DE10337492A1 - Alloy for wear resistant tools for the mechanical treatment of cellulose fibers contains chromium and manganese, carbon, vanadium and molybdenum, silicon, niobium, nickel, phosphorus and sulfur, and a balance of iron - Google Patents

Alloy for wear resistant tools for the mechanical treatment of cellulose fibers contains chromium and manganese, carbon, vanadium and molybdenum, silicon, niobium, nickel, phosphorus and sulfur, and a balance of iron Download PDF

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DE10337492A1 DE2003137492 DE10337492A DE10337492A1 DE 10337492 A1 DE10337492 A1 DE 10337492A1 DE 2003137492 DE2003137492 DE 2003137492 DE 10337492 A DE10337492 A DE 10337492A DE 10337492 A1 DE10337492 A1 DE 10337492A1
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Abstract

Alloy contains (in wt.%) up to 24 chromium and manganese, up to 5.5 carbon, vanadium and molybdenum, and up to 1.23 silicon, niobium, nickel, phosphorus and sulfur, and a balance of iron. An independent claim is also included for a process for the production of wear resistant tools for the mechanical treatment of cellulose fibers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung sowie die Verwendung einer solchen Legierung zur Herstellung von verschleißresistenten Werkzeugen für die mechanische Behandlung von Zellstofffasern.The The invention relates to an alloy and the use of such Alloy for the production of wear-resistant mechanical tools Treatment of pulp fibers.

Werkzeugstähle dienen, wie der Name bereits besagt, der Herstellung diverser Werkzeuge. Sie besitzen einen höheren Kohlenstoffanteil als Baustähle und werden durchwegs gehärtet. Deshalb unterscheidet man sie nach der Art des Abschreckmittels nach Wasser-, Öl- oder Lufthärter. Solche Werkzeugstähle werden in einer Vielzahl von Normen beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil dieser Werkzeugstähle besteht jedoch in der lediglich begrenzten Korrosionsfestigkeit.Serve tool steels, As the name implies, the production of various tools. You own a higher one Carbon content as structural steels and are hardened throughout. Therefore, they are differentiated according to the type of quenching agent after water, oil or air handler. Such tool steels are described in a variety of standards. An essential Disadvantage of these tool steels However, there is only limited corrosion resistance.

Beispielsweise bei der Aufbereitung von Zellstoff- oder Papierfasern werden Werkzeuge der oben genannten Art an verschiedenen Stellen eingesetzt. Durch Kontakt mit den wässrig suspendierten Fasern und insbesondere mit den Begleitstoffen, wie mineralischen Füllstoffen und Schmutzpartikeln, tritt an den Werkzeugen ein beträchtlicher Abrieb auf. Bei den jeweiligen Werkzeugen kann es sich beispielsweise um Mahlgarnituren, Dispergergarnituren, Auflöserotoren, Sortiererrotoren oder Sieb handeln.For example in the processing of pulp or paper fibers become tools of the above type used in various places. By Contact with the watery suspended fibers and in particular with the accompanying substances, such as mineral fillers and dirt particles, occurs at the tools a considerable Abrasion on. The respective tools may, for example, at Grinding sets, disperser sets, disintegrators, sorters or sieve act.

