DE1533275B1 - Process for the powder metallurgical production of hard alloys - Google Patents

Process for the powder metallurgical production of hard alloys

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DE1533275B1
DE1533275B1 DE1533275A DEJ0030163A DE1533275B1 DE 1533275 B1 DE1533275 B1 DE 1533275B1 DE 1533275 A DE1533275 A DE 1533275A DE J0030163 A DEJ0030163 A DE J0030163A DE 1533275 B1 DE1533275 B1 DE 1533275B1
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Description

10 bis 45% Chrom,10 to 45% chromium,

Ibis 3,5% Kohlenstoff, Obis 40% Wolfram,Ibis 3.5% carbon, Obis 40% tungsten,

0 bis 20% Molybdän,0 to 20% molybdenum,

Obis 10% Tantal,Obis 10% tantalum,

Obis 5% Niob,Obis 5% niobium,

mindestens 25 % Kobalt und bis zu 10 % Eisen bzw. Nickel,at least 25% cobalt and up to 10% iron or nickel,

wobei die Summe des Molybdängehaltes plus des Niobgehaltes plus der Hälfte des Tantalgehaltes plus der Hälfte des Wolframgehaltes im Bereich von 5 bis 20 % liegt und wobei der Gesamtgehalt an Kobalt, Eisen und Nickel mindestens 35% beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierungsschmelze in einer Inertgasatmosphäre durch einen Inertgasstrom fein zerstäubt wird und die gebildeten Tröpfchen sehr schnell zu feinkörnigem Pulver abgeschreckt werden, worauf das Pulver nach Einfüllen in einen verformbaren Metallbehälter und luftdichtem Verschließen desselben bei Schmiedetemperatur einer Preßverdichtung bis zur Erzielung eines dichten Werkstoffs unterworfen wird.where the sum of the molybdenum content plus the niobium content plus half the tantalum content plus half the tungsten content is in the range of 5 to 20% and where the total content of cobalt, iron and nickel is at least 35%, characterized in that the hard alloy melt is finely atomized in an inert gas atmosphere by means of a stream of inert gas and the droplets formed are quenched very quickly to fine-grain powder, whereupon the powder after filling it into a deformable metal container and hermetically sealing it at the forging temperature of a press compression until a dense material is achieved is subjected.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger als 3 μΐη und mit der Zusammensetzung2. Application of the method according to claim 1 for the powder-metallurgical production of hard alloys with a carbide particle size of less than 3 μm and with the composition

0 bis 8% Molybdän,0 to 8% molybdenum,

0 bis 20% Wolfram,
8 bis 30% Chrom,
0 to 20% tungsten,
8 to 30% chromium,

2 bis 4% Titan,2 to 4% titanium,

1,5 bis 5 % Aluminium,1.5 to 5% aluminum,

1 bis 3 % Kohlenstoff und Rest Nickel.1 to 3% carbon and the remainder nickel.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierung auf die Zusammensetzung 3. The method according to claim 2, characterized in that the hard alloy on the composition

10 bis 20 Wolfram,10 to 20 tungsten,

8 bis 12% Kobalt,8 to 12% cobalt,

8 bis 20% Chrom,8 to 20% chromium,

2 bis 4% Titan,2 to 4% titanium,

1,5 bis 3% Aluminium,1.5 to 3% aluminum,

1 bis 3 % Kohlenstoff und1 to 3% carbon and

Rest NickelRemainder nickel

55 eingestellt wird.55 is set.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierung auf die Zusammensetzung 4. The method according to claim 2, characterized in that the hard alloy on the composition

4 bis 8% Molybdän, 15 bis 20% Kobalt,
18 bis 30% Chrom,
4 to 8% molybdenum, 15 to 20% cobalt,
18 to 30% chromium,

2 bis 4% Titan,2 to 4% titanium,

3 bis 5 % Aluminium,3 to 5% aluminum,

1 bis 3% Kohlenstoff und 6s 1 to 3% carbon and 6s

Rest NickelRemainder nickel

3535

4040

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger als 3 μηι und mit der Zusammensetzung5. Application of the method according to claim 1 for the powder-metallurgical production of hard alloys with a carbide particle size of less than 3 μm and with the composition

