DE1260796B

DE1260796B - Karbidhartlegierung

Info

Publication number: DE1260796B
Application number: DE1966D0049884
Authority: DE
Inventors: Fritz Frehn
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1966-04-19
Filing date: 1966-04-19
Publication date: 1968-02-08
Also published as: FR1507812A; GB1107839A; CH484281A

Description

Karbidhartlegierung Die Erfindung betrifft eine auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Karbidhartlegierung mit Titankarbid als Karbidkomponente und einer Grundlegierung eines sogenannten Schalerihärters. Als Schalenhärter bezeichnet man unlegierte Stähle, die möglichst frei von Verunreinigungen an Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel usw. sowie nichtmetallischen Einschlüssen sind und die Eigenschaft besitzen, beim Abschrecken von Härtetemperatur nur im Bereich der Oberfläche auszuhärten, während der Kern weich und zäh bleibt. Aus einem solchen Stahl hergestellte Teile sind mit Vorteil dort anzuwenden, wo es auf eine hochfeste Oberfläche mit einem zähen Kern ankommt, z. B. für auf Verschleiß beanspruchte Werkzeuge.
Trotz aller Vorsicht ist es bei der Erzeugung derartiger Schalenhärter auf dem Schmelzwege nicht zu vermeiden, daß sich die unerwünschten Beimengungen an Mangan, Silizium, Phosphat, Schwefel u. dgl. in einer Gesamtmenge bis zu etwa 0,2% einstellen. Bekanntlich wirken sich diese Verunreinigungen nachteilig auf die geschilderte Form der Härtung und die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Zähigkeit des Stahls aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Legierung anzugeben, die eine bessere Durchhärtung in der Oberflächenzone gestattet und dabei bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere in bezug auf die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, d. h. Widerstand gegen Abrieb, aufweist als bei den bekannten schmelztechnisch hergestellten Schalenhärtern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine auf pulvermetallurgischem Weg hergestellte härtbare Karbidhartlegierung mit in einer Stahlmatrix eingelagertem Karbid, bestehend aus 18 bis 35 % Titankarbid und Rest Eisen mit 0,2 bis 0,8 % Kohlenstoff sowie weniger als 0,01% Verunreinigungen, wie Phosphor, Schwefel, Mangan und Silizium, vorgeschlagen.
Die aus Titankarbid bestehende Karbidkomponente kann aber auch aus einem Mischkristall von Titankarbid/Chromkarbid, das bis zu 80 % Chromkarbid enthält, bestehen.
Die erfindungsgemäße Karbidhartlegierung soll vorzugsweise zur Herstellung von auf Schlag beanspruchten Werkzeugen verwendet werden. Das sind beispielsweise Messer, Backen und Kopfmacher an Drahtstiftmaschinen, Kaltschlagmatrizen zur Herstellung von Kugeln, Nieten, Schrauben u. dgl., Kopfstempel, Prägewerkzeuge usw. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Legierung aber auch für Umformwerkzeuge, wie Ziehstempel, Fließpreß-Stempel, Schnitt- und Stanzwerkzeuge sowie Schneidwerkzeuge und Verschleißteile allgemeiner Art eingesetzt werden.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung auf pulvermetallurgischem Weg kann von reinsten Rohstoffen .als Einzelkomponenten ausgegangen werden, was in bezug auf die Einhaltung möglichst geringer Mengen an unerwünschten Verunreinigungen wichtig ist. Die Verunreinigungen, z. B. Phosphor, Schwefel, Mangan und Silizium, werden zweckmäßigerweise auf Gehalte von insgesamt weniger als 0,01% eingestellt. Die Rohstoffe werden nach dem Mischen auf eine Korngröße von etwa 2 bis 5 gm gemahlen, anschließend zu Formkörpern verpreßt und im Vakuum, vorzugsweise im Hochvakuum von 1.0-s Torr gesintert. Danach werden die Sinterlinge weich geglüht. In diesem Zustand mit einer Härte von etwa 36 bis 40 Rc lassen sich die Rohlinge nach den üblichen Bearbeitungsverfahren, z. B. durch Zerspanung, einwandfrei zu den gewünschten Teilen formen. Die fertigen Teile werden dann einer Härtung unterworfen, zu der sie von Austenitisierungstemperatur (800 bis 900° C, vorzugsweise 830° C) in Wasser abgeschreckt werden. Dabei werden Einhärtetiefen von 2 bis 12 mm, je nach Querschnitt, erreicht. Die Härte in dieser Schicht liegt bei 70 bis 72 Rc gegenüber einer maximalen, bei einem aus reinem Stahl bestehenden Schalenhärter gemessenen Härte von 63 Rc in der Randzone. Das ist einmal auf die geringe Menge an schädlichen Begleitelementen zurückzuführen, die nur in Spuren von etwa shooo % im Endprodukt auftreten, besonders jedoch auf den schmelztechnisch nicht einzubringenden hohen Karbidgehalt. Dabei bleibt der Kern bis auf eine übergangszone zu der Randzone zäh und elastisch bei einer Härte von 50 bis 55 Rc.
Aus der Zeichnung geht der Härteverlauf über den Querschnitt einer Rundprobe von 20 mm hervor. Die Härte nimmt von 70 Rc in der Randzone zur Mitte der Probe auf 50 Rc entsprechend dem aus der Skizze hervorgehenden Kurvenverlauf ab.
Außer der Steigerung der Härte in der Oberflächenzone der aus der erfindungsgemäßen Karbidhartlegierung hergestellten Teile konnten auch andere physikalische und mechanische Eigenschaften gegenüber dem bekannten Schalenhärter aus Stahl entsprechend der größeren Reinheit und dem hohen Karbidgehalt erheblich verbessert werden. Während der bekannte Schalenhärter aus Stahl nur einen kleinen Anteil von weichem Eisenkarbid FesC enthält, ist die Legierung nach der Erfindung durch einen verhältnismäßig hohen Anteil an hartem Titankarbid gekennzeichnet. Dadurch weist die erfindungsgemäße Legierung eine erheblich höhere Verschleißfestigkeit auf. Dies ist für die Lebensdauer von insbesondere auf Schlag beanspruchten Werkzeugen außerordentlich wichtig.

Claims

Patentansprüche: 1. Auf pulvermetallurgischem Weg hergestellte härtbare Karbidhartlegierung mit in einer Stahlmatrix eingelagertem Karbid, bestehend aus 18 bis 35% Titankarbid und Rest Eisen mit 0,2 bis 0,8% Kohlenstoff sowie weniger als 0,01% Verunreinigungen, wie Phosphor, Schwefel, Mangan und Silizium.
2. Karbidhartlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbidkomponente aus einem Mischkristall von Titankarbid/ Chromkarbid, das bis zu 801/o Chromkarbid enthält, bestehen.
3. Verwendung einer Karbidhartlegierung nach einem der Ansprüche 1 und 2 zur Herstellung von auf Schlag beanspruchten Werkzeugen.
4. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus einer Karbidhartlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Mischen und Mahlen der Einzelkomponenten auf eine Korngröße von 2 bis 5 pm Formkörper gepreßt und diese im Vakuum von 10-s Torr gesintert, weich geglüht und anschließend von 800 bis 900° C, vorzugsweise 830° C, in Wasser abgeschreckt werden.