DE1136495B

DE1136495B - Hard alloy

Info

Publication number: DE1136495B
Application number: DEM28215A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Benesovsky; Dr Richard Kieffer
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1954-10-18
Filing date: 1955-09-13
Publication date: 1962-09-13

Description

Hartstofflegierung Die üblichen Hartmetalle setzen sich aus einer Hartstoffphase, die hauptsächlich aus Karbiden hochschmelzender Metalle besteht, und einer weicheren Hilfsmetallphase, die aus Metallen der Eisengruppe, vorzugsweise Kobalt, gebildet ist, zusammen. Obwohl derartige Hartmetallegierungen eine hohe Härte und Schneidhaltigkeit aufweisen, besteht doch in vielen Fällen das Bedürfnis, diese Eigenschaften noch weiter zu verbessern. Vielfach liegt auch der Wunsch nach Hartmetallegierungen vor, die gegenüber den bekannten Legierungen eine bessere Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit, eine bessere Wärmeleitfähigkeit und gegebenenfalls auch ein geringeres spezifisches Gewicht aufweisen. Durch die Erfindung wird eine Hartstofflegierung geschaffen, die diese Forderungen weitgehend erfüllt.Hard material alloy The usual hard metals consist of one Hard material phase, which mainly consists of carbides of refractory metals, and a softer auxiliary metal phase consisting of metals of the iron group, preferably Cobalt, is formed, together. Although such hard metal alloys have a high Have hardness and edge retention, in many cases there is a need to improve these properties even further. In many cases there is also a desire for Carbide alloys, which have a better heat resistance than the known alloys and scale resistance, better thermal conductivity and possibly also have a lower specific weight. The invention provides a hard material alloy created that largely meets these requirements.

Die Erfindung betrifft eine Hartstofflegierung, deren Hartstoffanteil aus einem oder mehreren Boriden der Übergangsmetalle der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems, d. h. also der Metalle Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tautal, Chrom, Molybdän und Wolfram besteht. Vorzugsweise wird Titanborid und bzw. oder Zirkonborid vorgesehen. Die Legierung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmetallanteil, der zwischen 3 und 40 0/0 liegt, aus einer Legierung aus 0;5 bis 5,0-% Bor, 0,5 bis 90,% Chrom, Rest Kobalt, Nickel und/oder Eisen besteht.The invention relates to a hard material alloy, the hard material content of which from one or more borides of the transition metals of IV. to VI. Group of Periodic Table, d. H. i.e. the metals titanium, zirconium, hafnium, vanadium, Niobium, tautal, chromium, molybdenum and tungsten. Titanium boride is preferred and / or zirconium boride provided. The alloy is thereby according to the invention characterized in that the auxiliary metal content, which is between 3 and 40 0/0, from an alloy of 0.5 to 5.0% boron, 0.5 to 90% chromium, the remainder cobalt, nickel and / or Iron is made.

Es sind zwar bereits Hartlegierungen bekannt, deren Hartstoffphase aus Boriden besteht. Diese bekannten Hartstofflegierungen haben sich jedoch deshalb wenig bewährt, weil es mit großen Schwierigkeiten verbunden war, eine Abbildung der aus Boriden bestehenden Hartstoffphase und einer aus Eisenmetallen bestehenden Hilfsmetallphase zu erzielen. Durch die Erfindung wird diese Schwierigkeit jedoch dadurch überwunden, daß die Chrom enthaltende Hilfsmetallphase einen entsprechenden Zusatz an Bor erhält. Durch dieses nicht als Borid eingebrachte Element wird außerdem noch die Härte der Legierung erhöht.Hard alloys are already known whose hard material phase consists of borides. However, these known hard alloys have therefore little proven, because it was associated with great difficulty in an illustration the hard material phase consisting of borides and one consisting of ferrous metals To achieve auxiliary metal phase. The invention, however, overcomes this difficulty overcome by the fact that the chromium-containing auxiliary metal phase has a corresponding Addition of boron receives. This element, which is not introduced as a boride, also nor increases the hardness of the alloy.

Es lassen sich aus dem Stand der Technik auch gesinterte Hartmetallegierungen herleiten, die aus Schwermetallkarbiden, Eisen, Kobalt oder Nickel und Schwermetallboriden, darunter auch Chromborid bestehen. Bei diesen bekannten Legierungen ist aber das Chromkarbid nicht Bestandteil der Hilfsmetallphase. Nur wenn Chrom und Bor in der Hilfsmetallphase vorliegen, ist es möglich, auf die Eigenschaften der Gesamtlegierung entsprechend einzuwirken.Sintered hard metal alloys can also be identified from the prior art derived from heavy metal carbides, iron, cobalt or nickel and heavy metal borides, including chromium boride. With these known alloys, however, this is the case Chromium carbide is not part of the auxiliary metal phase. Only if chromium and boron are in the If the auxiliary metal phase is present, it is possible to influence the properties of the overall alloy act accordingly.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Hartstofflegierungen können sowohl durch die Menge der Hilfsmetallphase als auch durch Änderung ihrer Zusammensetzung weitgehend beeinflußt werden. Eine Erhöhung des Bor- und Chromgehaltes der Hilfsmetallphase bewirkt beispielsweise eine Erhöhung der Härte und Warmfestigkeit der Hartstofflegierung, während eine Erhöhung des Gehaltes an Metallen der Eisengruppe eine Verbesserung der Zähigkeh zur Folge hat.The properties of the hard material alloys according to the invention can both by the amount of auxiliary metal phase and by changing its composition are largely influenced. An increase in the boron and chromium content of the auxiliary metal phase causes, for example, an increase in the hardness and heat resistance of the hard material alloy, while an increase in the content of iron group metals is an improvement which results in toughness.

Die Verwendung von Boriden für die Hartstoffphase der erfindungsgemäßen Legierung ermöglicht es, sich die hohe Härte und die gute Wärmeleitfähigkeit der Boride zunutze zu machen. Darüber hinaus zeichnet sich das vorzugsweise zur Anwendung kommende Titanborid durch ein geringes spezifisches Gewicht aus. Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Hartstoffe besteht darin, daß zu ihrer Herstellung teuere Rohstoffe, wie z. B. Wolfram bzw. Wolframkarbid, nicht erforderlich sind. Der Hauptanteil der erfindungsgemäßen Legierung besteht vorzugsweise aus Titan, das bekanntlich das vierthäufigste Metall in der Erdoberfläche ist. Trotzdem wird es in manchen Fällen auch vorteilhaft sein, der Hartstoffphase der erfindungsgemäßen Legierung noch Karbide hochschmelzender Metalle, wie Karbide des Wolframs, Tautals, Niobs, Vanadins. Chroms. Molybdäns, Zirkoniums, Titans, in Mengen bis zu 40 % zuzusetzen. Folgende Beispiele von erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen seien erwähnt: 1. 83% Ti B23 15'% Co, 1,8-0/0 B, 0,2 a/ö Cr.The use of borides for the hard material phase of the alloy according to the invention makes it possible to take advantage of the high hardness and good thermal conductivity of the borides. In addition, the titanium boride, which is preferably used, is characterized by a low specific weight. Another advantage of the hard materials according to the invention is that expensive raw materials such. B. tungsten or tungsten carbide, are not required. The main part of the alloy according to the invention consists preferably of titanium, which is known to be the fourth most abundant metal in the earth's surface. Nevertheless, in some cases it will also be advantageous to add carbides of high-melting metals, such as carbides of tungsten, tau valley, niobium, vanadium, to the hard material phase of the alloy according to the invention. Chromes. Add molybdenum, zirconium, titanium in amounts of up to 40 % . The following examples of alloy compositions according to the invention may be mentioned: 1. 83% Ti B23 15% Co, 1.8-0 / 0 B, 0.2 a / 0 Cr.

2. 55 1/a Ti B 2, 14 % ZrB2, 25'% Co, 5 % Cr, 1% B. 3. 67,7% TiB2, 20°/o TaC-NbC (Mischkristall), 10 0/ö Ni, 2 0/v Cr, 0,3'0/a B.2. 55 1 / a Ti B 2, 14% ZrB2, 25% Co, 5% Cr, 1% B. 3. 67.7% TiB2, 20 ° / o TaC-NbC (mixed crystal), 10 0 / ö Ni, 2 0 / v Cr, 0.3'0 / a B.

4. 94,8 % Ti B2, 1,0/0 Co, 4'0/a Cr, 0,2'% B. 5: 76 0/0- Zr B2, 3 % Ni, 20 % Cr, 1'0/v B.4. 94.8% Ti B2, 1.0 / 0 Co, 4'0 / a Cr, 0.2 '% B. 5: 76 0 / 0- Zr B2, 3% Ni, 20% Cr, 1' 0 / v B.

Die Herstellung dieser Hartlegierungen erfolgt nach dem für die Herstellung der üblichen Hartmetalle zur Anwendung kommenden Verfahren. Man geht von pulverförmigen Ausgangsstoffen aus, wobei das in der Hilfsmetallphase enthaltene Bor vorteilhaft als Legierungspulver eingesetzt wird. Die Ausgangsstoffe werden gemischt, gemahlen, gepreßt und etwa 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 1200 und 1400° C im Vakuumofen gesintert. Bei einer geringen Menge an Hilfsmetall, wie im Beispiel 4 vorgesehen ist, kann die Herstellung vorteilhaft durch Heißpressen in der Weise erfolgen, daß die Pulvermischung zwischen Graphitelektroden bei einem Druck von etwa 200 kg/cm2 und einer Temperatur zwischen 1200 und 1400° C im direkten Stromdurchgang erhitzt wird.The manufacture of these hard alloys takes place after that for the manufacture of the usual hard metals used. One goes from powdery Starting materials, the boron contained in the auxiliary metal phase being advantageous is used as alloy powder. The raw materials are mixed, ground, pressed and about 2 hours at a temperature between 1200 and 1400 ° C in a vacuum furnace sintered. With a small amount of auxiliary metal, as provided in Example 4 is, the production can advantageously be carried out by hot pressing in such a way that the powder mixture between graphite electrodes at a pressure of about 200 kg / cm2 and heated to a temperature between 1200 and 1400 ° C in direct current passage will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Hard material alloy, the hard material content of which consists of one or more borides of the transition metals from IV. to VI. Periodic group System, preferably titanium boride and / or zirconium boride, is characterized by that the auxiliary metal content, which is between 3 and 40'0 / a, is made of an alloy from 0.5 to 5, 0% boron, 0.5 to 900% chromium, the remainder cobalt, nickel and / or iron consists.

2. Hard material alloy according to claim 1, characterized in that the hard material component the boride or borides in an amount up to 40% by one or more of the corresponding Carbides are replaced. Publications considered: German Patent Specifications No. 667 071, 750 610; Chemisches Zentralblatt, 1948I1, p. 120.