2,5 bis 15% Chrom,2.5 to 15% chromium,

0 bis 20% Kobalt,0 to 20% cobalt,

0,8 bis 12,2% Vanadium, 0 bis 10% Molybdän,0.8 to 12.2% vanadium, 0 to 10% molybdenum,

0 bis 20% Wolfram,0 to 20% tungsten,

0,6 bis 4,0% Kohlenstoff und Rest Eisen,0.6 to 4.0% carbon and the remainder iron,

wobei der Molybdängehalt plus die Hälfte des Wolframgehalts größer ist als 4% und geringer als 15% und der Kohlenstoffgehalt ausreicht, um das Material auf eine Rockwell-C-Härte von mindestens 60 zu härten.where the molybdenum content plus half the tungsten content is greater than 4% and less than 15% and the carbon content is sufficient to give the material a Rockwell C hardness of at least 60 to harden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vanadium ganz oder teilweise durch eines oder mehrere der zusätzlichen Legierungsmetalle 6. The method according to claim 5, characterized in that the vanadium in whole or in part by one or more of the additional alloy metals

Titan,
Niob,
Tantal,
Titanium,
Niobium,
Tantalum,

Zirkonium und
Hafnium
Zirconium and
hafnium

ersetzt wird, wobei die Menge an den zusätzlichen Legierungsmetallen 5% nicht übersteigt und die Summe an Vanadium und den zusätzlichen Legierungsmetallen 0,8 bis 12,2% ausmacht.is replaced, the amount of the additional alloy metals not exceeding 5% and the Sum of vanadium and the additional alloy metals is 0.8 to 12.2%.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger als 3 μηι und mit der Zusammensetzung7. Application of the method according to claim 1 for the powder-metallurgical production of hard alloys with a carbide particle size of less than 3 μm and with the composition

25 bis 30% Kobalt,
15 bis 25% Chrom,
25 to 30% cobalt,
15 to 25% chromium,

7 bis 12% Wolfram,7 to 12% tungsten,

4 bis 8% Molybdän,4 to 8% molybdenum,

2 bis 4% Kohlenstoff und Rest Eisen.2 to 4% carbon and the remainder iron.

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger als 5 μηι und mit der Zusammensetzung8. Application of the method according to claim 1 for the powder-metallurgical production of hard alloys with a carbide particle size of less than 5 μm and with the composition

40 bis 70 % Wolframcarbid und Rest Kobalt.40 to 70% tungsten carbide and the remainder cobalt.

eingestellt wird.is set.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer in dem Grundgefüge gleichförmig verteilten Carbidphase mit einer Carbidteilchengröße von durchweg weniger als 3 μηι und mit der ZusammensetzungThe invention relates to a method for the powder-metallurgical production of hard alloys with a carbide phase uniformly distributed in the basic structure with a carbide particle size of throughout less than 3 μm and with the composition

10 bis 45% Chrom,
1 bis 3,5% Kohlenstoff,
Obis 40% Wolfram,
Obis 20% Molybdän,
Obis 10% Tantal,
Obis 5% Niob,
mindestens 25 % Kobalt und
bis zu 10 % Eisen bzw. Nickel,
10 to 45% chromium,
1 to 3.5% carbon,
Obis 40% tungsten,
Obis 20% molybdenum,
Obis 10% tantalum,
Obis 5% niobium,
at least 25% cobalt and
up to 10% iron or nickel,

3 43 4

wobei die Summe des Molybdängehaltes plus des Die Folge davon ist, daß dem Pulver während derwhere the sum of the molybdenum content plus the result is that the powder during the

Niobgehaltes plus der Hälfte des Tantalgehaltes plus Sinterung zusätzlich Kohlenstoff zugeführt werdenNiobium content plus half of the tantalum content plus sintering, carbon can also be added

der Hälfte des Wolframgehaltes im Bereich von 5 bis muß und daß dennoch der Kohlenstoffgehalt nichthalf of the tungsten content in the range from 5 to must and that nevertheless the carbon content is not

20% liegt, und wobei der Gesamtgehalt an Kobalt, genau eingestellt werden kann, weil sich die genaue20%, and the total cobalt content can be precisely adjusted because it is the exact

Eisen und Nickel mindestens 35 % beträgt. 5 Menge des oxidierten Kohlenstoffs nicht vorher-Iron and nickel is at least 35%. 5 Amount of oxidized carbon not previously

Die wolframhaltigen Legierungen der vorgenannten bestimmen läßt.The tungsten-containing alloys of the aforementioned can be determined.

