DE1034871B

DE1034871B - Verwendung von Sinterlegierungen als Werkstoff fuer thermisch hoch beanspruchte Gegenstaende

Info

Publication number: DE1034871B
Application number: DEA16070A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Otto Ruediger
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1952-06-26
Filing date: 1952-06-26
Publication date: 1958-07-24

Description

DEUTSCHES

Für viele Anwendungszwecke sind als Werkstoff Legierungen erwünscht, die einerseits bei hohen Temperaturen oxydationswiderstandsfähig sind und andererseits eine große mechanische Festigkeit aufweisen. Die für solche Anwendungsgebiete verwendeten Stahllegierungen haben zwar bei geeigneter Zusammensetzung die erforderliche Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation, sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihre Festigkeit mit steigender Temperatur sehr stark abnimmt, so daß sie bei Temperaturen von mehr als 800° C mechanisch nur noch sehr schwach beansprucht werden dürfen. Auch auf Karbid- oder Metalloxydbasis aufgebaute Legierungen, die für diese Verwendungszwecke vorgeschlagen worden sind, zeigen im allgemeinen mit steigender Temperatur einen Abfall der mechanischen Festigkeit.

Es sind bereits gesinterte Hartmetallegierungen für Arbeitsgeräte und Werkzeuge bekannt, die aus einem oder mehreren an Kohlenstoff gebundenen Elementen der Kohlenstoffgruppe (Silizium, Titan, Zirkonium, Cer, Thorium), insbesondere Titankarbid, als Hauptbestandteil, ferner einem oder mehreren wenigstens zum Teil an Kohlenstoff gebundenen Elementen der Chromgruppe (Chrom, Wolfram, Molybdän) und/oder einem oder mehreren Elementen der Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan) vorzugsweise in einer Menge von bis zu 30%, bestehen. Bei diesen bekannten Legierungen soll der Gehalt an Elementen der Kohlenstoffgruppe einschließlich Kohlenstoff vorzugsweise 40 bis 50% betragen.

Ferner sind gesinterte Hartmetallegierungen nicht mehr neu, die 30 bis 97% Chrom-Wolfram-Doppelkarbid der Formel 3 Cr₃ C₂ · W₂ C, entsprechend 18 bis 57% Cr₃C₂ und 12 bis 40% W₂C, und einen die Sintertemperatur herabsetzenden Stoff insbesondere mindestens ein Metall der Eisengruppe, der Chromgruppe, der Vainadingruppe oder der Titangruppe als Hilfsmetall sowie gegebenenfalls noch mindestens ein Karbid der Metalle der Eisengruppe, der Chromgruppe, der Vanadingruppe oder der Titangruppe enthalten. Solche Hartmetallegierungen sind, soweit sie höhere Hilfsmetallgehalte aufweisen, bereits für besonders hoch beanspruchte Maschinenteile wie Ventile für hohen Druck und hohe Temperaturen empfohlen worden.

Es ist auch bereits bekannt, daß dem Titankarbid als Basishartstoff bei Sinterhartmetallen für solche Anwendungsgebiete, wo es auf höchste Warm- und Zunderbeständigkeit ankommt, besondere Bedeutung zukommt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Sinterlegierungen bestimmter Zusammensetzung in dem verhältnismäßig großen Temperaturbereich von

Verwendung von Sinterlegierungen

als Werkstoff für thermisch hoch

beanspruchte Gegenstände

Anmelder:

Aktiengesellschaft für Unternehmungen

der Eisen- und Stahlindustrie,

Essen, Altendorf er Str. 103

Dr. phil. Otto Rüdiger, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

20 bis 1000° C eine praktisch temperaturunabhängige mechanische Festigkeit und eine gute Oxydationsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen aufweisen und besteht in der Verwendung von Sinterlegierungen aus 10 bis 30% Metall der Eisengruppe, 5 bis 15% Chromkarbid, 0 bis 55% Wolframkarbid, Rest 30 bis 60% Titankarbid als Werkstoff für thermisch hoch beanspruchte Gegenstände, die eine praktisch temperaturunabhängige mechanische Festigkeit in dem Bereich zwischen 20 und 1000° C und eine gute Oxydationsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen aufweisen müssen.

