DE1011909B

DE1011909B - Kupferhaltiger Sinter-Manganstahl

Info

Publication number: DE1011909B
Application number: DEM13657A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Richard Kieffer; Dipl-Ing Friedrich Benesovsky
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1948-07-08
Filing date: 1952-04-07
Publication date: 1957-07-11

Description

Kupferhaltiger Sinter-Manganstahl Legierte Stähle, wie sie in bekannterWeise auf dem Gußwege! hergestellt werden, haben seit vielen Jahren für die. verschieldensten Zwecke in der gesamten Technik eine sehr bedeutende Verwendung gefunden. Obwohl man, durch mannigfache Auswahl der Legierungskomponenten oftmal,s Stahllegierungen mit spezifischen Eigenschaften erhalten konnte, war dennoch die Herstellung derselben infolge zu geringer oder gänzlich fehlender Legierungsbilidung einzelner Komponenten in vielen Fällen beschränkt. Dies gilt insbesondere für Stähle, die neben :den üblichen Legierungszusätzen, wie Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Kobalt, Wolfram u. a., größere Prozentsätze Kupfer enthalten. Niedriglegierte Kupferstähle sind als rostsichere Werkstoffe bekannt. Höher kupferhaltige Stähle. kann man wegen der Unmischbarkeit von Eisen und Kupfer im flüssigen Zustand auf dem Schmelzwege nicht erzeugen.
Erst als die Methoden der Pulvermetallurgie für die Herstellung legierter Stähle nutzbar gemacht wurden, hatte man einen Weg gefunden, legierte Sinterstähle zu erzeugen, wie- sie auf dem Gußwege vielfach nichterreicht werden konnten.
So gelang eis, Legierungen mit bisher unbekannter Zusammensetzung und unerwarteten Eigenschaften zu erzeugen.
Man hat bereits Sinterstähle mit einem Kupfergehalt bis zu 50% hergestellt und hat auch schon daran gedacht, derartige Stähle mit einem Zusatz von Nickel, Mangan, Chrom, Silizium bis zu 5% usw. zu versehen. Die Erfindung besteht nun in einem kupfergetränkten Sinter-Manganstahl, der 0,2 bis 2,5 % Kohlenstoff, 6 bis 20% Mangan, mehr als 10 und bis zu 30% Kupfer, RestEisen, gegebenenfalls anfallende Verunreinigungen enthält. Auf diese Weise gelingt es, sowohl martensitische als auch austenitische Stähle herzustellen, die sich durch besonders große Härte und Verschleißfestigkeit auszeichnen. Zwecks Erzielung besonderer Eigenschaften, z. B. erhöhter Korrosions- und Warmfestigkeit, können die Legierungen bis zu 30% Chrom, bis zu 20% Nickel, Kobalt oder Wolfram sowie gegebenenfalls Mengen bis zu 5%. der Metalle Vanadin, Niob, Tantal, Molybdän, Titan, Zirkon., Aluminium oder Bor, einzeln oder zu mehreren, enthalten, wobei jedoch der Gesamtgehalt der Legierungsstoffe 50'% nicht überschreiten darf.
Die- erfindungsgemäßen legierten Sinterstähle werden nach den bekannten Methoden der Pulvermetalllurgie hergestellt. So können z. B. die Pulver der einzelnen Legierungsbestandteile mit Eisenpulver gemischt, gepreßt und, anschließend gesintert werden. Als zweckmäßig hat es sich gezeigt, gepulverte Vorlegierungen aus zwei oder drei Legierungsmetallen, beispielsweise aus Kupfe@r-Aluminiu,m, Kupfer-Mangan, Kupfer-Eisen-Mangan oder Kupfer-Mangan-Kohlenstoff oder Kupfer-Chrom-Kohlenstoff oder Kupfer-Aluminium-Mangan, zu ver~wenden. In besonders bevorzugter Weise kann dieKupferkomponente -:gegebenenfalls auch als Vorlegierung -dem aus den übrigen Komponenten gepreßten und gesinterten Formstück durch Tränken einverleibt werden. Die verschiedenen Verfahren können auch kombiniert werden. So kann man z. B. die Kupferkomponente zum Teil in Pulverform dem Ausgangspulver zumischen und den Rest des Kupfers in das gepreßte und gesinterte Formstück durch Tränken einbringen.
Die erhaltenen Stähle können in bekannter Weise nachbehandelt werden. So sind z. B. durch Abschrecken und Anlassen Ausscheidungshärtungseffekte in der Grundmasse und auch in der Kupferphase zu erzielen. Der Kohlenstoff kann auch in bekannter Weise durch Einsatzhärtung eingebracht werden. Gegenüber den geschmolzenen Manganstählen zeigen die erfindungsgemäßen legierten Sinterstähle eine außerordentlich hohe Härte sowie ausgezeichnete Festigkeiten und Dehnungen und sind daher überall dort bevorzugt anzuwenden, wo es auf diese Eigenschaften und ' besonders hohe Verschleißfestigkeiten ankommt. Gegenüber den bisher bekanntgewordenen gesinterten reinen Manganstählen, die stets eine gewisse Porosität aufweisen, sind die Legierungen nach der Erfindung infolge ihres dichten Gefüges von wesentlich gesteigerter Härte und Festigkeit. Beispiel 1 - - -Martensitischer, kupfergetränkter Mangansinterstahl mit 0,8% Kohlenstoff, 7,0% Mangan, 12,00% Kupfer, Rest- Eisen.. Dieser Sinterstahl zeigt eine Härte von Hv 800 kg/mm2. Derselbe - Sinterstahl, jedoch ohne Kupfergehalt, zeigt eine Härte von Hv 290 kg/mm2, während geschmolzener Stahl ohne Kupfergehalt eine Härte von Hv 400 kg/mm2 aufweist. Beispiel 2 Austenitischer Mangansinterstahl, in den das Kupfer teilweise durch Tränken mit einer Kupfer-Mangan-Legierung (30% Mangan, 70% Kupfer) eingebracht, teilweise in Form von Kupferpulver dem Skelettkörper beigegeben wurde, mit 0,8% Kohlenstoff, 14% Mangan, 13% Kupfer, Rest Eisen. Dieser Sinterstahl zeigt eine Härte von Hv 350 kg/mm2. Derselbe Sinterstahl, jedoch ohne Kupfergehalt, zeigt eine Härte von Hv 170 kg/mm2. Der gleiche geschmolzene Stahl ohne Kupfergehalt weist eine Härte von Hv 200 kg/mm2 auf. Beispiel 3 Chrom -Mangan - Sinterstahl, hergestellt durch Tränken des Skelettkörpers mit einer Legierung aus 78% Kupfer, 13% Mangan und 9% Aluminium, wobei ebenfalls ein Teil des Kupfers unmittelbar dem Skelettkörper in Form von Kupferpulver beigegeben wurde, mit 0,2% Kohlenstoff, 7,5% Mangan, 151/o Chrom, 25% Kupfer, 2% Aluminium, Rest Eisen. Dieser nichtrostende und warmfeste Sinterstahl hat eine Härte von Hv 400 kg/mm2. Derselbe Sinterstahl ohne Kupfer zeigte eine Härte von Hv 145 kg/inm2. Der gleiche Gußstahl ohne Kupfer weist eine Härte von Hv 220 kg/mm2 auf.
Beispiel 4 Nickel-Chrom-Mangan-Sinterstahl, getränkt mit einer Legierung aus 20% Nickel und 80% Kupfer, mit 0',29/o Kohlenstoff, 6,0% Mangan, 8,0% Chrom; 15,0% Nickel, 15,0% Kupfer, Rest Eisen. Die Eigenschaften sind ähnlich wie im Beispiel 3; der Stahl ist aber korrosionsfester.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kupferhaltiger Sinter-Manganstahl, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 0,2 bis 2,5% Kohlenstoff, 6 bis 20% Mangan, mehr als 10 und bis 30% Kupfer, Rest Eisen und gegebenenfalls anfallende Verunreinigungen. - 2. Kupferhaltiger Sinter-Manganstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Chrom in Mengen bis zu 30% enthält, wobei jedoch der Gesamtanteil der in dem Sinter=Manganstahl vorhandenen Legierungsstoffe 50% nicht übersteigt. 3. Kupferhaltiger Sinter-Mangänstahl nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet; daß er außerdem Nickel, Kobalt und Wolfram; einzeln oder zu mehreren, insgesamt bis zu 20% enthält, wobei jedoch der Gesamtanteil der in dem Sinter-Manganstahl vorhandenen Legierungsstoffe 501/o nicht übersteigt. 4. Kupferhaltiger Sinter-Manganstahl nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen weiteren Zusatz von Vanadin, Niob, Tantal, Molybdän, Titan, Zirkon, Aluminium, Bor, einzeln oder zu mehreren, insgesamt bis zu 5%, wobei jedoch der Gesamtanteil der in dem Sinter-Mänganstahl vorhandenen Legierungsstoffe 50% nicht übersteigt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 577 769; österreichische Patentschrift Nr. 150 290; schweizerische Patentschrift Nr. 160 503; französische Patentschrift Nr. 803 175.