Zusammensetzung gehören zur Gruppe der »Kobalt- Die in der US-PS 31 50 444 beschriebene pulver-Chrom-Wolframcarbid-Legierungen« wie sie z. B. aus metallurgische Arbeitsweise dient zur Herstellung von der GB-PS 7 98 893 im Prinzip bekannt sind. Sie Schnelldrehstählen mit einem Chromgehalt unter stellen hochfeste und hochtemperaturbeständige Hart- io 10%. Mit steigendem Chromgehalt vor allem im legierungen dar, die für zahlreiche Anwendungs- Bereich über 10% hinaus wird das Sintern der Pulver gebiete mit extremen Anforderungen an die Material- aus Stahl (und auch aus anderen Legierungen) aber eigenschaften eingesetzt werden können. immer schwieriger, weil der in dem Wasserstoff ent-Normalerweise erfolgt die Herstellung dieser Le- haltene Sauerstoff und Wasserdampf auch zu einer gierungen durch Vergießen der Schmelze. Dabei wer- 15 Oxidation der metallurgischen Legierungsbestandteile, den jedoch nicht die physikalischen und mechanischen insbesondere des Chroms führt. Dadurch werden die Werkstoff-Eigenschaften erreicht, die für diese Le- einzelnen Pulver-Teilchen mit einem feinen spröden gierungen an sich möglich sein können, und zwar Oxidfilm umhüllt, der nur schwer reduzierbar ist und deshalb nicht, weil das Gußstück mindestens mehrere die Vereinigung der Pulver-Teilchen zu einem dichten Minuten bis zur Verfestigung benötigt, mit der Folge, 20 Werkstoff behindert. E i s e η k ο 1 b (Zeitschrift »Stahl daß sich sowohl das Grundgefüge als auch die darin und Eisen«, 1958, S. 141 bis 148) hat gezeigt, daß sich verteilte Carbidphase verhältnismäßig grobkörnig aus- bei Stählen mit hohen Chromgehalten diese Schwierigb;ldet. Erwünscht ist ein möglichst feinkörniges Gefüge keit nur vermeiden läßt, wenn mit einem aus Titaninsbesondere mit möglichst geringer Korngröße der hydrid hergestellten Reinstwasserstoff gearbeitet wird, Carbidphase. Diese ist durch Vergießen der Schmelze 25 nicht aber mit normalem Elektrolytwasserstoff. Reinstnicht erzielbar. wasserstoff kommt für die Praxis aus KostengründenComposition belong to the group of "cobalt The powder-chromium-tungsten carbide alloys described in US-PS 31 50 444" as z. B. from metallurgical operation is used for the production of GB-PS 7 98 893 are known in principle. High-speed steels with a chromium content require high-strength and high-temperature resistant hard 10%. With increasing chromium content especially in alloys, which for numerous applications beyond 10%, sintering of powder areas with extreme demands on the material properties of steel (and also of other alloys) can be used. More and more difficult, because the normally contained in the hydrogen, the production of these contents oxygen and water vapor also takes place in an alloy by pouring the melt. This causes oxidation of the metallurgical alloy components, which, however, does not affect the physical and mechanical, in particular of the chromium. This achieves the material properties that can be possible for these individual powder particles with a fine brittle alloy, namely encased oxide film that is difficult to reduce and therefore not because the casting involves at least several Powder particles to a dense minutes until solidification is required, with the consequence, 20 material obstructs. E ise η k ο 1 b (magazine "Stahl that both the basic structure as well as those therein and iron", 1958, pp. 141 to 148) has shown that distributed carbide phase is relatively coarse-grained - this is difficult with steels with high chromium contents ; ld. A structure that is as fine-grained as possible can only be avoided if a high-purity hydrogen produced from titanium, in particular with the smallest possible grain size of the hydride, is used, the carbide phase. This is achieved by pouring the melt 25, but not with normal electrolyte hydrogen. Pure not achievable. In practice, hydrogen is used for cost reasons

Zur Herstellung von abschreekhärtbaren Stählen ersichtlich nicht in Frage.Obviously out of the question for the production of hardenable steels.