Demzufolge werden beispielsweise Mahlwerkzeuge von so genannten Refinern, die in der Papierindustrie zur Fasermahlung eingesetzt werden (vgl. z.B. DE 100 32 399 A1 ) und/oder dergleichen entsprechend vor Verschleiß geschützt. Es liegt in der Natur solcher Werkzeuge, dass sie einem sehr hohen Verschleiß ausgesetzt sind und, da dies seit langem bekannt ist, die Erzeugung verschleißfester Oberflächen solcher Mahlwerkzeuge bereits das Ziel von entsprechenden Entwicklungsarbeiten war. Da z.B. auch das Härten von aus Stahl gefertigten Garnituren nicht immer ausreichend war, wurden in die Oberfläche des Mahlwerkzeugs mit Hilfe eines Plasmas Fremdionen bis zu einer Tiefe von 500 μm eingelagert. Die Fremdionen-Einlagerung erfolgt durch beschleunigte Ionen mit definierter Energie. Die zu implantierenden Fremdionen werden in einem reaktionsfähigen Plasma in die Werkstoffoberfläche eingeschossen. Die Anzahl der implantierten Fremdionen und deren Eindringtiefe ist dabei durch entsprechende Konzentrationen und Wahl der Beschleunigungsspannungen der Fremdionen variabel, d.h. die Anzahl der implantierten Fremdionen und deren Eindringtiefe ist vorgebbar. In der Praxis kann dazu ein Plasmaofen verwendet werden, bei dem ein Plasma auf die Oberfläche des Werkstücks einwirkt. Die in die Oberfläche eindringenden Fremdionen erzeugen dort einen Zustand, der die Festigkeit und Härte der Metallstruktur beträchtlich erhöht, was zu einem starken Anstieg der Verschleißresistenz führt. Im selben Arbeitsgang kann, im Oberflächenbereich des Eisenteiles zusätzlich eine Hartstoffschicht gebildet werden, die den Verschleißschutz weiter verbessert.Accordingly, for example, grinding tools of so-called refiners, which are used in the paper industry for fiber grinding (see, eg DE 100 32 399 A1 ) and / or the like accordingly protected against wear. It is the nature of such tools that they are subject to very high wear and, as has been known for a long time, the production of wear-resistant surfaces of such grinding tools has already been the goal of corresponding development work. For example, since the hardening of sets made of steel was not always sufficient, foreign ions were deposited in the surface of the grinding tool with the aid of a plasma to a depth of 500 μm. The foreign ion storage takes place by accelerated ions with defined energy. The foreign ions to be implanted are injected into the material surface in a reactive plasma. The number of implanted foreign ions and their penetration depth is variable by appropriate concentrations and choice of the acceleration voltages of the foreign ions, ie the number of implanted foreign ions and their penetration depth can be specified. In practice, a plasma oven may be used in which a plasma acts on the surface of the workpiece. The foreign ions penetrating into the surface create a state there which considerably increases the strength and hardness of the metal structure, resulting in a large increase in wear resistance. In the same operation can be formed in the surface region of the iron part in addition a hard material layer, which further improves wear protection.

In der EP 1 113 908 ist ein insbesondere zum Schneiden laufender Materialbahnen bestimmtes Messer beschrieben, bei dem die Oberfläche der Schneidkante mittels eines plasmagestützten Ionenimplantationsprozesses behandelt wird. Ein insbesondere in Papier- und Kartonmaschinen eingesetzter Siebkorb, in dessen Oberfläche Fremdionen bis zu einer Eindringtiefe von 500 μm eingelagert werden, ergibt sich aus der DE 200 21 552 U1 .In the EP 1 113 908 a knife intended in particular for cutting webs of material is described, in which the surface of the cutting edge is treated by means of a plasma-assisted ion implantation process. A screen basket used in particular in paper and board machines, in whose surface foreign ions are stored up to a penetration depth of 500 .mu.m, results from the DE 200 21 552 U1 ,

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Legierung zur Verfügung zu stellen, mit der die bisherigen guten Eigenschaften von Werkzeugstählen bezüglich der Bearbeitung und normalen Wärmebehandlung aufrecht erhalten werden und darüber hinaus gleichzeitig sowohl eine wesentlich erhöhte Korrosionsfestigkeit, eine gute Gießbarkeit und eine gute Aufnahmefähigkeit für eine Ionenimplantation erreicht wird. Mit der betreffenden Legierung soll insbesondere auch erreicht werden, dass die Wirkung des Ionenimplantationsprozesses noch intensiver genutzt werden und unter anderem auch auf weitere Produkte wie beispielsweise Refiner, Disperger, Entstipper usw. ausgeweitet werden kann.One The aim of the invention is to provide an alloy available with the previous good properties of tool steels in terms of machining and normal heat treatment be upheld and about it In addition, at the same time both a significantly increased corrosion resistance, a good castability and a good receptiveness for one Ion implantation is achieved. With the alloy in question In particular, it should also be achieved that the effect of the ion implantation process be used even more intensively and, among others, on more Products such as Refiner, Disperger, Entstipper etc. can be extended.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Legierung, bestehend aus den folgenden Komponentengruppen:

  • a) bis zu etwa 24 % Chrom (Cr) und Mangan (Mn), b) bis zu etwa 5,5 % Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) und c) bis zu etwa 1,23 % Silizium (Si), Niob (Nb), Nickel (Ni), Phosphor (P) und Schwefel (S); Rest Eisen (Fe).
This object is achieved according to the invention by an alloy consisting of the following component groups:
  • a) up to about 24% chromium (Cr) and manganese (Mn), b) up to about 5.5% carbon (C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) and c) up to about 1.23% Silicon (Si), niobium (Nb), nickel (Ni), phosphorus (P) and sulfur (S); Remainder iron (Fe).

