DE1219234B - Corrosion-resistant cobalt-chromium-tungsten hard alloys with high wear resistance - Google Patents
Corrosion-resistant cobalt-chromium-tungsten hard alloys with high wear resistanceInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
C22cC22c
Deutsche Kl.: 40 b -19/02 German class: 40 b - 19/02
Nummer: 1219 234Number: 1219 234
Aktenzeichen: B 75234 VI a/40 bFile number: B 75234 VI a / 40 b
Anmeldetag: 30. Januar 1964Filing date: January 30, 1964
Auslegetag: 16. Juni 1966Opening day: June 16, 1966
Hochverschleiß- und warmfeste Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen mit einem verhältnismäßig hohen Anteil an Kohlenstoff bestehen im Gußzustand, ebenso wie als Schweißgut, im wesentlichen aus einer großen Menge an harten Chrom-Wolfram-Karbiden, die in eine umwandlungsfreie, kubisch-flächenzentrierte, zähe Kobalt-Chrom-Grundmasse eingebettet sind. Das Zusammenwirken von harten Karbiden und zäher Grundmasse bedingt die für diese Legierungen charakteristischen Eigenschaften der hohen Verschleiß- und Warmfestigkeit. Auch für die Korrosionsbeständigkeit sind die beiden Hauptgefügebestandteile maßgebend. Die Karbide werden von Salzsäure und Schwefelsäure nur wenig angegriffen, wohl jedoch die Kobalt-Chrom-Grundmasse. In dem Maße, wie die Grundmasse aber aus dem Gefüge herausgelöst wird, verliert auch das Karbidnetzwerk seinen Zusammenhalt und läßt sich leicht auf mechanischem Wege von dem noch nicht angegriffenen Kern ablösen. Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit läßt sich somit nur durch eine Verbesserung der Beständigkeit der Grundmasse, in der die Karbide eingebettet sind, erreichen. Highly wear-resistant and heat-resistant cobalt-chromium-tungsten hard alloys with a relatively high proportion of carbon consist in the as-cast state, as well as as weld metal, essentially from one large amount of hard chromium-tungsten carbides, which are converted into a conversion-free, face-centered cubic, tough cobalt-chrome matrix are embedded. The interaction of hard carbides and tough basic mass causes the properties of these alloys of high wear resistance and heat resistance. The two main structural components are also important for corrosion resistance authoritative. The carbides are only slightly attacked by hydrochloric acid and sulfuric acid, but they are Cobalt-chrome matrix. To the extent that the basic mass is removed from the structure, the carbide network also loses its cohesion and can easily be removed mechanically replace the not yet attacked core. An improvement the corrosion resistance can therefore only be achieved by improving the resistance of the Reach the basic mass in which the carbides are embedded.
Gegenstand der Erfindung sind nun Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen hoher Verschleißfestigkeit,The invention now relates to cobalt-chromium-tungsten hard alloys high wear resistance,
Korrosionsbeständige Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen hoher VerschleißfestigkeitCorrosion-resistant cobalt-chromium-tungsten hard alloys with high wear resistance
Anmelder:Applicant:
Gebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Wien;
Niederlassung: Gebr. Böhler & Co.
Aktiengesellschaft Wien,
Verkaufsniederlassung BüderichGebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Vienna;
Branch: Gebr. Böhler & Co.
Aktiengesellschaft Vienna,
Büderich sales office
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Anton Bäumel,Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Anton Bäumel,
Lank (Ndrh.)Lank (Ndrh.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Österreich vom 4. Juni 1963 (A 4457/63)Austria from June 4, 1963 (A 4457/63)
welche durch Zulegieren von Kupfer und gegebenenfalls Molybdän eine wesentlich bessere Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Es wurden zwei Legierungen mit folgender Zusammensetzung erschmolzen:which by alloying copper and possibly molybdenum a significantly better corrosion resistance exhibit. Two alloys with the following composition were melted:
Chemische Zusammensetzung in % von Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen ohne und mit Kupfer und MolybdänChemical composition in% of cobalt-chromium-tungsten hard alloys with and without copper and molybdenum
Nr.alloy
No.
