DE1284094B

DE1284094B - Aushaertbare, nichtrostende Stahllegierung und deren Verwendung insbesondere fuer Walzen

Info

Publication number: DE1284094B
Application number: DEJ29467A
Authority: DE
Inventors: Foster George; Mattek Lawrence; Mccandless Rd William W
Original assignee: Xaloy Inc
Current assignee: Nordson Xaloy Inc
Priority date: 1964-11-27
Filing date: 1965-11-26
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB1064613A; US3352666A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine aushärtbare, eine überlegene Verschleißfestigkeit verglichen mit nichtrostende Stahllegierung sowie insbesondere deren . den verschiedenen im Handel verfügbaren Werk-Verwendung für Walzen in der Plastik- und Gummi- stoffen, beispielsweise den nichtrostenden Stählen der Industrie. . Typen 17-4-PH, AM 355 (Zusammensetzung dieses

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus- 5 letzteren in »Metals Handbook«, herausgegeben von

härtbare, nichtrostende Stahllegierung zu schaffen, der American Society of Metals, 1. Band, S. 409 und

welche eine große Härte, Verschleißfestigkeit sowie 467) genannten Legierung: 0,13% Kohlenstoff, 0,85%

Korrosionsbeständigkeit insbesondere gegenüber halo- Mangan, 0,35 % Silizium, 15,5 % Chrom, 4,25% Nik-

genhaltigen korrodierenden Atmosphären aufweist, kel, 2,75% Molybdän, 0,12 % Stickstoff, Rest Eisen

wie sie beispielsweise in der Plastik- und Gummi- io und Verunreinigungen usw., die in erster Linie zur

Industrie auftreten; dabei soll die Legierung ins- Herstellung von Walzen verwendet werden,

besondere zur Herstellung korrosionsbeständiger po- Es ist anzunehmen, daß die überlegenen Härte- und

lierter Walzenoberflächen verwendbar sein. Körrosionseigenschaften der durch die Erfindung

Gemäß der Erfindung ist eine aushärtbare, nicht- geschaffenen Legierungen mindestens teilweise durch rostende Stahllegierung, die folgende Bestandteile ent- 15 das Vorhandensein von Chrom-Bor-Karbiden herhält, vorgesehen: vorgerufen werden, die außerordentlich hart sind.

0,01 bis 1,60% Kohlenstoff, i>^ief ^Kaf.^bi^ ^{sind bis} 565°C und darüber stabil, ver-

t / vfcnffan " hindern die Wanderung von Chrom, wodurch m dem

0 25 bis 2 50°/ Silizium gegossenen Metall die Bildung eines an Chrom ver-

1000 bis 3θΌθ⁰/° Chrom ' ^{ao armten} Korngrenzenbereiches verhindert wird, was

050 bis 1000°/ Nickel' sonst einen Verlust an Korrosionsfestigkeit bedeuten

050 bis 1000°/° Kuofer würde. Die Faktoren, denen die verbesserten Eigen-

020 bis 400°/° Bor ' schäften der gemäß der Erfindung ausgebildeten Le-

Rest Eisen und Verunreinigungen. &^S™Z zugeschrieben wurden, dienen nur der Ver-

25 anschauhchung, sind jedoch nicht in einem ein-

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist schränkenden Sinn zu verstehen.

eine Stahllegierung vorgesehen, die folgende Anteile Mit einem aus folgenden Bestandteilen bestehenden

aufweist, nämlich: aushärtbaren, nichtrostenden Stahl wurden eine

0 01 bis 120°/ Kohlenstoff optimale Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit sowie

n'50 bis ΐ'ηηο/Μηησηη ' 3° optimale Härteeigenschaften erreicht: ungefähr 0,01

0 50bs 100»/ SiSm ^bis 1,20 % Kohlenstoff, 0,50 bis 1,00% Mangan,

15 00 b s 18 00 ·/ Chrom °'^{50 bis 1}^⁰ % Silizium, 15 bis 18 % Chrom, 3,00 bis

300bs 500»/ Nickel' ' 5,00%Nickel, 3,00bis 5,00%Kupfer, 0,50bis 1,25%

3 00 bis 5IM>°/ Kupfer Bor, der Rest im wesentlichen Eisen.

050 bis 125°/° Bor ' ³⁵ ^^{e er}fiⁿdungsgemäßen nichtrostenden Stahllegie-

Rest Eisen und Verunreinigungen. ^run§^en.^werden ~ ^wif, ^{oben bere}*.^s erwähnt - vor-

zugsweise zur Herstellung von Walzen und Lager-Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung büchsen oder als harte, verschleißfeste und korrosionsergeben sich aus der folgenden Beschreibung von beständige Auskleidungen verwendet. Die Auskleibevorzugten Ausführungsbeispielen. 4° düngen können beispielsweise auf den Innenflächen Bei den gemäß der Erfindung ausgebildeten Legie- zylindrischer Eiseriummantelungen ausgebildet^:jwerden rungen übernimmt das Element Bor die Wirkung der und die Bestandteile von Vorrichtungen sein, die beiElemente Niob und/oder Tantal, die in bekannten spielsweise in den USA.-Patentschriften 2 275 503 und aushärtbaren, nichtrostenden Stählen wie beispiels- 2 319 657 beschrieben sind, die jedoch nicht Gegenweise 17-4 PH enthalten sind. Dieser enthält nach 45 stand der vorliegenden Erfindung sind. »Metals Handbook« (herausgegeben von der American Vorzugsweise werden "verschleißfeste Futter gemäß Society of Metals, Bd. 1, S. 506): - ~ der Erfindung in der Weise hergestellt, daß zunächst Kohlenstoff 0 04°/ zur Verhinderung atmosphärischer Oxydation ein

Mangan 0 4⁰I Flußmittel an die Stelle — beispielsweise an das

Silizium ."-"'■ 0 5°Γ 5o Innere eines röhrenförmigen Stahigehäuses — gebracht

Chrom '.'.'" *-■ 16 5°l° - wird, wo ein Futter ausgebildet werden soll. Nachdem

Nickel * ^'25Si dann das eine Ende des Gehäuses ganz und das andere

Nj₀I, 025°/° teilweise abgedeckt ist, wird die Einheit in einen eine

Kupfer ""■'"■"' '·"" '"-''''-~ .3-601 ■■■.- - = inerte, die Oxydation und somit die Schlackenbildung

^ " \' \ ' u_n(j · 55 beschränkenden Atmosphäre enthaltenden Ofen ein-

bht d f Tt fäh 1093 bi

Eise u_n(j

■■"■■"■ *■■'·■* "" verunreinigungen. gebracht und auf Temperaturen von ungefähr 1093 bis

■ ' · ' 1316°C aufgeheizt. Sodann· wird die Legierung vor-

Gegebenenfalls-kann in der Legierung auch bis un- zugsweise in geschmolzener Form in das röhren-

gefähr 1 % Niob oder Tantal enthalten sein. Ferner förmige Gehäuse durch dessen teilweise offenes Ende kann die Legierung auch Phosphor- und Schwefel- 60 eingefüllt. Schließlich wird die gesamte Anordnung

Verunreinigungen in Mengen von 0 bis zu ungefähr dem Ofen entnommen und geschleudert, so daß die

0,05 % enthalten. Zentrifugalwirkung das Legierfutter ausformt. Das

Nichtrostende Stähle mit der angegebenen erfin- geschmolzene Metall wird nach Abkühlen des Ge-

dungsgemäßen Zusammensetzung weisen eine un- häuses fest und verbindet sich metallurgisch mit dem gefähr um 45 bis 55 Rockwell C höhere Härte auf als 65 Stahlgehäuse. Daraufhin werden die Verschlußklappen

normalerweise die herkömmlichen, ausscheidungs- von den Enden des Gehäuses entfernt und die erfor-

gehärteten, nichtrostenden Stähle. Zudem besitzt der derlichen Innen- und Außendurchmesser auf übliche

gemäß der Erfindung ausgebildete nichtrostende Stahl Art und Weise hergestellt.

Claims

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren zur Herstellung von Eisenlegierungen sowie von verschleißfesten derartige Legierungen aufweisenden Futtern und Walzen gemäß der Erfindung.

Beispiel I

Einem Stahl mit niedrigem Gehalt an Rückständen wurde Chrom, Bor, Nickel, Kupfer, Silizium und Mangan beigemischt, und die sich ergebende Mischung wurde zum Schmelzen auf eine Temperatur von über 1649 ⁰C erhitzt. Ein Teil der Schmelze wurde analysiert, und dabei wurden folgende Bestandteile festgestellt. Bestandteil

Kohlenstoff 1,59°/_O

Mangan 0,72%

Silizium 1,29%

15

Bestandteil

Chrom 16,12%

Kupfer 4,35%

Bor 1,21%

Nickel 4,08%

Eisen Rest

Die Schmelze wurde sodann in Stangen gegossen und daraufhin mit Sand od. dgl. gestrahlt, um die spätere Verwendung bei der Ausbildung von verschleißfesten Walzen und Lagerbüchsen zu erleichtern. Rundzerreißstäbe mit einem Durchmesser von 2,45 cm wurden in Kohlenstofformen und Flachzerreißstäbe mit einer Länge von 22,85 cm in Sandformen vergossen.

Die gegossenen Probestäbe hatten folgende Härte in Rockwell C:

Gußzustand Rc

V₂ Stunde
auf 1O38°C erhitzt, an Luft abgekühlt

V₂ Stunde auf 482° C erhitzt, an Luft abgekühlt

In Kohlenstofform vergossen;
über den Querschnitt gemessen

In der Sandform vergossen;
auf der Oberfläche gemessen ..

28 bis 30

29 bis 30

39 bis 41

37 bis 40

50 bis 51

49 bis 51

Die Flachprobe zeigt vor dem Auftreten der Streck- Gemäß der Erfindung ist also eine aushärtbare,

grenze eine Zerreißfestigkeit von 70,8 kg/mm. 30 nichtrostende Stahllegierung mit verbesserter Härte,

verbesserten Verschleißwiderstand und verbesserter

Beispiel II Korrosionsbeständigkeit herstellbar.

Eine Schmelze mit den folgenden Bestandteilen

wurde hergestellt: 35 Patentansprüche:

Bestandteil ι Aushärtbare, nichtrostende Stahllegierung,

Kohlenstoff 0,885% bestehend aus

Sl" ?'28»/° °'^Olbis 1,60% Kohlenstoff,

OlllZlUIIl 1,ZO /η 4.0 rv ^c ι · <■> cn η ι »*

Chrom 14 91" 0,25 bis 2,50% Mangan,

Kunfer 449»° °'^{25 bis 2}'⁵⁰°/·> ^Silizil™'

Bor 0 6560/ 10,00 bis 30,00% Chrom,

Nickel 464»/ °'^{50 bis 10}>⁰⁰°/° ^Nicke1'

Eisen Rest „ 0,50 bis 10,00% Kupfer,

^⁶" ^{KeSt 45} 0,20 bis 4,00% Bor,

Die Schmelze wurde sodann in eine 12,7-22,9- ^{Rest Eisen} einschließlich Verunreini-

0,635 cm Platte mit sechs Steigern gegossen. Diese gungen.

Steiger wurden in der Nähe der Stellen angeordnet, ₂_ _Stahllegie_rUng nach Anspruch 1, bestehend

aus denen die drei Zerreißstabe herausgearbeitet _{50 aug}.

werden sollten. Untersuchungen mit Röntgenstrahlen " _{001 bis 1<200/} Kohlenstoff,

zeigten, daß die Versuchstelle verhältnismäßig frei von 0 50 bis 100°/ Mangan

Lunkern waren. Zwei auf diese Weise hergestellte n'<n ν,,Ό i'nno/^Owi™,_m'

■ύ -n x."U j- i_ · /IO10/-1 Tf* ·· it. j ι* U, JU DlS 1,UU /₀ OlllZlUm,

Zerreißstabe, die bei 482 C an Luit warmebehandelt ιςηη k;_c isnno/ rl·,™™

jj irr 1 * .. , ,..,ι, 1j,uu bis lö,uU7o ^nrom,

und dann auf Umgebungstemperaturen abgekühlt wur- ₅₅ 3 qq ^₅ 5 qq ₀ / Nickel

den, waren durch Elastizitätsmodule von 28 000 kg/mm² -j'qq ^j₈ ^'qq 01° Kupfer

und durch Zerreißfestigkeiten von 90 kg/mm² ohne 050 bis l'25°/°Bor '

Streckgrenze gekennzeichnet. Ein aus der Schmelze _Re'_{st Eisen}' _ein°_chlie'ß_lich Verunreini-

hergestellter Sandguß hatte die iolgenden Harte- suneen

eigenschaften:

Oberflächenhärte des Stückes, 3. Verwendung der Stahllegierung nach den An-

Gußzustand 32 Rc Sprüchen 1 und 2 als Werkstoff für Walzen in der

Oberflächenhärte nach Erhitzen auf Plastik- und Gummiindustrie.

1O38°C für V2 Stunde und Luft- 4. Verwendung der Stahllegierung nach den An-

abkühlung 47 bis 48 Rc 65 Sprüchen 1 und 2 als Werkstoff für im Verbundguß

Oberflächenhärte nach Erhitzen bei hergestellte Walzen.

482° C für 1 Stunde und Luft- 5. Verwendung der Stahllegierung nach den An-

abkühlung 51 bis 52 Rc Sprüchen 1 und 2 als Werkstoff für Lagerbüchsen.