Die Menge der Komponentengruppe a) Chrom (Cr) und Mangan (Mn) beträgt vorzugsweise etwa 11 %.The Amount of component group a) Chromium (Cr) and manganese (Mn) is preferably about 11%.

Die Menge der Komponentengruppe b) Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) beträgt vorteilhafterweise zumindest etwa 2 %.The Amount of component group b) carbon (C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) is advantageously at least about 2%.

Gemäß einer bevorzugten Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierung besteht diese aus den folgenden Komponenten:
etwa 1 bis 2 % Kohlenstoff (C), < 0,5 % Silizium (Si), etwa 1 bis 4 %, vorzugsweise etwa 1,1 bis 2 % Mangan (Mn), < 0,02 % Phosphor (P), < 0,01 % Schwefel (S), etwa 10 bis 20 % Chrom (Cr), < 0,2 % Nickel (Ni), etwa 0,5 bis 1,5 % Molybdän (Mo), etwa 0,5 bis 2 % Vanadium (V), etwa 0,1 bis 0, 5 % Niob (Nb), Rest Eisen (Fe).According to a preferred composition of the alloy according to the invention, it consists of the following components:
about 1 to 2% carbon (C), <0.5% silicon (Si), about 1 to 4%, preferably about 1.1 to 2% manganese (Mn), <0.02% phosphorus (P), < 0.01% sulfur (S), about 10 to 20% chromium (Cr), <0.2% nickel (Ni), about 0.5 to 1.5% molybdenum (Mo), about 0.5 to 2% Vanadium (V), about 0.1 to 0.5% niobium (Nb), balance iron (Fe).

Die Menge der Komponente Kohlenstoff (C) beträgt vorzugsweise etwa 1,5 bis 1,6 %.The Amount of Component Carbon (C) is preferably about 1.5 to 1.6%.

Die Menge der Komponente Mangan (Mn) beträgt vorteilhafterweise etwa 1,5 bis 2 %.The Amount of the component manganese (Mn) is advantageously about 1.5 to 2%.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Komponente Chrom (Cr) etwa 14 bis 16 %.According to one preferred embodiment is the component Chromium (Cr) about 14 to 16%.

Die Menge der Komponente Nickel (Ni) beträgt vorteilhafterweise etwa 0,1 %.The Amount of the component nickel (Ni) is advantageously about 0.1%.

Die Menge der Komponente Molybdän (Mo) beträgt zweckmäßigerweise etwa 0,6 bis 0,9 %.The Amount of component molybdenum (Mo) is expediently about 0.6 to 0.9%.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Legierung beträgt die Menge der Komponente Niob (Nb) etwa 0,12 bis 0,15 %.at a preferred embodiment the alloy according to the invention is the amount of the component niobium (Nb) is about 0.12 to 0.15%.

Ein solchermaßen zusammengesetzter Stahl lässt sich sehr gut gießen, wobei feinste Konturen selbst im Sandformguss noch gut abbildbar sind. Weiter bildet er die Möglichkeit der Bearbeitung und Wärmebehandlung wie bei üblichen Werkzeugstählen. Darüber hinaus reagiert der Stahl auf die Behandlung im Ionenimplantationsprozess äußerst positiv.One thus composite steel leaves pour very well, although the finest contours can still be reproduced even in sand casting are. Next he forms the possibility the processing and heat treatment as usual Tool steels. About that In addition, the steel reacts extremely positively to the treatment in the ion implantation process.

In Versuchen wurden nach Vickers gemessene Härten von bis zu 2000 HV nach der Ionenimplantation nachgewiesen. In einer Tiefe von 0,1 mm wurde immer noch eine Härte von bis zu 1000 HV gemessen.In Experiments measured hardnesses of up to 2000 HV measured according to Vickers detected ion implantation. At a depth of 0.1 mm was still a hardness measured up to 1000 HV.

Es ist eine Beeinflussungstiefe von zumindest bis zu 1 mm möglich.It an influence depth of at least up to 1 mm is possible.

Die erfindungsgemäße Legierung ist mit besonderem Vorteil zur Herstellung von verschleißresistenten Werkzeugen für die mechanische Behandlung von Zellstofffasern verwendbar, bei der mittels eines plasmagestützten Verfahrens Fremdionen in einen Teil der Oberfläche der Garnitur mit einer Eindringtiefe von mindestens 500 μm eingelagert werden, wobei das mit den Fremdionen zu beaufschlagende Material eines jeweiligen Werkzeuges durch die Legierung eine gezielte Veränderung der molekularen Struktur erfährt, um die Eindringtiefe auf mindestens 700 μm, vorzugsweise auf mindestens 800 μm, zu vergrößern.The alloy according to the invention is with particular advantage for the production of wear-resistant Tools for the mechanical treatment of pulp fibers usable in the by means of a plasma-based Process foreign ions in a part of the surface of the clothing with a Penetration depth of at least 500 μm be stored, which is to be acted upon by the foreign ions Material of a particular tool through the alloy a targeted change learn the molecular structure, by the penetration depth to at least 700 microns, preferably at least 800 μm, to enlarge.

Als Fremdionen können insbesondere Stickstoff-, Kohlenstoff-, Molybdän-, Titan-, Wolfram-, Vanadium- und/oder Borionen in das jeweilige Werkzeug eingelagert werden.When Foreign ions can especially nitrogen, carbon, molybdenum, titanium, tungsten, vanadium and / or boron ions are stored in the respective tool.

Der Verschleißschutz muss nicht gleichmäßig an allen bei Gebrauch des jeweiligen Werkzeuges von Zellstofffasern berührten Flächen vorgesehen werden.Of the wear protection does not have to be uniform at all when using the respective tool of pulp fibers touched surfaces provided become.

Es kann beispielsweise auch eine zum Mahlen von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmte, mit Mahlleisten versehene Refinergarnitur hergestellt werden. Dabei ist es denkbar, dass die Oberseite der Mahlleisten weniger intensiv vor Verschleiß geschützt wird als die die Schnittkanten aufweisenden Vorderseiten. Insbesondere mit Messern versehene Mahlgarnituren können völlig unterschiedlich wirken, je nachdem, ob die Schnittkante rechtwinkelig oder abgerundet ist.It For example, one may also be used for grinding aqueous pulp fibers certain refinished refiner set become. It is conceivable that the top of Mahlleisten less intensively protected against wear as the front edges having the cut edges. Especially Knife-equipped grinding sets can have completely different effects, depending on whether the cut edge is right-angled or rounded.

Es kann beispielsweise auch eine zum Dispergieren von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmte Dispergergarnitur hergestellt werden.It For example, one may also be used to disperse aqueous Pulp fibers certain Dispergergarnitur be prepared.

Ebenso ist beispielsweise die Herstellung einer zum Entstippen von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmten Entstippergarnitur denkbar.As well For example, is the preparation of a water-suspended for de-staking Pulp fibers certain destemming set conceivable.

Mit der bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung wird also eine geänderte Metallstruktur des jeweiligen Werkzeuges genutzt, die auch bei längerem Gebrauch einen erhöhten Widerstand gegen Abrieb und Verschleiß bietet. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass bezüglich der Ionenimplantation eine deutlich höhere Eindringtiefe erreicht wird, was nicht nur zu einer längeren Standzeit des Werkzeugs führt, sondern auch dazu, dass die Form de Werkzeuges über einen längeren Zeitraum weitestgehend unverändert bleibt. Bekanntlich ist gerade bei der mechanischen Behandlung von Zellstofffasern die Form der Werkzeuge von großer Bedeutung, da sie deren Funktion entscheidend beeinflusst. So ist z.B. Mahl-, Disperger- oder Entstippergarnituren deren Wirkung auf den Faserstoff entscheidend durch die Kantenform beeinflusst. Wie bereits erwähnt, können z.B. mit Messern versehene Mahlgarnituren völlig unterschiedlich wirken, je nachdem, ob die Schnittkante rechtwinkelig oder abgerundet ist.With the preferred use of the alloy according to the invention thus becomes a modified metal structure used by the respective tool, even with prolonged use an elevated one Resistance to abrasion and wear offers. This is special due to that regarding the Ion implantation achieved a significantly higher penetration which is not only a longer life of the tool, but also that the shape of the tool over a longer period as far as possible unchanged remains. As is known, especially in the mechanical treatment of pulp fibers the shape of the tools of great importance, because it decisively influences their function. For example, e.g. Meal-, Disperger or Entstippergarnituren their effect on the pulp decisively influenced by the edge shape. As already mentioned, e.g. equipped with knives grinding sets act completely different, depending on whether the cut edge is right-angled or rounded.

