. Durch diese Doppelbeanspruchung kann ein verstärkter Nadelverschleiß ausgelöst werden. Derartige Bedingungen sind gerade in tropischen Ländern häufig anzutreffen. Galvanische Schichten bieten unter diesen Bedingungen einen unzureichenden Schutz, da es nach einem Abtragen der Schicht zu einer verstärkten Korrosion kommt.
Die erfindungsgemäßen Versuchslegierungen E1 bis E6 zeigen hingegen unter den gewählten Bedingungen einen nur minimalen Verschleiß. Dies ist darauf zurückzuführen, daß neben der Abstimmung der Legierungsgehalte auch die Kriterien hinsichtlich der Faktoren K1, K2 und K3 erfüllt sind und die Matrix sehr verschleißfest ist.

Claims

Verwendung einer Chrom-Stahllegierung aus 0,4 bis 0,75 %Kohlenstoff, 0,4 bis 0,8 %Mangan, 14 bis 19 %Chrom, bis 0,1 %Nickel, bis 0,4 %Silizium, 0,5 bis 1,5 %Molybdän, 0,05 bis 0,2 %Vanadium, Titan und/oder Niob 0,025 bis 0,15 %Schwefel, bis 0,1 %Stickstoff, bis 0,008 %Bor, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff für Industrienadeln.
Verwendung einer Chrom-Stahllegierung nach Anspruch 1, die jedoch 0,6 bis 0,7 %Kohlenstoff, 17 bis 19 %Chrom, 0,03 bis 0,1 %Silizium enthält.
Verwendung einer Chrom-Stahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, die jedoch der Bedingung K1 = 30 × (%C + %N)/(%Cr + %Mo) = 0,9 bis 1,25genügt.
Verwendung einer Chrom-Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die jedoch der Bedingung K2 = 10 × S/(%C + %N) = 0,35 bis 1,50genügt.
Verwendung einer Chrom-Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die jedoch der Bedingung K3 = (%Mn + %Ti)/S = 5 bis 30genügt.
Verwendung einer Chrom-Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 im gehärteten Zustand für den Zweck nach Anspruch 1.