(also Hartlegierungen auf Basis Eisen) ist aus der Mit der Erfindung soll demgegenüber ein pulver-US-PS 31 50 444 auch schon eine pulvermetallurgische metallurgisches Herstellungsverfahren geschaffen wer-Arbeitsweise bekannt, die darin besteht, daß die 30 den, mit dem für die eingangs genannten Hart-Legierungsschmelze mittels Wasser, Wasserdampf, legierungen eine in dem Grundgefüge gleichförmig Stickstoff oder Luft zu feinen Tröpfchen versprüht verteilte, äußerst feinkörnige Carbidphase, also ein wird, die Tröpfchen dann mittels einer Flüssigkeit beträchtlich verbesserter Kornaufbau und damit eine rasch abgeschreckt werden und das so erhaltene Pulver Optimierung der physikalischen und mechanischen danach komprimiert, in einer kohlenstoffhaltigen re- 35 Eigenschaften erreicht werden kann, und mit dem die duzierenden Atmosphäre gesintert und anschließend verfahrenstechnischen Nachteile des bekannten pulvermechanisch — entweder durch Heißpressen bzw. metallurgischen Verfahrens vermieden sind. Heißwalzen oder durch Kaltpressen mit vorangehen- Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dem Weichglühen — bis auf die Gußdichte verdichtet dadurch, daß die Hartlegierungsschmelze in einer wird. Aber auch bei diesen pulvermetallurgisch her- 40 Inertgasatmosphäre durch einen Inertgasstrom fein gestellten Stählen sind Gefüge und damit die Eigen- zerstäubt wird und die gebildeten Tröpfchen sehr schäften noch nicht optimal. Die Carbidphase hat schnell zu feinkörnigem Pulver abgeschreckt werden, eine Korngröße von 5 ;xm oder mehr, weist eine un- worauf das Pulver nach Einfüllen in einen verformregelmäßige Form auf und ist auch nicht gleichförmig baren Metallbehälter und luftdichtem Verschließen genug im Grundgefüge verteilt. Weiterhin ist auch 45 desselben bei Schmiedetemperatur einer Preßverdas Grundgefüge selbst mit Korngrößen in der dichtung bis zur Erzielung eines dichten Werkstoffs Größenordnung von 10 μηι oder mehr sehr grob aus- unterworfen wird.(So hard alloys based on iron) is from the With the invention, on the other hand, a powder US-PS 31 50 444 a powder metallurgical metallurgical manufacturing process has already been created known, which consists in the fact that the 30 den, with the for the aforementioned hard alloy melt by means of water, steam, alloys an extremely fine-grain carbide phase, i.e. a very fine-grained carbide phase, uniformly distributed in the basic structure of nitrogen or air sprayed into fine droplets is, the droplets then by means of a liquid considerably improved grain structure and thus a are quickly quenched and the powder thus obtained optimization of the physical and mechanical then compressed, in a carbon-containing re 35 properties can be achieved, and with which the sintered atmosphere and then procedural disadvantages of the known powder mechanical - are avoided either by hot pressing or metallurgical processes. Hot rolling or by cold pressing with preceding- The method according to the invention is characterized the soft annealing - compacted up to the casting density by the fact that the hard alloy melt in a will. But even with these powder metallurgically produced inert gas atmosphere by an inert gas stream fine Steels provided are structure and thus the self-atomized and the droplets formed are very much shafts are not yet optimal. The carbide phase has to be quickly quenched into fine-grained powder, a grain size of 5 x m or more, has a un- whereupon the powder after filling into a deformation-regular Form on and is also non-uniform ble metal container and airtight sealing distributed enough in the basic structure. Furthermore, the same is also at the forging temperature of a Pressverdas Basic structure even with grain sizes in the seal until a tight material is achieved The order of magnitude of 10 μm or more is very roughly subjected to.