21
2
2,22.2
2.2
0,170.15
0.17
0,170.22
0.17
30,3 30.3
30.3
19,020.3
19.0
40,938.4
40.9
2,3 8.8
2.3
(i) Als Rest berechnet.(i) Calculated as the remainder.
Aus Tabelle 2 geht hervor, daß die Korrosionsbeständigkeit durch den Zusatz von Kupfer und Molybdän wesentlich verbessert wird.From Table 2 it can be seen that the corrosion resistance by the addition of copper and Molybdenum is significantly improved.
TabeUe 2Table 2
Gewichtsverlust in g/m2h in Salzsäure und Schwefelsäure der beiden in Tabelle 1 angegebenen Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen Weight loss in g / m 2 h in hydrochloric acid and sulfuric acid of the two cobalt-chromium-tungsten hard alloys given in Table 1
Legierungalloy
Nr.No.
2
12
1
lO°/oige Salzsäure10% hydrochloric acid
Raumtemperatur Room temperature
6
0,96th
0.9
Siedetemperatur Boiling temperature
1120
2501120
250
2O°/oige Schwefelsäure20% sulfuric acid
Raumtemperatur Room temperature
5,2
1,05.2
1.0
Siedetemperatur Boiling temperature
430
4,3 Die Gewichtsverluste der molybdän- und kupferhaltigen Legierung sind bei Raumtemperatur um rund
das Fünffache kleiner als die der molybdän- und kupferfreien Legierung. In der siedenden Schwefelsäure
zeigt sich insbesondere, daß durch die gemeinsame Anwesenheit von Kupfer und Molybdän eine etwa
lOOfache Gewichtsverlustminderung erreicht wird.430
4.3 The weight loss of the molybdenum- and copper-containing alloy is around five times smaller than that of the molybdenum- and copper-free alloy at room temperature. In the boiling sulfuric acid, it is particularly evident that the combined presence of copper and molybdenum results in an approximately 100-fold reduction in weight loss.
Durch elektrochemische Messungen an diesen Legierungen in 1 η-Schwefelsäure bei Raumtemperatur konnte die verbessernde Wirkung von Kupfer und Molybdän auf das Korrosionsverhalten ebenfalls bestätigt werden.By electrochemical measurements on these alloys in 1 η-sulfuric acid at room temperature was also able to confirm the improving effect of copper and molybdenum on the corrosion behavior will.
Um zu ermitteln, ob durch höhere Zusätze von Kupfer und Molybdän eine weitere Zunahme der Korrosionsbeständigkeit- erreicht werdenTo determine whether a further increase due to higher additions of copper and molybdenum the corrosion resistance can be achieved
609 579/320609 579/320
kann, wurde eine Reihe von Legierungen erschmolzen, deren Zusammensetzung in Tabelle· 3 wiedergegeben ist. ■· · - ,a number of alloys were melted, the composition of which is shown in Table 3 is. ■ · · -,
TabeUe3TabeUe3
Chemische Zusammensetzung in % von Kobalt-Chrom-Wolfram^Hartlegierungen ; .
mit Kupfer und Molybdän ■ . *. .Chemical composition in% of cobalt-chromium-tungsten ^ hard alloys; .
with copper and molybdenum ■. *. .
Nr.alloy
No.
AlsvRest.bereehnet.AlsvRest. Calculated.
Um für die Zugabe von Kupfer und Molybdän einen größeren Spielraum zu haben, wurde in zo diesen Schmelzen gegenüber den in Tabelle 1 angeführten der. ..Wolframgehalt. von 20% auf rund" 13% herabgesetzt. Der ,Kobaltgehalt in den Legierungen wurde jeweils /so bemessen,In order for the addition of copper and molybdenum To have a greater leeway in these melts compared to those in Table 1 cited the. ..Tungsten content. from 20% up around "13%. The, cobalt content in the alloys were each dimensioned in such a way that
daß der Eisengehalt nicht wesentlich über 2% ansteigt. . .-".'■-. ; .that the iron content does not rise significantly above 2%. . .- ". '■ -.;.
In Tabelle 4 sind die Gewichtsverluste in 10%iger Salzsäure und 20%iger Schwefelsäure, bei Raum- und Siedetemperatur für die in.Tabeile3 zusammengestellten Legierungen wiedergegeben:Table 4 shows the weight losses in 10% Hydrochloric acid and 20% sulfuric acid, at room and boiling temperature for the items listed in Table 3 Alloys reproduced:
Gewichtsverlust in g/m2h in Salzsäure und Schwefelsaure der'in Tabelle 3 .'" .. "'
angegebenen Kobalt-Chrom-WolfranvHartlegierungen im gegossenen und geschweißten ZustandWeight loss in g / m 2 h in hydrochloric acid and sulfuric acid in Table 3. '".."'
specified cobalt-chrome-Wolfranv hard alloys in the cast and welded state
Nr.Alloy -
No.
Die Gewichtsverluste dieser Legierungen wurden sowohl an den Schweißstäben als auch an daraus hergestellten Schweißgütproben bestimmt. Tabelle 5 enthält die unter entsprechenden Bedingungen an Schweißgutproben gebräuchlicher Kbbalt-Chrom-The weight losses of these alloys were recorded on both the welding rods and those made from them Weld quality samples determined. Table 5 contains the under corresponding conditions Weld metal specimens of common Kbbalt-Chrom-
Wolfram-Hartlegierungen ermittelten Gewichtsverlüste. Ein Vergleich der Gewichtsverluste in den Tabellen 4 und 5 "zeigt die Überlegenheit der kupfer- bzw. kupfer-molybdän-haltigen Legierungen gegenüber den' gebräuchlichen "Legierungen auf."Tungsten hard alloys determined weight loss. A comparison of the weight losses in Tables 4 and 5 "shows the superiority of the copper or copper-molybdenum-containing alloys compared to the 'common "alloys."
TabeUe5 TabeUe5
Chemische Zusammensetzung in % und Gewichtsverluste in g/m2h in Salzsäure
= Chemische Zusammensetzung in % und Gewichtsverluste in g/m2h in SalzsäureChemical composition in% and weight loss in g / m 2 h in hydrochloric acid
= Chemical composition in% and weight loss in g / m 2 h in hydrochloric acid
Aus Tabelle 4 ist weiter zu entnehmen, daß die 65 halten an diesen Elementen. Die zweckmäßigste ZuLegierungen 6 und 7 mit den höchsten Gehalten an sammensetzung einer Kobalt-Chrom-Wohram-Hart-Kupfer und Molybdän keine höhere Beständigkeit legierung mit hoher Verschleißfestigkeit und erhöhter haben als <Me Legierungen 4 und 5 mit geringeren Ge- Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüberFrom Table 4 it can also be seen that the 65 hold on to these elements. The most suitable addition alloys 6 and 7 with the highest levels of cobalt-chromium-wohram-hard-copper composition and molybdenum no higher resistance alloy with high wear resistance and increased than <Me, alloys 4 and 5 with lower Ge corrosion resistance, especially to
Schwefelsäure und ähnlichen, nicht allzu ausgeprägt reduzierend wirkenden Medien, dürfte daher innerhalb folgender Grenzen liegen: 2,2 bis 2,5% Kohlenstoff, 30 bis 32% Chrom, 13 bis 20% Wolfram, 39 bis 47% Kobalt, bis zu je 1% Mangan und Silizium, mehr als 0 bis 6% Kupfer, gegebenenfalls bis zu 6% Molybdän.Sulfuric acid and similar, not too pronounced reducing media, should therefore be within The following limits are: 2.2 to 2.5% carbon, 30 to 32% chromium, 13 to 20% tungsten, 39 to 47% cobalt, up to 1% each manganese and silicon, more than 0 to 6% copper, possibly up to 6% Molybdenum.
Als besonders günstig hat sich folgende Legierungszusammensetzung erwiesen: 2,0% Kohlenstoff, <Ξ 1 % Silizium, <Ξ 1% Mangan, 30% Chrom, 14% Wolfram, 46% Kobalt, 4% Molybdän, 2% Kupfer.The following alloy composition has proven to be particularly favorable: 2.0% carbon, <Ξ 1% Silicon, <Ξ 1% manganese, 30% chromium, 14% tungsten, 46% cobalt, 4% molybdenum, 2% copper.
Der Angriff von Säuren auf die Legierungen geht so vor sich, daß zunächst die Grundmasse herausgelöst wird und das Karbid als relativ festhaftender Belag auf der Probe zurückbleibt. Da dies Jr aber bei gleichzeitiger Beanspruchung auf Korrosion und Verschleiß von dem betreffenden Werkstück abgeschabt wird, muß auch der mechanisch ablösbare Karbidbelag bei der Gewichtsverlustbestimmung berücksichtigt werden. Vor der Gewichtsverlustbestimmung wurde daher stets der Karbidrückstand mit einer Stahldrahtbürste entfernt. Die hiernach ermittelten Gewichtsverluste sind daher höher, als wenn der Karbidbelag auf den Proben belassen wird.The attack of acids on the alloys takes place in such a way that initially the basic material is dissolved out and the carbide remains as a relatively adherent coating on the sample. But since this is Jr simultaneous exposure to corrosion and wear from the workpiece in question the mechanically removable carbide coating must also be taken into account when determining the weight loss will. Therefore, before the weight loss determination, the carbide residue was always checked with a Steel wire brush removed. The weight losses determined afterwards are therefore higher than when the Carbide coating is left on the samples.
Wie Rückstandsisolierung undRöntgenfeinstruktur-Untersuchungen zeigen, wird durch den Zusatz von Kupfer und Molybdän weder die Menge noch die Art der ausgeschiedenen Karbide merkbar beeinflußt. Das zulegierte Kupfer und Molybdän reichert' sich hauptsächlich in der Grundmasse an und beeinflußt deren Korrosionsbeständigkeit.Such as residue isolation and X-ray fine structure examinations show, the addition of copper and molybdenum does not change either the amount or the type the precipitated carbides noticeably influenced. The added copper and molybdenum mainly accumulate in the matrix and affects its resistance to corrosion.
Eine Beeinträchtigung des Verschleißwiderstandes und der Warmfestigkeit ist durch den Zusatz von Kupfer und Molybdän nicht zu erwarten. Die Rockwellhärten der in Tabelle 3 angeführten Legierungen liegen zwischen 52 und 60 Re. Mit steigendem Gehalt an Kupfer und Molybdän nehmen die Härtewerte zu.An impairment of the wear resistance and the heat resistance is due to the addition of Copper and molybdenum not to be expected. The Rockwell hardnesses of the alloys listed in Table 3 are between 52 and 60 Re. The hardness values increase as the copper and molybdenum content increases.
Es ist außerdem bekannt, daß durch Zusatz von bis 4% Molybdän in Kobalt-Chrom-Wolfram-Hartlegierungen deren Warmhärte verbessert wird, so daß also durch Molybdän die Verbesserung zweier wesentlicher Legierungseigenschaften erreicht wird.It is also known that by adding up to 4% molybdenum in cobalt-chromium-tungsten hard alloys whose hot hardness is improved, so that two essential improvements are made by molybdenum Alloy properties is achieved.
Claims (2)
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