Bei der Ionenimplantation werden in der Regel durch Beschuss von Oberflächen mit energiereichen Ionen Einlagerungen dieser Ionen in die Randbereiche der Materialien und häufig auch Strukturveränderungen erreicht. Dies lässt sich unter anderem gemäß dem folgenden Beispiel vorteilhaft durchführen:
Zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einer Elektrode (Target) wird eine Beschleunigungsspannung angelegt. Das Werkstück wird vorwiegend als Kathode und das Target vorwiegend als Anode geschaltet. Die Kammer, in der das Verfahren ausgeführt werden soll, wird evakuiert und mit einem reaktionsfähigen Behandlungsgas gefüllt. Bei einem definierten konstanten Unterdruck wird die Gasentladung durch Anlegen einer die Beschleunigungsspannung bildende Basisspannung mit überlagerten hochfrequenten Impulsen eingeleitet. Bei der Gasentladung wird das Behandlungsgas ionisiert, und die entstandenen Ionen werden in Richtung auf die Werkzeugoberfläche einerseits und das Target andererseits beschleunigt. Treffen die Ionen auf die Oberfläche des Werkzeuges auf, wird die Oberfläche durch Abstäuben von Atomen gereinigt. Die zugeführten Reaktionsgase zerfallen und kondensieren an der Oberfläche, was zu Metallverbindungen führt. Diese Metallverbindungen werden transkristallin in das Gefüge des Werkzeuges implantiert. Das Verfahren wird bei Temperaturen ausgeführt, die weder die Form noch die Metallstruktur des Werkzeuges nachteilig verändern können, z.B. bei 70°C bis maximal 350°C. Wie bereits angedeutet, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, den Verschleißwiderstand der Werkzeuge an verschiedenen Stellen unterschiedlich auszugestalten. Auch kann der Vorteil des Ionenimplantationsprozesses, nämlich die Steuerung des Ionenflusses mit Hilfe von elektrischen Feldern, zu lokal unterschiedlichen Intensitäten des Verschleißschutzes genutzt werden.In ion implantation, deposits of these ions in the edge regions of the materials and, frequently, structural changes are generally achieved by bombardment of surfaces with high-energy ions. This can advantageously be carried out, inter alia, according to the following example:
An acceleration voltage is applied between the workpiece to be machined and an electrode (target). The workpiece is mainly connected as a cathode and the target mainly as an anode. The chamber in which the process is to be carried out is evacuated and filled with a reactive treatment gas. At a defined constant negative pressure, the gas discharge is superimposed by applying a base voltage forming the acceleration voltage high-frequency pulses initiated. During gas discharge, the treatment gas is ionized, and the resulting ions are accelerated toward the tool surface on the one hand and the target on the other hand. If the ions strike the surface of the tool, the surface is cleaned by dusting off atoms. The supplied reaction gases decompose and condense on the surface, resulting in metal compounds. These metal compounds are transcrystalline implanted into the structure of the tool. The process is carried out at temperatures which can adversely affect neither the shape nor the metal structure of the tool, eg at 70 ° C to a maximum of 350 ° C. As already indicated, in principle it is also possible to design the wear resistance of the tools differently at different points. Also, the advantage of the ion implantation process, namely the control of the ion flux with the help of electric fields, can be used to locally different intensities of wear protection.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference closer to the drawing explains; in this show:

1 den Gusszustand eines Abschnitts eines betreffenden Werkzeuges, 1 the casting state of a section of a relevant tool,

2 den weichgeglühten Zustand des betreffenden Abschnitts des Werkzeuges, 2 the soft annealed condition of the relevant section of the tool,

3 den vergüteten Zustand des betreffenden Abschnitts des Werkzeuges, 3 the tempered state of the relevant section of the tool,

4 eine Probe des Werkzeuges nach der Ionenimplantation und 4 a sample of the tool after ion implantation and

5 bis 7 unterschiedliche Härtverlaufsdiagramme, wobei die Streuung unterschiedlichen Verfahrensparametern der Ionenimplantation entspricht. 5 to 7 different Härtverlaufsdiagramme, wherein the scattering corresponds to different process parameters of the ion implantation.

Anhand der 1 bis 7 werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen, für den Einsatz in Ionenimplantationsverfahren optimierten Legierung beschrieben, die aus den folgenden Komponenten besteht: a) bis zu etwa 24 % Chrom (Cr) und Mangan (Mn), b) bis zu etwa 5,5 % Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) und c) bis zu etwa 1,23 % Silizium (Si), Niob (Nb), Nickel (Ni), Phosphor (P) und Schwefel (S);
Rest Eisen (Fe).Based on 1 to 7 describe various embodiments of an alloy optimized for use in ion implantation processes according to the invention, which consists of the following components: a) up to about 24% chromium (Cr) and manganese (Mn), b) up to about 5.5% carbon ( C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) and c) up to about 1.23% silicon (Si), niobium (Nb), nickel (Ni), phosphorus (P) and sulfur (S);
Remainder iron (Fe).

Dabei kann die Menge der Komponentengruppe a) Chrom (Cr) und Mangan (Mn) beispielsweise zumindest etwa 11 % und/oder die Menge der Komponentengruppe b) Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) zumindest etwa 2 % betragen.there can the amount of component group a) chromium (Cr) and manganese (Mn) for example, at least about 11% and / or the amount of the component group b) carbon (C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) are at least about 2%.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel besteht die Legierung aus den folgenden Komponenten:
etwa 1 bis 2 % Kohlenstoff (C), < 0,5 % Silizium (Si), etwa 1 bis 4 %, vorzugsweise etwa 1,1 bis 2 % Mangan (Mn), < 0,02 % Phosphor (P), < 0,01 % Schwefel (S), etwa 10 bis 20 % Chrom (Cr), < 0,2 % Nickel (Ni), etwa 0,5 bis 1,5 % Molybdän (Mo), etwa 0,5 bis 2 % Vanadium (V), etwa 0,1 bis 0,5 % Niob (Nb), Rest Eisen (Fe).In a specific embodiment, the alloy consists of the following components:
about 1 to 2% carbon (C), <0.5% silicon (Si), about 1 to 4%, preferably about 1.1 to 2% manganese (Mn), <0.02% phosphorus (P), < 0.01% sulfur (S), about 10 to 20% chromium (Cr), <0.2% nickel (Ni), about 0.5 to 1.5% molybdenum (Mo), about 0.5 to 2% Vanadium (V), about 0.1 to 0.5% niobium (Nb), balance iron (Fe).

Dabei sind bevorzugt auch sämtliche Komponenten, für die jeweils nur eine obere Grenze angegeben ist, in der Legierung enthalten. Die jeweilige Menge auch dieser Komponenten liegt also jeweils vorzugsweise über 0 %.there are also preferred all Components, for in each case only an upper limit is indicated in the alloy contain. The respective amount of these components is also each preferably over 0%.

Ein solchermaßen zusammengesetzter Stahl lässt sich sehr gut gießen, wobei feinste Konturen selbst im Sandformguss noch gut abbildbar sind. Weiter bildet er die Möglichkeit der Bearbeitung und Wärmebehandlung wie bei üblichen Werkzeugstählen. Darüber hinaus reagiert der Stahl auf die Behandlung im Ionenimplantationsprozess äußerst positiv. In Versuchen wurden nach Vickers gemessene Oberflächenhärten von bis zu 2000 HV nach der Ionenimplantation nachgewiesen. In einer Tiefe von 0,1 mm wurde immer noch eine Härte von bis zu 1000 HV gemessen. Eine Beeinflussungstiefe von bis zu 1 mm ist möglich. One thus composite steel leaves pour very well, although the finest contours can still be reproduced even in sand casting are. Next he forms the possibility the processing and heat treatment as usual Tool steels. About that In addition, the steel reacts extremely positively to the treatment in the ion implantation process. In tests, Vickers measured surface hardnesses of detected up to 2000 HV after ion implantation. In a Depth of 0.1 mm was still a hardness of up to 1000 HV measured. An influencing depth of up to 1 mm is possible.

Der Gefügezustand stellt sich wie folgt dar:
In dem in der 1 wiedergegebenen Gusszustand liegt eine weiße Grundmasse mit netzartigem Ledeburit und punktförmigen Sekundärkarbiden vor.The microstructure state is as follows:
In the in the 1 reproduced casting state is a white matrix with net-like Ledeburit and point-shaped secondary carbides before.

2 gibt den weichgeglühten Zustand wieder, in dem eine ferritische Grundmasse mit kugelig eingeformten Karbiden und einem Ledeburitnetzwerk vorliegt. 2 gives the soft annealed condition, in which a ferritic matrix with spherically shaped carbides and a Ledeburitnetzwerk exists.

In dem vergüteten Zustand gemäß 3 liegt ein feinnadeliger, teils im Zerfall befindlicher Martensit in einem Ledeburitnetzwerk vor.In the tempered state according to 3 is a fine needled, partly decaying martensite in a Ledeburitnetzwerk before.

4 zeigt eine Probe nach der Ionenimplantation. Da nur der Randbereich beeinflusst wird, wurde der Schnitt an eine Kante gelegt. 4 shows a sample after ion implantation. Since only the border area is affected, the cut was placed on one edge.

Deutlich sichtbar ist, dass keine Anlagerung von Karbiden oder Nitriden an den Korngrenzen stattfindet. Das Ledeburitnetzwerk ist noch voll vorhanden. Lediglich eine schwache Verfärbung der Probe im Randbereich ist erkennbar, die auf eine unterschiedliche Reaktion auf die zum Ätzen verwendete Salpetersäure zurückzuführen ist.Clear Visible is that no attachment of carbides or nitrides to takes place at the grain boundaries. The Ledeburit network is still full available. Only a slight discoloration of the sample in the edge area can be seen, which is due to a different reaction to the nitric acid used for etching.

In den 5 bis 7 sind unterschiedliche Härteverlaufsdiagramme dargestellt. Dabei ist auf der Abszisse jeweils der Abstand von der Oberfläche in mm und auf der Ordinate die Härte dargestellt. Die 7 betrifft den Härteverlauf (A 12770) für eine Probe von einer Dicke von 25 mm. Die unterschiedlichen Streuungen in den verschiedenen Härteverlaufsdiagrammen entsprechen unterschiedlichen Verfahrensparametern der Ionenimplantation.In the 5 to 7 different hardness curve diagrams are shown. In this case, the distance from the surface in mm and on the ordinate the hardness is shown on the abscissa. The 7 refers to the hardness curve (A 12770) for a sample with a thickness of 25 mm. The different scatters in the different hardness curve diagrams correspond to different process parameters of the ion implantation.

Die erfindungsgemäße Legierung ist mit besonderem Vorteil zur Herstellung von verschleißresistenten Werkzeugen für die mechanische Behandlung von Zellstofffasern verwendbar, bei der mittels eines plasmagestützten Verfahrens Fremdionen in einen Teil der Oberfläche der Garnitur mit einer Eindringtiefe von mindestens 500 μm eingelagert werden, wobei das mit den Fremdionen zu beaufschlagende Material eines jeweiligen Werkzeuges durch die Legierung eine gezielte Veränderung der molekularen Struktur erfährt, um die Eindringtiefe auf mindestens 700 μm, vorzugsweise auf mindestens 800 μ m, zu vergrößern.The alloy according to the invention is with particular advantage for the production of wear-resistant Tools for the mechanical treatment of pulp fibers usable in the by means of a plasma-based Process foreign ions in a part of the surface of the clothing with a Penetration depth of at least 500 μm be stored, which is to be acted upon by the foreign ions Material of a particular tool through the alloy a targeted change learn the molecular structure, by the penetration depth to at least 700 microns, preferably at least 800 μ m, to enlarge.

Claims (17)

Legierung, bestehend aus den folgenden Komponentengruppen: a) bis zu etwa 24 % Chrom (Cr) und Mangan (Mn), b) bis zu etwa 5,5 % Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) und c) bis zu etwa 1,23 % Silizium (Si), Niob (Nb), Nickel (Ni), Phosphor (P) und Schwefel (S); Rest Eisen (Fe).Alloy consisting of the following component groups: a) up to about 24% chromium (Cr) and manganese (Mn), b) up to about 5.5 % Carbon (C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) and c) up to about 1.23 % Silicon (Si), niobium (Nb), nickel (Ni), phosphorus (P) and sulfur (S); Remainder iron (Fe). Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponentengruppe a) Chrom (Cr) und Mangan (Mn) zumindest etwa 11 % beträgt.Alloy according to claim 1, characterized in that that the amount of component group a) chromium (Cr) and manganese (Mn) at least about 11%. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponentengruppe b) Kohlenstoff (C), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) zumindest etwa 2 % beträgt.Alloy according to Claim 1 or 2, characterized that the amount of component group b) carbon (C), vanadium (V) and molybdenum (Mo) is at least about 2%. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus den folgenden Komponenten: etwa 1 bis 2 % Kohlenstoff (C), < 0,5 % Silizium (Si), etwa 1 bis 4 %, vorzugsweise etwa 1,1 % bis 2 % Mangan (Mn), < 0,02 % Phosphor (P), < 0,01 % Schwefel (S), etwa 10 bis 20 % Chrom (Cr), < 0,2 % Ni ckel (Ni), etwa 0,5 bis 1,5 % Molybdän (Mo), etwa 0,5 bis 2 % Vanadium (V), etwa 0,1 bis 0, 5 % Niob (Nb), Rest Eisen (Fe).Alloy according to one of the preceding claims, consisting from the following components: about 1 to 2% carbon (C), <0.5% silicon (Si), about 1 to 4%, preferably about 1.1% to 2% manganese (Mn), <0.02% phosphorus (P), <0.01% sulfur (S), about 10 to 20% chromium (Cr), <0.2 % Nickel (Ni), about 0.5 to 1.5% molybdenum (Mo), about 0.5 to 2% vanadium (V), about 0.1 to 0.5% niobium (Nb), balance iron (Fe). Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Kohlenstoff (C) etwa 1,5 bis 1,6 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of the component carbon (C) is about 1.5 to 1.6%. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Mangan (Mn) etwa 1,5 bis 2 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of the component manganese (Mn) is about 1.5 up to 2%. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Chrom (Cr) etwa 14 bis 16 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of the component chromium (Cr) is about 14 up to 16%. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Nickel (Ni) etwa 0,1 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of the component nickel (Ni) is about 0.1 % is. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Molybdän (Mo) etwa 0,6 bis 0,9 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of the component molybdenum (Mo) is about 0.6 to 0.9%. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente Niob (Nb) etwa 0,12 bis 0,15 % beträgt.Alloy according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amount of component niobium (Nb) is about 0.12 to 0.15%. Verwendung der Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von verschleißresistenten Werkzeugen für die mechanische Behandlung von Zellstofffasern, bei der mittels eines plasmagestützten Verfahrens Fremdionen in einen Teil der Oberfläche der Garnitur mit einer Eindringtiefe von mindestens 500 μm eingelagert werden, wobei das mit den Fremdionen zu beaufschlagende Material eines jeweiligen Werkzeuges durch die Legierung eine gezielte Veränderung der molekularen Struktur erfährt, um die Eindringtiefe auf mindestens 700 μm, vorzugsweise auf mindestens 800 μm, zu vergrößern.Use of the alloy according to one of the preceding claims for the production of wear-resistant Tools for the mechanical treatment of pulp fibers, by means of a plasma-based Process foreign ions in a part of the surface of the clothing with a Penetration depth of at least 500 μm be stored, which is to be acted upon by the foreign ions Material of a particular tool through the alloy a targeted change learn the molecular structure, by the penetration depth to at least 700 microns, preferably at least 800 μm, to enlarge. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Fremdionen Stickstoff-, Kohlenstoff-, Molybdän-, Titan-, Wolfram-, Vanadium- und/oder Borionen in das jeweilige Werkzeug eingelagert werden.Use according to claim 11, characterized that as foreign ions nitrogen, carbon, molybdenum, titanium, Tungsten, vanadium and / or boron ions in the respective tool be stored. Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißschutz nicht gleichmäßig an allen bei Gebrauch des jeweiligen Werkzeuges von Zellstofffasern berührten Flächen aufgebracht wird.Use according to claim 11 or 12, characterized that the wear protection is not evenly at all applied to the respective tool of pulp fibers touched surfaces becomes. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Mahlen von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmte, mit Mahlleisten versehene Refinergarnitur hergestellt wird.Use according to one of the preceding claims, characterized characterized in that one for grinding aqueous suspended pulp fibers certain refinished refiner set becomes. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Mahlleisten weniger intensiv vor Verschleiß geschützt wird als die die Schnittkanten aufweisenden Vorderseiten.Use according to claim 14, characterized that the top of the grinding bars is less intensively protected against wear as the front edges having the cut edges. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Dispergieren von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmte Dispergergarnitur hergestellt wird.Use according to one of claims 11 to 13, characterized that for dispersing aqueous suspended pulp fibers made certain Dispergergarnitur becomes. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Entstippen von wässrig suspendierten Zellstofffasern bestimmte Entstippergarnitur hergestellt wird.Use according to one of claims 11 to 13, characterized that one for dewatering of watery suspended pulp fibers made certain destemming becomes.
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