Besonders ausgeprägt sind die für den Verwendungszweck gemäß der Erfindung wesentlichen Eigenschaften bei einer Sinterlegierung, bestehend aus 25% Kobalt, 10% Chromkarbid, 20% Wolframkarbid, 45% Titankarbid.

Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Sinterlegierungen kann das Wolframkarbid in einer Menge bis zu 10% durch Tantalkarbid ersetzt sein.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Sinterlegierungen erfolgt auf dem in der Pulvermetallurgie üblichen Wege, indem das Ausgangspulvergemisch gepreßt und gleichzeitig oder danach auf Sintertemperatur erhitzt wird. Das Sintern wird zweckmäßig unter Ausschluß von Sauerstoff, beispielsweise in Wasserstoff- oder Argonatmosphäre oder im Vakuum vorgenommen. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, bei der Herstellung der Sinterlegierungen in an sich bekannter Weise von Vorlegierungen auszugehen.

In der Zeichnung sind in zwei Schaubildern die Biegebruchfestigkeiten verschiedener Sinterlegierungen in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen.

809 578/389

Fig. 1 bezieht sich auf eine e,rnndungsgemäß zu verwendende Sinterlegierung, bestehend aus 25% Co, ICWo Cr₃ C₂, 21 o/o W C, 44% Ti C.

Die oberhalb und unterhalb der ausgezogenen Linie eingezeichneten strichpunktierten Linien kennzeichnen die Grenzen des Streubereichs, in dem die Ergebnisse der zahlreichen durchgeführten Messungen lagen, während die ausgezogene Linie die Verbindungslinie der erhaltenen Mittelwerte darstellt.

Fig. 2 bezieht sich auf verschiedene Sinterlegierungen, deren Zusammensetzungen außerhalb des erfindungsgemäß zu verwendenden Bereiches liegen. Die Werte sind dem Schrifttum entnommen. Die eingezeichneten Linien beziehen sich im einzelnen auf Sinterlegierungen, bestehend aus

I. 87% Wolframkarbid,
II. 95 % Wolframkarbid,

III. 95% Titankarbid,

IV. 90% Titankarbid,
V. 80% Titankarbid,

VI. 70% Titankarbid,
VII. 76% Wolframkarbid,

VIII. 83% Wolframkarbid,

IX. 76% Wolframkarbid,

X. 70% Wolframkarbid,

13% Kobalt

5% Kobalt

10% Kobalt

20% Kobalt

30% Kobalt

9% (Titankarbid und

Tantalkarbid), 15% Kobalt
7% (Titankarbid und

Tantalkarbid), 10% Kobalt
14% (Titankarbid und

Tantalkarbid), 10% Kobalt
21 % (Titankarbid und

Tantalkarbid), 9% Kobalt

Ein Vergleich der beiden Schaubilder zeigt, daß die praktisch temperaturunabhängige mechanische Festigkeit in dem Temperaturbereich zwischen 20 und 1000° C eine durchaus überraschende Eigenschaft S der erfindungsgemäß zu verwendenden Sinterlegierungen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Die Verwendung von Sinterlegierungen aus ίο 10 bis 30%, z.B. 25% Metall der Eisengruppe, 5 bis 15%, z. B. 10% Chromkarbid, 0 bis 55%, z. B. 20% Wolframkarbid, Rest 30 bis 60%, z. B. 45% Titankarbid als Werkstoff für thermisch hoch beanspruchte Gegenstände, die eine praktisch temperaturunabhängige mechanische Festigkeit in dem Bereich zwischen 20 und 1000° C und eine gute Oxydationsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen aufweisen müssen.

2. Die Verwendung von Sinterlegierungen nach Anspruch 1, bei denen das Wolframkarbid in einer Menge bis zu 10% durch Tantalkarbid ersetzt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Die Verwendung von Sinterlegierungen nach Anspruch 1 oder 2, bei deren Herstellung in an sich bekannter Weise von Vorlegierungen ausgegangen worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 706 249, 738 488, 042;

österreichische Patentschrift Nr. 145 675;
schweizerische Patentschrift Nr. 161 898;
Metall, Bd. 6, 1952, S. 173.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen