DE1090245B - Verwendung eines Stahles fuer Warmarbeitswerkzeuge - Google Patents
Verwendung eines Stahles fuer WarmarbeitswerkzeugeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
St
ä 3# #?
BEKANNTMACHUNG
DEKANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 6. O KTO B ER 1960
DEKANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 6. O KTO B ER 1960
Die Erfindung betrifft Warmarbeitswerkzeuge, z. B. für Strangpressung, Warmpressung und Spritzguß von
Metallen und Legierungen, mit hoher Härte und Verschleißstärke bei hohen Temperaturen, Unempfindlichkeit
gegenüber Temperaturwechsel und Verformungsfreiheit bei der Wärmebehandlung.
Es ist bekannt, Legierungen mit hohem Chromgehalt, vorzugsweise von 10 bis 30%, in Kombination
mit geringen Mengen Kohlenstoff und einem oder mehreren der Metalle Ni, Co und Mn sowie gegebenenfalls
W und Mo für Warmarbeitswerkzeuge, welche eine hohe mechanische Festigkeit bei hohen
Temperaturen, d. h. besonders eine hohe Kriechfestigkeit erfordern, zu verwenden. Die Legierungen werden
dabei im austenitischen oder austenitisch-ferritischen Zustand mit einer Härte, die im allgemeinen unter
300 Ή.Β liegt, verwendet.
Bekannte Legierungen mit hohem Chromgehalt, die sich als geeignet erwiesen haben, bestehen beispielsweise
außer Eisen aus 8 bis 20% Cr, 8 bis 20% W, 0,05 bis 0,5% C, 3% Mn, 0,2 bis 1,0% Si und 0,1
bis 4% V oder aus 8 bis 18% Cr bis zu 1% C, 3 bis 12% W und 2 bis 12% Mn. Auch sind Legierungen
bekannt, welche außer Eisen nur 3 bis 14% Cr, 0,3 bis 1,20% C und 0,5 bis 2,0% V enthalten. Eine
andere bekannte Gruppe von chromhaltigen Legierungen enthält als wesentlichen Legierungsbestandteil
Molybdän. So sind beispielsweise Legierungen bekanntgeworden, die außer Eisen 8 bis 17% Cr, 0,2
bis 1,50% C, 8 bis 15% Mo sowie gegebenenfalls Zusätze von W, V oder Co enthalten. Ferner sind Legierungen
bekannt, in denen das Chrom teilweise oder ganz durch Molybdän ersetzt ist, wie etwa in Legierungen,
die außer Eisen 0,6 bis 15% Mo, 0,07 bis 6% W, 0,1 bis 0,45% C und gegebenenfalls Mn, Si,
Cr, V, Co und Ni oder die nur 2 bis 8% Cr und 0,2 bis 1,5%. C, 0,2 bis 5% Co und 2 bis 7% W oder Mo
enthalten.
Die Warmarbeitswerkzeuge nach der Erfindung bestehen aus chromhaltigen Legierungen ohne Molybdän,
jedoch mit größeren Mengen W und Co. Sie besitzen gegenüber den bisher bekannten wolframhaltigen Legierungen
eine überraschend hohe Verschleiß stärke und besitzen zudem noch den Vorteil, daß sie sich in
einem relativ weiten und niederen Temperaturbereich härten lassen.
Die Erfindung besteht darin, daß ein Werkzeug aus einer Legierung mit höchstens 0,5 % C, mehr als 8 %,
höchstens 15% Cr, 6 bis lO«/o W sowie 2 bis 15% Co und gegebenenfalls bis zu 2% von jedem der Stoffe
Si, V, Ti, Ta, Nb und dem Rest Eisen mit gewöhnlich vorkommenden Verunreinigungen einer Wärmebehandlung,
bestehend aus Kühlung in Luft oder kräftiger wirkenden Kühlmitteln, von einer Temperatur im Be-Verwendung.
eines Stahles
für Warmarbeitswerkzeuge
für Warmarbeitswerkzeuge
Anmelder:
Uddeholms Aktiebolag,
Uddeholm (Schweden)
Uddeholm (Schweden)
Vertreter: Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt,
Wiesbaden, Sonnenberger Str. 44
Wiesbaden, Sonnenberger Str. 44
Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 17. März 1955
Schweden vom 17. März 1955
Klas-Erik Johansson, Hagfors (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
reich von 900 bis 1200° C, zweckmäßig 1000 bis 1100° C, vorzugsweise von etwa 1050° C, und einer
nachfolgenden Anlaßbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 750° C unterworfen wird, so
daß eine Härte von 30 bis 60 Rockwell-C-Einheiten erhalten wird.
Die bei der Wärmebehandlung dieser Legierung zu einem hauptsächlich martensitischen Gefüge mit einer
für Warmarbeitswerkzeuge geeigneten Härte im Bereich 30 bis 60 H^c verwendete Härtetemperatur kann
bemerkenswert niedrig im Vergleich mit anderen hochlegierten Stählen gewählt werden. Schon von 900° C
an erhält man eine für Warmarbeitswerkzeuge geeignete Härte. Eine optimale Härte wird bei Kühlung
von etwa 1050° C erhalten. Die Kühlung kann sowohl langsam in Luft als auch in kräftiger wirkenden Kühlmitteln
erfolgen. Durch die niedrige Wärmebehandlungstemperatur und die Möglichkeit, langsam kühlen
zu können, werden für Werkzeuge außerordentlich günstige Verhältnisse erhalten, da teils die Verformung
während der Wärmebehandlung gering wird,
4-5 was bei Präzisionswerkzeugen sehr bedeutungsvoll ist,
teils die Möglichkeit, das Werkzeug gegen Oxydation oder andere Angriffe, z. B. von Salzbädern, während
der Erwärmung zu schützen, erheblich größer wird als bei höheren Temperaturen. Außerdem kann die
Wärmebehandlung in einfacheren Vorrichtungen vorgenommen werden als bei den bekannten wolframhaltigen
Legierungen, für welche Wärmebehandlungen in engen Temperaturbereichen von z. B. 1150 bis 1230° C
oder 1150 bis 1290° C vorgeschlagen werden.
009 610/268
In dem Diagramm der Fig. 1 ist die Abhängigkeit der Härte von der Härtungstemperatur für drei verschiedene
Legierungen gemäß der Erfindung dargestellt. Vergleichsweise ist eine weitere Legierung
mit aufgeführt, die an Stelle von Co 3,1% Ni enthält. Die Legierungen besaßen die folgende Zusammensetzung:
Legierung 1:
0,25% C, 11,0% Cr, 7,8% W, 9,7% Co, OVoNi,
Rest Fe
Legierung 2:
0,23% C, 12,0% Cr, 7,7% W, 7,6% Co, 0% Ni, Rest Fe
Legierung 3:
0,29% C, 12,8% Cr, 7,9% W, 5,0% Co, OVoNi,
Rest Fe
Legierung 4:
0,25% C, 12,8% Cr, 8,0% W, 0%Co, 3,1% Ni,
Rest Fe
Die Härte ist nach Kühlung in Öl bei verschiedenen Temperaturen bestimmt worden. Aus dem Diagramm
ist ferner ersichtlich, daß sich die Härte verhältnismäßig unbedeutend mit der Temperatur ändert. Auch
wurde festgestellt, daß der Unterschied zwischen Kühlung in Luft und Öl unbedeutend ist.
Beim Anlassen behält die Legierung ihre Härte auch bei bemerkenswert hoher Anlaßtemperatur, was
aus dem Diagramm der Fig. 2 hervorgeht. Dieses Diagramm zeigt die Abhängigkeit der Härte von der Anlaßtemperatur
für eine Legierung gemäß der Erfindung, welche die folgende Zusammensetzung hatte:
0,24% C, 12,4% Cr, 8,0% W, 9,8% Co, Rest Fe. Bei der Legierung der Kurve A erfolgte die Härtung bei
1200° C, bei der Legierung der Kurve B bei 1100° C und bei der Legierung der Kurve C bei 1050° C. Die
trotz hoher Anlaßtemperatur erzielte Härte hängt mit den in den Legierungen auftretenden Ausscheidungsphänomenen
zusammen. Der Unterschied in der Härte nach dem Anlassen bei verschiedenen Temperaturen
ist verhältnismäßig gering.
Eine Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung zeigt nach der Wärmebehandlung ein
sehr feinkörniges Gefüge, was zu Eigenschaften führt, welche für Warmarbeitswerkzeuge sehr wertvoll sind.
Die Werkzeuge besitzen eine sehr hohe Warmhärte vorzugsweise im Temperaturbereich über 600° C, wie
aus der folgenden Tabelle hervorgeht.
C | Cr | 8,00 | Co | ^iformhärte in Hn nach | 65O0C | 7000C | |
0,24 | 12,40 | 7,65 | 9,81 | D 48 Stunden bei |
186 | 107 | |
O',37 | 11,80 | 8,33 | 10,28 | Prüf temperatur | 143 | 100 | |
0,48 | 11,30 | 9,99 | 6000C | 158 | 119 | ||
Zusammensetzung in % | 276 | ||||||
234 | |||||||
251 |
Außerdem besitzen sie bemerkenswertes Widerstandsvermögen gegen Temperaturwechsel auch bei
hoher Temperatur sowie eine gute Verschleißfestigkeit und ein gutes Widerstandsvermögen gegen Korrosionen,
welche durch Einwirkung von geschmolzenen Metallen, wie z. B. Zn, Pb, Al, ausgelöst werden
können. Beispielsweise besitzen Warmpreßmatrizen für Kondensatorlegierungen, welche die Zusammensetzung
der als Nr. 1 bezeichneten Legierung besitzen, eine Lebensdauer, die doppelt so groß ist wie diejenige
von Matrizen, die aus gewöhnlichem Warmarbeitsstahl mit z. B. 10% W hergestellt sind.
In der folgenden Tabelle werden drei verschiedene Legierungen gemäß der Erfindung (C) mit vier bekannten
kobaltfreien Legierungen verglichen. Zwei der bekannten Legierungen A besitzen wie diejenigen
nach der Erfindung kein Molybdän. Die beiden anderen Legierungen B besitzen demgegenüber 1,94 bzw. 4,1 %
Molybdän. Als Maßstab für die Widerstandsfähigkeit wurde die Rißempfindlichkeit gewählt. Prüfkörper aus
den in der Tabelle angegebenen Legierungen wurden nach der ebenfalls aus der Tabelle ersichtlichen Wärmebehandlung
wiederholten Erwärmungen und Abkühlungen unterworfen, wobei die Temperatur der Prüflinge innerhalb eines Zeitintervalls von 2 Minuten
55 Sekunden zwischen 510 und 205° C gependelt hat. Nach der angegebenen Anzahl von Temperaturwechseln
ist die Anzahl der entstandenen Risse in den verschiedenen Versuchskörpern ausgezählt worden.
Aus den Ergebnissen geht eindeutig hervor, daß die Riß empfindlichkeit der Legierungen A und B bedeutend
größer als die der Legierungen C entsprechend der Erfindung ist.
Legierung
Zusammensetzung, °/o | Cr | 11,9 | Mo | V | Co | Härtung | Kühl mittel |
Anlassen | Zeit | Härte H«C |
Anzahl | |
C | Tempe ratur |
Tempe ratur |
Stunden | Tempe ratur wechsel |
||||||||
12,0 | 11,8 | 0,83 | 0C | Öl | 0C | 12 | 45,1 | |||||
0,19 | 1260 | 600 | 6 | 45,3 | 6000 | |||||||
12,1 | 3,31 | — | 0,80 | — | Öl | 650 | 12 | 51,4 | 6000 | |||
0,40 | 2,20 | 1260 | 600 | 6 | 48,5 | 6000 | ||||||
12,5 | 7,8 | 1,94 | 0,50 | — | Öl | 650 | 4 | 47,5 | 6000 | |||
0,35 | 12,9 | 7,7 | 4,14 | 0,52 | •— | 1150 | Öl | 500 | 4 | 45,3 | 6000 | |
0,34 | 11,0 | — | 0,53 | 9,7 | 1150 | Öl | 500 | 4 | 52,2 | 6000 | ||
0,25 | 12,0 | 7,9 | — | — | 7,6 | 1100 | Öl | 550 | 6 | 49,5 | 9500 | |
0,23 | 1050 | 600 | 2 | 6000 | ||||||||
12,8 | — " | — | 5,04 | Öl | 650 | 2 | 46,9 | |||||
0,29 | 1050 | 650 | 6000 | |||||||||
Rißanzahl
B.
B
C
C
B
C
C
Die Warmarbeitswerkzeuge nach der Erfindung können auf bekannte Weise durch Warmverarbeitung
oder Gießen zu geeigneter Form und durch nachfolgende maschinelle Bearbeitung mit schneidenden
Werkzeugen hergestellt werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung eines Stahles für Warmarbeitswerkzeuge, z. B. für Strangpressen, Warmpressen und Spritzguß von Metallen und Legierungen, mithoher Härte und Verschleißstärke bei hoher Temperatur, Unempfindlichkeit gegen Temperaturwechsel und Verformungsfreiheit bei der Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug aus einer Legierung mit höchstens 0,5 % C, mehr als 8%, höchstens 15% Cr, 6 bis 10% W sowie 2 bis 15% Co und gegebenenfalls bis zu 2% von jedem der Stoffe Si, V, Ti, Ta, Nb und dem Rest Eisen mit gewöhnlich vorkommenden Verunreinigungen einer Wärmebehandlung, bestehend aus Kühlung in Luft oder kräftiger wirkendem Kühlmittel, von. einer Temperatur im Bereich von 900bis 1200° C, zweckmäßig 1000 bis 1100° C, vorzugsweise von etwa 1050° C, und einer nachfolgenden Anlaßbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 750° C unterworfen ist, so daß eine Härte von 30 bis 60 Rockwell-C-Einheiten erhalten wird.In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 646 867;
britische Patentschriften Nr. 487 254, 641 301;
USA.-Patentschriften Nr. 2 253 385, 2 201072.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 009 610/268 9.60
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1090245X | 1955-03-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1090245B true DE1090245B (de) | 1960-10-06 |
Family
ID=20419921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU3445A Pending DE1090245B (de) | 1955-03-17 | 1955-07-27 | Verwendung eines Stahles fuer Warmarbeitswerkzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1090245B (de) |
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DE102016103283A1 (de) | 2016-02-24 | 2017-08-24 | Buderus Edelstahl Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Warmformwerkzeuges und Warmformwerkzeug hieraus |
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-
1955
- 1955-07-27 DE DEU3445A patent/DE1090245B/de active Pending
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