DE1298293B - Highly wear-resistant, machinable and hardenable sintered steel alloy and process for their production - Google Patents
Highly wear-resistant, machinable and hardenable sintered steel alloy and process for their productionInfo
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- DE1298293B DE1298293B DEC39812A DEC0039812A DE1298293B DE 1298293 B DE1298293 B DE 1298293B DE C39812 A DEC39812 A DE C39812A DE C0039812 A DEC0039812 A DE C0039812A DE 1298293 B DE1298293 B DE 1298293B
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Description
1 21 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine hochverschleiß- erwünschte Nachbearbeitung wegfallen kann. Außerfeste,
im lösungsgeglühten Zustand bearbeitbare und dem ist es erwünscht, daß sich die Legierung durch
durch Anlassen ausscheidungshärtbare Sinterstahl- hohe Warmfestigkeit auszeichnet,
legierung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Die Erfindung besteht darin, daß die Sinterlegierung
Legierung. 5 aus 20 bis 80 Volumprozent Carbiden, unter denen sichThe invention relates to post-processing which is highly wear-resistant and can be omitted. Non-strength, machinable in the solution-annealed condition and it is desirable that the alloy be characterized by precipitation-hardenable sintered steel with high heat resistance,
alloy as well as a method for producing this The invention consists in that the sintered alloy alloy. 5 from 20 to 80 percent by volume carbides, among which
Härtbare Sinterstahllegierungen, die aus einer Car- mindestens eines der Gruppe TiC, VC, NbC, und TaC bid- und Stahlkomponente, beispielsweise aus Titan- befindet, und einer ausscheidungshärtbaren StahJ-carbid und einem Kohlenstoffstahl, zusammengesetzt matrix besteht, die weniger als 0,15, insbesondere we- und auf pulvermetallurgischem Wege zu Körpern ver- niger als 0,10 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 10 bis arbeitet werden, sind bereits bekannt. Die Carbid- ίο 30 Gewichtsprozent Nickel, bis zu 25 Gewichtsprozent komponente, die in Mengen von 12,5 bis 87 Gewichts- Kobalt, bis zu 10 Gewichtsprozent Molybdän, 0,2 bis prozent der Gesamtmasse vorhanden sein kann, wird 9 Gewichtsprozent Titan, bis zu 5 Gewichtsprozent der Stahllegierungsgrundmasse zur Erhöhung der Ver- Aluminium, so daß die Summe von Titan und Aluschleißfestigkeit zugegeben. Derartige Sinterstahl- minium 9 Gewichtsprozent nicht übersteigt, Rest legierungen weisen beispielsweise Titancarbid auf, das 15 Eisen neben herstellungsbedingten Verunreinigungen in einer wärmebehandelten Grundmasse gleichmäßig aufweist. Die angegebenen Volumprozent beziehen verteilt ist und bei dem der Anteil an Titan mindestens sich auf die Gesamtmasse, während sich die angegebe-10 Gewichtsprozent der Gesamtmasse beträgt. Die nen Gewichtsprozente lediglich auf die Stahlmatrix be-StahllegierungsgrundmasseenthältalsHauptlegierungs- ziehen. Das Carbid liegt insbesondere in der Form prielement Eisen, dessen Gewichtsanteil in dieser Grund- 20 märer Carbidkörner vor, die in der Stahllegierungsmasse im allgemeinen mindestens 60 Gewichtsprozent grundmasse verteilt sind, die eine weiche martenbeträgt. Bei einem Anteil von 12,5 bis 87 Gewichts- sitische MikroStruktur aufweist. Titan kann auch minprozent bzw. 20 bis 90 Volumprozent Titancarbid be- destens teilweise durch andere starke Carbidbildner trägt nach der britischen Patentschrift 778 268 die Ti- außer Molybdän und Chrom, nämlich durch Vanatanmenge 10 bis 70 Gewichtsprozent. 25 dium, Niob, Tantal, Zirkonium, ersetzt sein, derenHardenable sintered steel alloys consisting of a car- at least one of the groups TiC, VC, NbC, and TaC bid and steel components, for example made of titanium, and a precipitation hardenable steel carbide and a carbon steel, composed matrix, which is less than 0.15, in particular we- and by powder metallurgy to bodies less than 0.10 percent by weight carbon, 10 to are already known. The carbide ίο 30 weight percent nickel, up to 25 weight percent component in amounts of 12.5 to 87 weight cobalt, up to 10 weight percent molybdenum, 0.2 to percent of the total mass may be 9 percent by weight titanium, up to 5 percent by weight the steel alloy matrix to increase the aluminum, so that the sum of titanium and aluminum wear resistance admitted. Such sintered steel does not exceed a minimum of 9 percent by weight, the remainder Alloys, for example, contain titanium carbide, which is iron, in addition to impurities caused by production uniformly in a heat-treated matrix. Refer to the specified volume percent is distributed and in which the proportion of titanium is at least based on the total mass, while the specified 10 Weight percent of the total mass. The weight percentages are only based on the steel matrix. draw. The carbide is in particular in the form of iron, the weight of which is present in this basic carbide grain, which is in the steel alloy mass In general, at least 60 percent by weight of the base mass are distributed, which is a soft marten. With a proportion of 12.5 to 87 by weight, it has a microscopic structure. Titanium can also be used as a percentage or 20 to 90 percent by volume of titanium carbide, at least partially due to other strong carbide formers carries according to the British patent 778 268 the Ti except molybdenum and chromium, namely by amount of vanatan 10 to 70 percent by weight. 25 dium, niobium, tantalum, zirconium, be replaced by their
Ferner ist eine Sinterstahllegierung bekannt, die Anteile durch routinemäßige Versuche leicht ermittel-Furthermore, a sintered steel alloy is known, the proportions easily determined by routine tests.
mindestens eines der hitzebeständigen Carbide aus der bar sind.at least one of the refractory carbides from the bar are.
Gruppe VC, NbC und TaC enthält und bei der die Die genannte Legierung ist erfindungsgemäß zurContains group VC, NbC and TaC and in which the said alloy is according to the invention for
Stahllegierungsgrundmasse im wesentlichen aus einem pulvermetallurgischen Herstellung von Werkzeugen,Steel alloy base material essentially from a powder metallurgical production of tools,
kohlenstoffhaltigen Stahl besteht, dessen Gewichts- 30 Werkzeugteilen und Maschinenelementen bestimmt,consists of carbon steel, the weight of which determines tool parts and machine elements,
anteil an der Gesamtmasse 25 bis 75 Gewichtsprozent Die Sinterkörper können in der Form von Stabmaterial,proportion of the total mass 25 to 75 percent by weight The sintered bodies can be in the form of rod material,
beträgt. Rundprofilen, Viereckprofilen, Blöcken, Barren oderamounts to. Round profiles, square profiles, blocks, bars or
Es sind grundsätzlich zwei Herstellungsverfahren sonstigen Formen hergestellt werden. Da die Sintersolcher Sinterstahllegierungen mit Gehalten an Hart- körper im lösungsgeglühten Zustand spanabhebend stoffen, wie Carbiden, Boriden oder Nitriden, üblich. 35 bearbeitbar oder leicht schleifbar sind, können diese Einmal kann die Legierung durch Mischen der pulver- Sinterkörper in diesem Zustand zu Schneid-, Stanzförmigen Ausgangskomponenten, Pressen und Sin- und Räumwerkzeugen, zu Form- und Schmiedetern hergestellt werden, oder man erzeugt zunächst ein gesenken, zu Zieh-, Strangpreß- und Stauchmatrizen, Hartstoff-, insbesondere Carbidskelett, und tränkt zu Walzen und dergleichen Werkzeugteilen oder zu dieses Skelett mit der gewünschten Stahlgrundmasse. 40 anderen Maschinenelementen geformt werden. Wegen Die MikroStruktur der Stahlgrundmasse enthält im der hohen Warmfestigkeit sind auch Werkzeuge oder wesentlichen Perlit. Das vergütete Erzeugnis wird dann Werkzeugteile bzw. Maschinenelemente herstellbar, durch spanabhebende Bearbeitung, nämlich durch die sich durch hohe Verschleißfestigkeit und Hitze-Drehen, Schleifen od. dgl., in die gewünschte Form ge- beständigkeit auszeichnen sollen. Wegen der Verzugsbracht und dann einer Hitzehärtung durch Austeniti- 45 freiheit beim Ausscheidungshärten und den übrigen sieren des vergüteten Werkzeugstahls bei einer Tem- vorzüglichen Eigenschaften ist die erfindungsgemäße peratur von 950° C während annähernd V4 Stunde un- Sinterstahllegierung allen gattungsmäßig ähnlichen terworfen und anschließend in Öl oder Wasser ab- Legierungen überlegen.There are basically two manufacturing processes other shapes are made. Since the sintered such Sintered steel alloys with a content of hard bodies in the solution-annealed condition substances, such as carbides, borides or nitrides, are common. 35 can be machined or easily sanded, these Once the alloy can be cut or punched by mixing the powdered sintered body in this state Starting components, presses and sin and broaching tools, to form and forged tools can be produced, or one first produces a countersink, for drawing, extrusion and upsetting dies, Hard material, in particular carbide skeleton, and soaked into rollers and similar tool parts or this skeleton with the desired steel base. 40 other machine elements can be formed. Because The microstructure of the steel base mass contains the high heat resistance are also tools or essential perlite. The remunerated product will then be able to manufacture tool parts or machine elements, through machining, namely through the high wear resistance and heat turning, Grinding or the like, should be distinguished in the desired shape resistance. Because of the delay brought and then a heat hardening due to austenite-free 45 precipitation hardening and the rest Sizing the hardened and tempered tool steel with excellent properties is that according to the invention temperature of 950 ° C for approximately 4 hours and sintered steel alloy similar to all generic and then submerged in oil or water - consider alloys.
geschreckt. Bei derartigen Werkzeugstählen werden Als primäres Carbid hat sich besonders Titancarbidfrightened. In such tool steels, titanium carbide in particular has proven to be the primary carbide
Härten bis zu 70 Rc erreicht. 5° vorteilhaft ausgezeichnet.Hardness reached up to 70 Rc. 5 ° advantageous excellent.
Sinterstahllegierungen mit Carbidanteil, bei denen Mit dem Ausdruck »primäres Carbid« ist das hitzedie
Stahlgrundmasse durch Umwandlung härtbar ist, beständige Carbid gemeint, das der Stahllegierungsweisen
infolge der bei der Umwandlung auftretenden grundmasse als solches zugesetzt wird und in dieser im
Dimensionsänderungen häufige Risse in der Mikro- wesentlichen unlöslich ist, so daß es unter dem MikroStruktur
auf, die bei Beanspruchung, insbesondere durch 55 skop noch erkannt werden kann, nachdem die Aus-Schlag,
Ausgangspunkte für Dauerbrüche an den im gangssubstanzen verarbeitet und die Sinterkörper
Betrieb eingesetzten Teilen bilden. Neben Volumen- wärmebehandelt worden sind. Nach einer weiteren
änderungen verziehen sich derartige Sinterstahllegie- Ausbildung der Erfindung ist die Stahllegierungsrungen
beim Härten. Das spanabhebende Nachbear- grundmasse folgendermaßen zusammengesetzt:
beiten ist höchst unerwünscht, da die spanabheben- 60Sintered steel alloys with a carbide content, where the term "primary carbide" means that the steel base material can be hardened by transformation, stable carbide that is added to the steel alloy types as such as a result of the base material occurring during the transformation and in which there are frequent cracks in the micro - Is essentially insoluble, so that it is underneath the microstructure, which can still be recognized when stressed, in particular through 55 scopes, after the knock-out, starting points for fatigue fractures on the parts used in the raw materials and forming the parts used in the sintered body operation. Besides volume heat-treated. After a further change, such sintered steel alloy design of the invention is the steel alloy stanchions during hardening. The post-machining base material is composed as follows:
Working is highly undesirable because the cutting 60
den Werkzeuge, z. B. Schleifscheiben, wegen des hohen Gewichtsprozent Carbidgehaltes des zu bearbeitenden Werkstückes sehrthe tools, e.g. B. grinding wheels, because of the high weight percent Carbide content of the workpiece to be machined
rasch verschleißen. Nickel 10 bis 22wear out quickly. Nickel 10 to 22
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Sinterstahllegierung mit eingelagertem Carbid zu 65 Cobalt 2 bis 10The invention is based on the object of a
Sintered steel alloy with embedded carbide at 65 cobalt 2 to 10
schaffen, die bei hoher Verschleißfestigkeit, guter Be- Molybdän 2 bis 8
arbeitbarkeit und Härtbarkeit einen praktisch zu vernachlässigenden Härteverzug aufweist, damit die un- Titan 0,2 bis 9create that with high wear resistance, good loading molybdenum 2 to 8
workability and hardenability has a practically negligible hardening delay, so that the un- Titanium 0.2 to 9
3 43 4
Gewichtsprozent Überschusses an 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent freiemWeight percent excess of 0.2 to 0.4 weight percent free
Aluminium bis zu 5 Titan für die Stahllegierungsgrundmasse.Aluminum up to 5 titanium for the steel alloy matrix.
so daß die Summe von Titan und Alu- Eine besonders vorteilhafte Sinterstahllegierung minium 9 % nicht übersteigt, Rest im nach der Erfindung weist in der Stahllegierungsgrundwesentlichen Eisen; der Eisenanteil vor- 5 masse 16 bis 22 Gewichtsprozent Nickel, 6 bis 10 Gezugsweise mindestens 50 Gewichtspro- wichtsprozent Kobalt, 2 bis 6 Gewichtsprozent Molybzent. dän, 0,2 bis 1 Gewichtsprozent Titan und bis zu 0,4 Gewichtsprozent Aluminium sowie den Rest dieserso that the sum of titanium and aluminum is a particularly advantageous sintered steel alloy minium does not exceed 9%, the remainder in the basic steel alloy according to the invention Iron; The iron content is 16 to 22 percent by weight nickel, 6 to 10 percent by weight at least 50 percent by weight cobalt, 2 to 6 percent by weight molyb percent. Danish, 0.2 to 1 percent by weight titanium and up to 0.4 percent by weight Aluminum as well as the rest of these
Wenn der Nickelgehalt von 10 bis 22 Gewichtspro- Grundmasse, im wesentlichen Eisen, in einem Anteil
zent und die Summe der Anteile an Titan und Alu- io von mindestens 50 Gewichtsprozent auf. Dabei könminium
weniger als 1,5, insbesondere weniger als nen folgende Bestandteile in einer Gesamtmenge von
1,3 Gewichtsprozent betragen, ist es zweckmäßig, daß bis zu 10% in dieser Stahllegierungsgrundmasse entdie
Anteile an Kobalt und Molybdän mindestens halten sein:
2 Gewichtsprozent ausmachen. Falls der Nickelgehalt * · ^ 0/ chrom
zwischen 18 und 30 Gewichtsprozent und der Molyb- 15 bis zu 7°/° Wolfram
dängehalt weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, ist es big m 3 of Niofe un(J/oder Tantal,
zweckmäßig, wenn die Summe der Anteile an Titan *· u ^0/ Krmfer
und Aluminium 1,5 Gewichtsprozent überschreitet. bis zu 0 5°°/ Mangan
Sämtliche dieser Gewichtsangaben beziehen sich je- bis zu l'°/ Bervllium'
weils lediglich auf die Stahllegierungsgrundmasse. 20 Io y ■
Wenn eine hohe Härte dieser Grundmasse erwünscht Diese Sinterstahllegierungen lassen sich vor dem
ist, sollte der Gehalt an Titan und/oder Aluminium ins- Härten auf im wesentlichen präzise Abmessungen spangesamt
im Bereich von 5 bis 9 Gewichtsprozent liegen. abhebend bearbeiten, wenn sie nach dem Sintern bei
Da in der Sinterstahllegierung praktisch kein freier einer hohen Temperatur einer Lösungsglühung unterKohlenstoff
enthalten sein soll, geht man vorzugsweise 25 worfen und an der Luft abgekühlt werden, so daß eine
von Ausgangssubstanzen aus, die ebenfalls keinen oder weiche Martensitgrundmasse gebildet wird. Die nach
allenfalls nur einen sehr geringen Anteil an freiem der Lösungsglühung angewandte Härtung unterschei-Kohlenstoff
aufweisen. So ist es zweckmäßig, daß der det sich prinzipiell dadurch von einer Härtung durch
freie Kohlenstoffgehalt an der Stahllegierungsgrund- Hochtemperatur-Austenitisieren und darauffolgendes
masse weniger als 0,10 Gewichtsprozent beträgt. Auch 30 Abschrecken, daß verhältnismäßig niedrige Temperader
im Carbid befindliche freie Kohlenstoff soll sehr türen angewendet werden, während sich die Grundgering sein; da sich eine gewisse Menge freien Kohlen- masse im Martensitzustand befindet und daß anschliestoffs
meist nicht vermeiden läßt, wird in weiterer ßend in Luft gekühlt wird. Die Wärmebehandlung ist
Ausbildung der Erfindung dem zu sinternden Gemisch im Prinzip eine Ausscheidungshärtung, da Bestandteile
ein starker Carbidbildner außer Molybdän und Chrom 35 vorhanden sind, die die Ausscheidungshärtung bezugesetzt,
der in der Stahllegierungsgrundmasse als günstigen. Diese Wärmebehandlung wird in einem
Carbid im wesentlichen unlöslich ist. Zu diesem Zweck Temperaturbereich von 260 bis 65O0C durchgeführt,
eignet sich besonders gut überschüssiges metallisches Im folgenden werden Beispiele für die Erfindung beTitan,
das sich mit dem freien Kohlenstoff verbindet schrieben:If the nickel content is from 10 to 22 percent by weight, essentially iron, in a proportion and the sum of the proportions of titanium and aluminum is at least 50 percent by weight. In this case, less than 1.5, in particular less than the following constituents in a total amount of 1.3 percent by weight, it is expedient that up to 10% of the cobalt and molybdenum proportions are kept at least in this steel alloy base:
Make up 2 percent by weight. If the nickel content is * ^ 0 / chrom
between 18 and 30 percent by weight and the molyb 15 up to 7 ° / ° tungsten
dendehalt is less than 2 percent by weight, it is big m 3 o f Niofe un ( J / or tantalum ,
expedient if the sum of the proportions of titanium * u ^ 0 / Krmfer
and aluminum exceeds 1.5 weight percent. up to 0 5 °° / manganese
All of these weight specifications relate to up to 1 '° / Bervllium'
because only on the steel alloy matrix. 20 Io y ■
If a high hardness of this basic material is desired. These sintered steel alloys can be used before the hardening of the titanium and / or aluminum content should be in the range of 5 to 9 percent by weight to essentially precise dimensions. machining if they are after sintering at Since the sintered steel alloy should contain practically no free high temperature solution heat treatment under carbon, it is preferable to throw and cool in the air, so that one of the starting substances that are also no or soft Martensite matrix is formed. The hardening applied after at most only a very small proportion of the free of the solution heat treatment has different carbon. So it is advisable that the det in principle from hardening by free carbon content on the steel alloy base high-temperature austenitizing and the subsequent mass is less than 0.10 percent by weight. Even 30 quenching that the relatively low temperature vein in the carbide free carbon should be used very well, while the basic low; Since there is a certain amount of free carbon in the martensitic state and the fact that connecting material can usually not be avoided, cooling is continued in air. The heat treatment is, in principle, precipitation hardening of the mixture to be sintered, since components of a strong carbide former are present besides molybdenum and chromium 35, which are associated with precipitation hardening, which is favorable in the steel alloy base material. This heat treatment is essentially insoluble in a carbide. For this purpose, the temperature range from 260 to 65O 0 C carried out, is particularly well suited excess metallic In the following examples of the invention are written titanium, which combines with the free carbon:
und ein sekundäres Titancarbid bildet. Beispiele an- 40 B e i s ο i e 1 1
derer starker Carbidbildner, die im wesentlichen unlösliche Carbide bilden, sind Vanadium, Niob und Ein zur Wärmebehandlung geeigneter, carbident-Tantal.
Wird nach einer weiteren Ausbildung der Er- haltender Werkzeugstahl besteht aus folgenden Hauptfindung
dieses überschüssige Titan in der Form von bestandteilen:and forms a secondary titanium carbide. Examples are 40 B bis ο ie 1 1
Its strong carbide formers, which form essentially insoluble carbides, are vanadium, niobium and a carbide-tantalum suitable for heat treatment. After further training, the preserving tool steel consists of the following main finding of this excess titanium in the form of constituents:
TiH2 zugegeben, so entsteht während der Verarbeitung 45 Primäres Titan.Carbid 45 VolumprozentWhen TiH 2 is added, 45 primary titanium is produced during processing. Carbide 45 percent by volume
reaktionsfähiges Titan fur die Verbindung mit dem stahlmatrix als Grundmasse .... 55 Volumprozent
freien Kohlenstoff. In ähnlicher Weise kann Zirkonium in der Form von Zirkoniumhydrid zugegeben Die Grundmasse hatte die folgende Zusammenwerden.
Die zuzusetzende Titanmenge wird so berech- setzung:
net, daß sie mindestens das 4fache der Menge des 50 Gewichtsprozentreactive titanium for connection with the steel matrix as a base material .... 55 percent by volume free carbon. Similarly, zirconium can be added in the form of zirconium hydride. The matrix had the following composition. The amount of titanium to be added is calculated as follows:
net that they are at least 4 times the amount of 50 weight percent
freien Kohlenstoffs beträgt, der zu TiC gebunden Ni 21,7of free carbon, Ni 21.7 bound to TiC
werden soll, zuzüglich zusätzlichen Titans, damit 0,2 Co 8,49should be, plus additional titanium, so 0.2 Co 8.49
bis 0,4 Gewichtsprozent freies Titan verfügbar ist, das Mo 3,42up to 0.4 percent by weight of free titanium is available, Mo 3.42
in die Stahllegierungsgrundmasse übergeht. Geht man Ti 0,37passes into the steel alloy base mass. If you go Ti 0.37
beispielsweise von 45 Volumprozent (33 Gewichts- 55 Fe*) imfor example 45 percent by volume (33 weight- 55 Fe *) im
prozent) TiC aus, das 19,45 Gewichtsprozent Kohlen- wesentstoff insgesamt enthält und zu einem Gehalt an gebun- liehen
denem Kohlenstoff von 17,75 Gewichtsprozent zer- der
fällt, sind 1,7 Gewichtsprozent freier Kohlenstoff ver- Rest
fügbar. Der freie Kohlenstoff berechnet sich in einem 60 *) Der »Rest Eisen« enthält kleine Mengen anderer BeGemisch
aus 45 Volumprozent TiC und 55 Volum- standteile, die die neuen Eigenschaften der Legierung nicht
prozent (67 Gewichtsprozent) Stahllegierungsgrund- beeinträchtigen.percent) TiC, which contains 19.45 percent by weight of total carbon and is bound to a content of
denem carbon of 17.75 percent by weight decomposes
falls, 1.7 percent by weight of free carbon is lost
joinable. The free carbon is calculated in a 60 *) The »remainder of iron« contains small amounts of other mixtures of 45 percent by volume TiC and 55 percent by volume, which do not affect the new properties of the alloy percent (67 percent by weight) steel alloy base.
masse zu 0,56 Gewichtsprozent. Zu diesem Gemisch 500 g TiC-Pulver einer mittleren Teilchengröße von werden 2,8 Gewichtsprozent TiH2, bezogen auf das 5 bis 7 μπι werden mit 1000 g pulverförmigen, stahl-Gesamtgemisch, zugesetzt, und dies ergibt eine aus- 65 bildenden Bestandteilen entsprechend der obengereichende Menge an reaktionsfähigem Titan für die nannten Zusammensetzung der Stahllegierungsgrund-Verbindung mit dem freien Kohlenstoff zur Bildung masse gemischt. Das verwendete TiC-Pulver hat einen eines sekundären Titancarbids und zur Schaffung eines Gesamtkohlenstoffgehalt von 19,45 Gewichtsprozent,mass at 0.56 percent by weight. To this mixture 500 g of TiC powder with an average particle size of 2.8 percent by weight of TiH 2 , based on the 5 to 7 μπι are added with 1000 g of powdered, total steel mixture, and this results in a forming components corresponding to the Above enough amount of reactive titanium for the stated composition of the steel alloy base compound mixed with the free carbon to form mass. The TiC powder used has one of a secondary titanium carbide and creates a total carbon content of 19.45 percent by weight,
5 65 6
entsprechend einem Gesamtgehalt des pulverf örmigen masse. Falls beim Herstellen einer Sinterstahllegierung Gemisches von 6,48 Gewichtsprozent Kohlenstoff. ähnlich der oben beschriebenen TiH2 aus dem Ge-corresponding to a total content of the powdery mass. If, when producing a sintered steel alloy, a mixture of 6.48 percent by weight carbon. similar to the above-described TiH 2 from the genus
Zur Erzielung bester Ergebnisse ist ein Kohlenstoff- misch fortgelassen wird, beträgt die Härte nach dem gehalt der Metallgrundmasse unter 0,15 Gewichts- bloßen Sintern 57,8 Rc und nach dem Lösungsglühen prozent der Grundmasse erwünscht. 5 und Abkühlen von 1500° C 61,5Rc. Da der freieFor best results a carbon mixture is left out, the hardness is according to the content of the metal base material below 0.15 weight- mere sintering 57.8 Rc and after solution heat treatment percent of the base mass desired. 5 and cooling from 1500 ° C 61.5Rc. Because the free
Zu den 1500 g des Gemisches (500 g TiC und 1000 g Kohlenstoff keine Bindung mit Titan eingehen konnte, der stahlbildenden Zusätze) wird auf je 100 g des Ge- stieg die Härte nach dem Lösungsglühen wesentlich misches 1 g Paraffinwachs zugesetzt. Das Gemisch über 50 Rc und erreichte einen Wert von 61,5 Rc. wird 60 Stunden lang unter Verwendung von Hexan Weitere Zusammensetzungsbeispiele aus dem erfinals Träger in einer Kugelmühle aus rostfreiem Stahl, io dungsgemäßen Bereich sind folgende. Dabei sind die die zur Hälfte mit rostfreien Stahlkugeln gefüllt ist, Nennwerte der Anteile der Stahllegierungsgrundmasse gemahlen. Nach dem Mahlen wird das Gemisch auf auf das Gewicht dieser Grundmasse bezogen, einer heißen Platte bei 68° C getrocknet, bis das Hexan ^ . . .The 1500 g of the mixture (500 g TiC and 1000 g carbon could not form a bond with titanium, the steel-forming additives) for every 100 g of the rise, the hardness after the solution heat treatment becomes essential Mix 1 g of paraffin wax added. The mixture exceeded 50 Rc and reached a value of 61.5 Rc. is used for 60 hours using hexane. Further composition examples from the inventions Carriers in a ball mill made of stainless steel, in the range according to the invention, are as follows. There are those half filled with stainless steel balls, nominal values of the proportions of the steel alloy matrix ground. After grinding, the mixture is based on the weight of this base mass, a hot plate at 68 ° C until the hexane ^. . .
zur Gänze beseitigt ist. Das trockene Pulver wird dann Beispiel I is completely eliminated. The dry powder is then Example I.
zu Preßlingen unter einem Druck von 2100 at ver- 15 Primäres Carbid 30 Volumprozent TiCto compacts under a pressure of 2100 atmospheres. 15 Primary carbide 30 percent by volume TiC
preßt. Grundmasse 70 Volumprozent Stahlpresses. Basic mass 70 percent by volume steel
Die so erzeugten Preßlinge werden einer Sinterung bestehend ausThe compacts produced in this way are composed of a sintering process
in flüssiger Phase durch 2Vastündige Erhitzung auf Gewichtsprozentin the liquid phase by heating to percent by weight for 2V a hours
etwa 1425°C im Vakuum und Aufrechterhaltung der ^. „~ about 1425 ° C in vacuum and maintaining the ^. "~
Temperatur während 3J1 Stunden unterworfen. An- ao t;.1 ...Subject to temperature for 3 J 1 hour. An ao t ;. 1 ...
schließend erfolgt Kühlen in 30 Minuten auf 1300°C j·1. ji'iz then cooling takes place in 30 minutes to 1300 ° C j · 1 . ji'iz
und Ofenkühlung von 1300°C auf Raumtemperatur. ^1 ZfTi and furnace cooling from 1300 ° C to room temperature. ^ 1 ZfTi
Der Sinterkörper wird vorzugsweise auf eine kera- ., „',The sintered body is preferably on a ceramic., "',
mische Platte aufgelegt, die aus vorher gebranntem rr11 „2mixed plate is placed, consisting of previously burned rr 11 “2
hitzebeständigem Material auf MgO-Grundlage be- 35 -1 v'z heat-resistant material based on MgO 35 - 1 v ' z
steht. Die Härte nach dem Sintern beträgt 50 R0. Der ee ""·stands. The hardness after sintering is 50 R 0 . The ee "" ·
gesinterte Körper weist jedoch ein spezifisches Gewicht wesen -However, sintered bodies have a specific gravity -
auf, das über 99°/o des errechneten spezifischen Ge- ,c en on, which is over 99% of the calculated specific Ge, c en
wichtes liegt. ~er important is. ~ he
Die gesinterte Legierung wird einem Lösungsglühen 30The sintered alloy is solution heat treated 30
durch Erhitzen auf eine Temperatur unterworfen, bei In der angegebenen Ti-Menge ist auch der Überschuß der Austenit vorherrscht, beispielsweise von 760 bis an Titan enthalten, der zugesetzt wird und sich mit dem 1165° C, und anschließend luftgekühlt. freien Kohlenstoff verbinden und ihn daran hindernsubjected by heating to a temperature, at In the specified amount of Ti is also the excess the austenite predominates, for example from 760 to contain titanium, which is added and becomes with the 1165 ° C, and then air-cooled. bind free carbon and prevent it from doing so
Nach dem Erhitzen der Legierung während 30 Mi- soll, in die Grundmasse überzugehen, nuten auf 815° C und Luftkühlung auf Raumtempera- 35 R . . .,After heating the alloy for 30 micro intended to pass into the matrix, utes at 815 ° C and air cooling to Raumtempera- 35 R. . .,
tür ergab sich eine Rockwell-C-Härte von etwa 48, Beispiel^The result was a Rockwell C hardness of about 48, Example ^
und die MikroStruktur der Stahllegierungs-Grund- Primäres Carbid 65 Volumprozent TiCand the microstructure of the steel alloy base- Primary Carbide 65 volume percent TiC
masse war weicher Martensit. In diesem Zustand läßt Grundmasse 35 Volumprozent Stahlmass was soft martensite. In this state, the basic mass leaves 35 percent by volume steel
sich die Legierung leicht unter Einhaltung genauer Ab- bestehend austhe alloy can easily be made up of
messungen der Form maschinell bearbeiten bzw. schlei- 40 GewichtsprozentMachine or grind measurements of the shape 40 percent by weight
fen. Durch Abkühlen der Legierung von der Lösungs- „. ^1. fen. By cooling the alloy from the solution “. ^ 1 .
temperatur auf Raumtemperatur an der Luft wird eine i,.1 „temperature to room temperature in air becomes an i ,. 1 "
Umwandlung zu weichem Martensit erzielt. Eine ^i 15Conversion to soft martensite achieved. A ^ i 15
Größenzunahme, die infolge der Umwandlung zu ^ »'.,Increase in size resulting from the conversion to ^ »'.,
Martensit aufgetreten ist, bietet also keine Schwierig- 45 H n\ Martensite has occurred, so does not present any difficulty- 45 H n \
keiten, da die Sinterstahllegierung leicht spanabhebend „.n J- because the sintered steel alloy is easy to remove. n J-
bearbeitet und anschließend gehärtet werden kann, p1 . 'machined and then hardened, p 1 . '
ohne daß eine weitere Größenzunahme auftritt. Die "^without a further increase in size occurring. The "^
Legierung wird einer Ausscheidungshärtung bei einer wesen -Alloy undergoes precipitation hardening at an essentially
Temperatur im Bereich von 260 bis 650°C 3 Stunden 50 " e Temperature in the range of 260 to 650 ° C 3 hours 50 " e
lang unterworfen und anschließend an der Luft ge- „er "subjected to long and then overall air he
kühlt. Die bei 815° C lösungsgeglühte Legierung zeigte es cools. The alloy solution annealed at 815 ° C showed it
nach einer Ausscheidungshärtung bei 4380C während In diesem und in den folgenden Beispielen 4 bis 7 3 Stunden und anschließendem Kühlen an der Luft und 9 bis 13 wurde wie bei den vorhergegangenen Beieine Härte von 60 Rc. Bei einem Lösungsglühen bei 55 spielen eine ausreichende Menge an TiH2 dem Ge-1150°C und einer Ausscheidungshärtung bei 483°C misch zugesetzt, um eine Verbindung des Titans mit zeigte die gleiche Legierung eine höhere Härte, näm- dem freien Kohlenstoff während des Sinterns zu selich von etwa 63 Rc. Der Vorteil des Härtens durch kundärem Titancarbid zu ermöglichen, eine Wärmebehandlung bei der niedrigeren Temperatur (beispielsweise 260 bis 650°C) besteht darin, daß 60 Beispiel 4after precipitation hardening at 438 ° C. for 3 hours in this and in the following examples 4 to 7 and subsequent cooling in the air and 9 to 13 a hardness of 60 Rc. In a solution heat treatment at 55, a sufficient amount of TiH 2 was added to the Ge-1150 ° C and a precipitation hardening at 483 ° C was added to a compound of the titanium with the same alloy showed a higher hardness, namely the free carbon during sintering too selich of about 63 Rc. The advantage of hardening by secondary titanium carbide to allow heat treatment at the lower temperature (e.g. 260 to 650 ° C) is that 60 Example 4
auch bei komplizierten Gestaltungen eine im wesent- Primäres Carbid 25 Volumprozent TiCEven with complicated designs, an essentially primary carbide 2 5 percent by volume TiC
liehen enge Toleranz der Abmessungen eingehalten Grundmasse 75 Volumprozent Stahlborrowed close tolerance of the dimensions adhered to the basic mass 75 percent by volume steel
werden kann und em Reißen weitgehend verhindertcan be largely prevented and cracking
•wird. bestehend aus•will. consisting of
Wie oben erwähnt, ist es wichtig, daß die Kohlen- 65 GewichtsprozentAs mentioned above, it is important that the coal be 65 percent by weight
stoffmenge in der Nickel enthaltenden Stahllegierungs- Ni , 13Amount of substance in the steel alloy containing nickel - Ni, 13
grundmasse so niedrig wie möglich gehalten wird, bei- Co 8,5base mass is kept as low as possible, at- Co 8.5
spielsweise unter 0,15 Gewichtsprozent der Grund- Mo 4,5for example less than 0.15 percent by weight of the basic Mo 4.5
Ti . Al . Mn Si .. Fe .Ti. Al. Mn Si .. Fe.
B e i s pi el 5EXAMPLE 5
Primäres Carbid 40 Volumprozent TiCPrimary carbide 40 volume percent TiC
Grundmasse 60 Volumprozent StahlBase mass 60 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
Ni . Co . Mo Ti . Al . Fe-. Ni. Co. Mo Ti. Al. Fe-.
GewichtsprozentWeight percent
........
....20.... 20
.... im.... in the
wesentlichen der Restessential the rest
Primäres Carbid 75 Volumprozent TiCPrimary carbide 75 percent by volume TiC
Grundmasse 25 Volumprozent StahlBase mass 25 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
Ni . . · Co .Ni. . · Co.
Mo ■ Ti .Mo ■ Ti.
Al .Al.
Mn - Si .; Fe .Mn - Si.; Fe.
B e i s pi e1For example, 1
; Primäres Carbid 50 Volumprozent TiC ; Primary carbide 50 percent by volume TiC
Grundmasse 50 Volumprozent StahlBase mass 50 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
GewichtsprozentWeight percent
··■ ■··.. 21,5·· ■ ■ ·· .. 21.5
; 6,5; 6.5
4,54.5
0,40.4
0,10.1
imin the
wesentlichen der Restessential the rest
Primäres Carbid 45 Volumprozent NbCPrimary carbide 45 volume percent NbC
Grundmasse 55 Volumprozent StahlBase mass 55 percent by volume steel
Ni . Co . Mo Ti . Al-. Fe .Ni. Co. Mo Ti. Al-. Fe.
Gewichtsprozent bestehend ausWeight percent consisting of
0,35 Gewichtsprozent0.35 percent by weight
0,15 Ni 21,70.15 Ni 21.7
0,4 Co 8,490.4 Co 8.49
0,1 5 Mo 3,420.1 5 Mo 3.42
im Ti 0,37in Ti 0.37
wesent- Fe*) imessential Fe *) im
liehen wesent-borrowed
der liehenwho borrowed
Rest ίο liehenRest ίο borrowed
der
Restthe
rest
*) Der Rest Eisen enthält geringfügige Mengen anderer Bestandteile, die die neuen Eigenschaften der Legierung nicht beeinträchtigen.*) The rest of the iron contains small amounts of other components that do not have the new properties of the alloy affect.
Bei der Herstellung der Carbid-Werkzeugstahlmasse werden 800 g NbC-Pulver mit 1000 g pulverisierten stahlbildenden Bestandteilen entsprechend der obengenannten Zusammensetzung der Stahllegierungsgrundmasse gemischt. Das NbC-Pulver hat einen Gesamtgehalt an Kohlenstoff von 11,4 %, entsprechend einem Gesamtgehalt von 5 % Kohlenstoff in 1800 g des pulverisierten Gemisches. Es ist im Interesse bester Ergebnisse wünschenswert, daß der Kohlenstoffgehalt der Stahllegierungsgrundmasse 0,15, insbesondere 0,10 Gewichtsprozent nicht überschreitet. Da NbC oftmals etwas freien Kohlenstoff enthält und sich während der Behandlung noch zersetzen und dadurch eine weitere geringfügige Menge an freiem Kohlenstoff freigeben kann, der normalerweise in die Stahllegierungsgrundmasse übergehen würde, wird vorzugsweise ein anderer starker Carbidbildner als Molybdän und Chrom, der als Carbid in der Stahllegierungsgrundmasse im wesentlichen unlöslich ist, zugesetzt. Dies ist,During the production of the carbide tool steel mass, 800 g of NbC powder are pulverized with 1000 g steel-forming constituents corresponding to the above-mentioned composition of the steel alloy base mass mixed. The NbC powder has a total carbon content of 11.4%, correspondingly a total of 5% carbon in 1800 g of the powdered mixture. It's best in the interest Results desirable that the carbon content of the steel alloy matrix is 0.15, in particular Does not exceed 0.10 percent by weight. Since NbC often contains some free carbon and during still decompose after the treatment, thereby releasing a further small amount of free carbon can, which would normally pass into the steel alloy matrix, is preferably a other strong carbide former than molybdenum and Chromium, which is essentially insoluble as a carbide in the steel alloy matrix, is added. This is,
,35 wie oben bereits ausgeführt, beispielsweise zusätzliches metallisches Titan, insbesondere in der Form von
TiH2, das reaktionsfähiges Titan für die Umsetzung mit freiem Kohlenstoff freigibt.
Geht man also von 45 Volumprozent NbC mit einem Gehalt von 11,4% gebundenem Kohlenstoff und
mit etwas freiem Kohlenstoff aus, so wird ein ausreichender Gewichtsanteil an z. B. TiH2 der Mischung
zugesetzt, um genügend reaktionsfähiges Titan verfügbar zu machen, das sich mit dem freien Kohlenstoff, 35 as already stated above, for example additional metallic titanium, in particular in the form of TiH 2 , which releases reactive titanium for reaction with free carbon.
Assuming 45 percent by volume of NbC with a content of 11.4% bonded carbon and some free carbon, a sufficient weight proportion of z. B. TiH 2 added to the mixture to make enough reactive titanium available to mix with the free carbon
,45 verbindet und ein sekundäres Titancarbid bildet, und um außerdem einen Überschuß von 0,2 bis 0,4% freiem Titan für die Stahllegierungsgrundmasse verfügbar zu machen. , . r ., 45 combines and forms a secondary titanium carbide, and also to make an excess of 0.2 to 0.4% free titanium available for the steel alloy matrix. ,. r .
Dieser Gemischtmenge von 18Ö0 g (800 g NbC undThis mixed amount of 18Ö0 g (800 g NbC and
■so 1000 g stahlbildender Bestandteile) wird je.1 g Paraffinwachs aufrlöö g des Gemisches zugesetzt, und, das Gemisch wird unter Verwendung von Hejian.als Träger 60 Stunden lang in einer rostfreien Stahlliügelrriühie gemahlen, die zur Hälfte mit rostfreien Stahlkugeln ge-■ 1000 g of steel-forming constituents) each becomes 1 g of paraffin wax Aufrlöö g of the mixture added, and that Mixture is made using Hejian. As a carrier Ground for 60 hours in a stainless steel loop mixer, half of them with stainless steel balls
,55 füllt ist. Nach dem Mahlen wird das Gemisch wie im Beispiel 1 weiterverarbeitet und lösungsgeglüht., 55 is filling. After grinding, the mixture is processed as in Example 1 and solution-annealed.
Nach Erhitzen der Sinterstahllegierung auf 815°C während 30 Minuten und Kühlen an der Luft auf Raumtemperatur hat sie eine Rockwell-C-Härte von nicht über 50, und die MikroStruktur der Stahllegierungsgrundmasse ist wiederum weicher Martensit.After heating the sintered steel alloy to 815 ° C for 30 minutes and cooling in air to room temperature, it has a Rockwell C hardness of not more than 50, and the microstructure of the steel alloy matrix is again soft martensite.
Die Legierung wird auf Werte von 60 Rc und darüber durch Ausscheidungshärtung bei einer Temperatur im Bereich von 260 bis 6500C während 3 Stunden und anschließendes Kühlen an der Luft gehärtet. Wie oben ausgeführt, ist es wichtig, daß die Kohlenstoffmenge in der Nickel enthaltenden Stahllegierungsgrundmasse so niedrig wie möglich, beispielsweise unterThe alloy is hardened to values of 60 Rc and above by precipitation hardening at a temperature in the range from 260 to 650 ° C. for 3 hours and subsequent cooling in air. As stated above, it is important that the amount of carbon in the nickel-containing steel alloy matrix is as low as possible, for example below
909 526/265909 526/265
Gewichtsprozent ....18 .... 7,5 -; .:.. 4,5 : .... 0,ύ5 ..-.·. 0,15 .... 0,4 ■: .... 0,1 .... im ■/■;,■■ wesentlichen^ der , Rest-·Weight percent .... 18 .... 7.5 - ; .: .. 4,5 : .... 0, ύ5 ..-. ·. 0.15 .... 0.4 ■: .... 0.1 .... in ■ / ■;, ■■ essential ^ the, remainder-
0,15 Gewichtsprozent der Grundmasse, gehalten wird. Falls beim Herstellen einer ähnlichen hitzebeständigen Sinterstahllegierung TiH2 aus dem Gemisch fortgelassen wird, beträgt die nach dem Sintern allein erzielte Härte 57,8 Rc und die Härte nach dem Lösungsglühen und nach Abkühlung von 15000C 61,5 Rc. Da der freie Kohlenstoff nicht gebunden wurde, stieg die Härte nach dem Lösungsglühen wesentlich über 50 Rc und erreichte den Wert von 61,5 Rc.0.15 percent by weight of the base mass. If TiH 2 is omitted from the mixture when producing a similar heat-resistant sintered steel alloy, the hardness achieved after sintering alone is 57.8 Rc and the hardness after solution heat treatment and after cooling from 1500 ° C. is 61.5 R c . Since the free carbon was not bound, the hardness after the solution treatment rose significantly above 50 Rc and reached the value of 61.5 Rc.
Primäres Carbid 65 Volumprozent VCPrimary carbide 65 volume percent VC
Grundmasse ... 35 Volumprozent StahlBasic mass ... 35 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
Ni .
Co .
Mo
Ti .
Al .
Mn
Si..
Fe .Ni.
Co.
Mon
Ti.
Al.
Mn
Si ..
Fe.
GewichtsprozentWeight percent
.... 18.... 18
.... 0,65.... 0.65
.... 0,15.... 0.15
imin the
wesentlichen der Restessential the rest
bestehend ausconsisting of
Ni . Co . Mo C .. Ti . Al . Fe .Ni. Co. Mo C .. Ti. Al. Fe.
GewichtsprozentWeight percent
.... <0,15.... <0.15
0,20.2
.... im.... in the
wesentlichen der Rest Ni .
Co .
Mo
Ti .
Al .
Fe .essentially the remainder Ni.
Co.
Mon
Ti.
Al.
Fe.
Primäres Carbid 25 Volumprozent TaCPrimary carbide 25 volume percent TaC
Grundmasse 75 Volumprozent StahlBase mass 75 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
GewichtsprozentWeight percent
1313th
4,54.5
0,350.35
0,150.15
0,40.4
Ni . Co . Mo Ti . Al . Mn Si .. Fe .Ni. Co. Mo Ti. Al. Mn Si .. Fe.
imin the
wesent-essential
liehenborrowed
der.the.
Restrest
B e i s ρ i e 1B e i s ρ i e 1
Primäres Carbid —. 40 Volumprozent NbCPrimary carbide -. 40 percent by volume NbC
Grundmasse 60 Volumprozent StahlBase mass 60 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
GewichtsprozentWeight percent
· 0,5· 0.5
0,10.1
imin the
wesentlichen der Restessential the rest
Primäres Carbid -75 Voulmprozent NbCPrimary carbide -75 percent by volume NbC
Grundmasse 25 Volumprozent StahlBase mass 25 percent by volume steel
Ni -. Co . Mo Ti . Al . Fe .Ni -. Co. Mo Ti. Al. Fe.
Primäres Carbid 50 Volumprozent TaCPrimary carbide 50 volume percent TaC
Grundmasse 50 Volumprozent StahlBase mass 50 percent by volume steel
bestehend ausconsisting of
GewichtsprozentWeight percent
21,521.5
6,56.5
4,54.5
0,40.4
0,10.1
imin the
wesentlichen essential
Rest.Rest.
Die Angabe »Rest im wesentlichen Eisen« in den obigen Beispielen schließt nicht das Vorhandensein üblicher Eisenbegleiter und Verunreinigungen, wie Calcium, Bor, Zirkonium, sowie Mangan und Silizium od. dgl.,'aus. Andere Bestandteile, die außer denHauptbestandteilen in der Stahllegierungsgrundmasse vorhanden sein können, sind z. B. bis zu 1 °/o Mn* bis zu 0,5%Si, biszu0,l%Ca,biszu0,170B, bis zu 0,1 °/0Zr, usf. Andere legierungsbildende Bestandteile, die in der Stahllegierungsgrundmasse in Mengen vorhanden sein können, die die neuen Eigenschaften des Carbidwerkzeugstahles nicht beeinträchtigen, sind Chrom, Kupfer, Wolfram, Vanadium und Niob und andere.The indication "remainder essentially iron" in the above examples does not exclude the presence of common iron companions and impurities such as calcium, boron, zirconium, as well as manganese and silicon or the like. Other components that may be present in the steel alloy matrix besides the main components are e.g. Example, up to 1 ° / o Mn up to 0.5% Si, biszu0, l% Ca, 0 biszu0,17 B, up to 0.1 ° / 0 Zr, etc. *. Other alloying ingredients in the steel alloy matrix Chromium, copper, tungsten, vanadium and niobium and others can be present in amounts that do not affect the new properties of the carbide tool steel.
Bei der Herstellung der oben beschriebenen Massen hat sich das pulvermetallurgische Verfahren mit Mischen der pulverisierten Bestandteile, Verpressen des Gemisches zu einer gewünschten Form und anschließendem Sintern in flüssiger Phase oder in festem Zustand bei einer hohen Temperatur zwecks Erzielens einer vollen Verdichtung als für die Zwecke der Erfindung vorteilhaft erwiesen.In the production of the masses described above, the powder metallurgical process with mixing has been used the powdered ingredients, compressing the mixture into a desired shape, and then Sintering in a liquid phase or in a solid state at a high temperature for the purpose of attaining full compression has been found to be advantageous for the purposes of the invention.
Im weitesten Sinne besteht dieses Verfahren darin, daß eine angemessene Menge stahlbildender Bestandteile mit einer angemessenen Menge des primären Carbides gemischt wird, eine geringe Menge Wachs verwendet wird, um dem frisch hergestellten Preßling eine ausrichende Festigkeit zu verleihen, beispielsweise 1 g Wachs je 100 g Gemisch. Das Gemisch kann dann auf mannigfaltige Arten geformt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Gemisch auf eine Dichte von mindestens 50% der Nenndichte bei einem Druck im Bereich von 1400 bis 10700 at, vorzugsweise von 2100 bis 7100 at zu verpressen und anschließend in einem Vakuum, vorzugsweise unter 300 μτα Quecksilbersäule, im allgemeinen bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Stahlgrundmasse, die je nach den vorhandenen Legierungsbestandteilen imIn the broadest sense, this method consists in mixing an appropriate amount of steel-forming ingredients with an appropriate amount of the primary carbide, using a small amount of wax to give the freshly made compact sufficient strength, for example 1 g of wax per 100 g of mixture . The mixture can then be shaped in a variety of ways. It has proven advantageous to compress the mixture to a density of at least 50% of the nominal density at a pressure in the range from 1400 to 10700 at, preferably from 2100 to 7100 at and then in a vacuum, preferably below 300 μτα mercury column, im generally at a temperature above the melting point of the steel matrix, which depending on the alloy components present in the
Bereich von 1300 bis 15750C, liegt, während einer Zeit, die ausreicht, um das Gleichgewicht zwischen primärem Carbid und Stahllegierungsgrundmasse zu erreichen und eine im wesentlichen vollkommene Verdichtung zu erhalten, beispielsweise über 6 Stunden lang, zu sintern.Range from 1300 to 1575 ° C., for a time sufficient to achieve the equilibrium between the primary carbide and steel alloy matrix and to obtain an essentially perfect densification, for example over 6 hours of sintering.
Wenn das Sintern in flüssiger Phase beendet ist, läßt man das Erzeugnis im Ofen auf Raumtemperatur abkühlen. Wenn nötig, wird das Erzeugnis so, wie es vom Sintern kommt, einer mechanischen Reinigung unterzogen und dann durch Lösungsglühen im Bereich von 760 bis 1165°C behandelt und anschließend an der Luft gekühlt. Es hat sich gezeigt, daß ein Bereich von 760 bis 982° C besonders vorteilhaft ist. Das Lösungsglühen kann bei einer Temperatur eine Viertelstunde oder länger, beispielsweise 1 Stunde lang, durchgeführt werden.When the liquid phase sintering is complete, the product is left in the oven at room temperature cooling down. If necessary, the product as it comes from sintering undergoes mechanical cleaning subjected and then treated by solution heat treatment in the range from 760 to 1165 ° C and then to the Air cooled. It has been shown that a range from 760 to 982 ° C. is particularly advantageous. The solution heat treatment can be carried out at one temperature for a quarter of an hour or longer, for example 1 hour will.
Außer den primären Carbiden TiC, VC, NbC und TaC können auch andere Carbide in Mengen vorhanden sein, die den Werkzeugstahl nicht beeinträchtigen, »o beispielsweise bis zu 25 % Zirkoniumcarbid u. dgl., vorausgesetzt, daß sie in der Stahllegierungsgrundmasse im wesentlichen unlöslich sind. Es können natürlich solche Carbide allein oder als vollständige oder partielle feste Lösungen mit dem primären Carbid vor- as handen sein.In addition to the primary carbides TiC, VC, NbC and TaC, other carbides can also be present in amounts be that do not affect the tool steel, »o for example up to 25% zirconium carbide and the like, provided that they are in the steel alloy matrix are essentially insoluble. There can of course be such carbides alone or as total or partial solid solutions with the primary carbide must be present.
Die erfindungsgemäße Sinterstahllegierung löst die obengenannte Aufgabe vorbildlich. Sie läßt sich nach dem Lösungsglühen in beliebige Form bringen und sei sie noch so kompliziert. Sie kann anschließend bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehärtet werden, ohne daß in nennenswertem Grad Verwerfen, Reißen oder Änderungen des Volumens auftreten. Demgegenüber muß ein Carbidstahl mit einer durch Abschrecken härtbaren Stahlgrundmasse nach dem Härten wegen der aufgetretenen Volumenzunahme, des Werfens u. dgl. nachgearbeitet werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Entkohlung kein Problem ist, da zur Erzielung der erforderlichen Härtung die Anwesenheit von Kohlenstoff in der Stahllegierungsgrundmasse nicht erforderlich ist. Die üblichen Vorkehrungen hinsichtlich einer genauen Einhaltung der umgebenden Atmosphäre während der Wärmebehandlung sind daher nicht erforderlich.The sintered steel alloy according to the invention achieves the above-mentioned object in an exemplary manner. She subsides the solution heat treatment in any form, no matter how complicated it is. You can then at are hardened at a relatively low temperature without any significant degree of warping, Tearing or changes in volume occur. In contrast, a carbide steel with a Quenching hardenable steel matrix after hardening due to the increased volume, of throwing and the like. Another advantage of the invention is that the decarburization is not a problem, as the presence of carbon in to achieve the required hardening the steel alloy matrix is not required. The usual precautions for an accurate It is therefore not necessary to maintain the surrounding atmosphere during the heat treatment.
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