gebildet. Dieser ungenügende Gefügeaufbau, der zu Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur An-educated. This inadequate structure, which leads to the

einer Verminderung der Bruchfestigkeit und der Ab- Wendung kommenden Verfahrensschritte sind für sicha reduction of the breaking strength and the turning away coming process steps are in themselves

nutzungsbeständigkeit sowie der Zähigkeit des Mate- 50 bekannt. So ist von Watkinson (Zeitschriftdurability as well as the toughness of the Mate 50 known. So is from Watkinson (magazine

rials führt, ist eine Folge der Sinterung, weil während »Powder Metallurgy«, 1958, Nr. 1/2, S. 13 bis 23)rials is a consequence of sintering, because during »Powder Metallurgy«, 1958, No. 1/2, pp. 13 to 23)

der normalerweise verhältnismäßig langen Sinterzeit beschrieben, daß eine Zerstäubung von Hartlegie-the normally relatively long sintering time described that an atomization of hard alloy

die einzelnen Gefüge-Kristalle, die bei dem Pulver rungsschmelzen mittels eines Wasserstrahles, aber inthe individual microstructure crystals that melt in the powder by means of a water jet, but in

infolge des raschen Abschreckens der Tröpfchen noch einer Inertgasatmosphäre bei den gebildeten Pulverndue to the rapid quenching of the droplets, there is still an inert gas atmosphere in the powders formed

durchaus feinkörnig sind, Gelegenheit zum Wachstum 55 zu geringen Oxidationserscheinungen führt. Diese inare quite fine-grained, opportunity for growth 55 leads to slight signs of oxidation. This in

und zur Agglomeration haben. Zwar werden bei der einer inerten Atmosphäre zerstäubten Pulver werdenand have to agglomeration. Powders will be atomized in an inert atmosphere

für Stähle üblichen Anlaßbehandlung einige der dann allerdings durch Sinterung verdichtet. Daß nebentempering treatment common for steels, some of which are then compacted by sintering. That next to

Carbidteilchen wieder zerteilt, aber sie bleiben ins- einer Sinterung auch das Heißpressen ein bekanntesCarbide particles split up again, but they remain a well-known in sintering and hot pressing

gesamt eben doch relativ grob und sie haben außerdem Verdichtungsverfahren für Metallpulver ist, und daßoverall it is relatively coarse and they also have compression methods for metal powder, and that

auch die Neigung, sich in Warmbearbeitungs-Richtung 60 man dabei das Pulver durch Einschluß in eine metal-also the tendency to move the powder in the hot working direction 60 by enclosing it in a metal

auszurichten. lische Schutzhülle vor Oxidation schützen kann, istalign. protective cover against oxidation is

Darüber hinaus ist die Sinterung des Pulvers aber von M ü 11 e r in »Eisenkolb, Fortschritte der Pulver-In addition, however, the sintering of the powder is described by M ü 11 e r in »Eisenkolb, advances in powder

auch verfahrenstechnisch sehr nachteilig. Sie wird in metallurgie« (Bd. 1, 1963, S. 326 bis 328) dargelegt,also very disadvantageous in terms of process technology. It is presented in metallurgy "(Vol. 1, 1963, pp. 326 to 328),

einer Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt. Nun ent- allerdings nicht in Hinsicht auf die der Erfindungcarried out in a hydrogen atmosphere. Now, however, not with regard to that of the invention

hält aber handelsüblicher »reiner Wasserstoff« stets 85 zugrundeliegenden Hartlegierungen,but commercial "pure hydrogen" always holds 85 underlying hard alloys,

noch gewisse Mengen an Sauerstoff und Wasser- Das erfindungsgemäße, die beiden für sich bekanntenstill certain amounts of oxygen and water - the invention, the two known per se

dampf, so daß ein Teil des in der Legierung enthaltenen Verfahrensschritte kombinierende Verfahren führt zusteam, so that a part of the process steps contained in the alloy combining process leads to

Kohlenstoffs zu gasförmigen Oxiden oxidiert wird. ausgesprochen vorteilhaften Ergebnissen. Da die durchCarbon is oxidized to gaseous oxides. extremely beneficial results. Since the through

das rasche Abschrecken der Tröpfchen in den Pulver-Teilchen sich sowohl für das Grundgefüge als auch für die Carbidphase einstellenden geringen Korngrößen bei dem anschließenden Heißpressen — im Gegensatz zu dem bekannten Sintern — keine Gelegenheit mehr zu einer nennenswerten Vergröberung haben, gelingt es, für das Grundgefüge Korngrößen von weniger als 5 μΐη und für die Carbidphase Korngrößen von durchweg weniger als 3 μΐη zu erreichen (wobei einigethe rapid quenching of the droplets in the powder particles is beneficial to both the matrix and the for the carbide phase adjusting small grain sizes in the subsequent hot pressing - in contrast to the well-known sintering - no longer have the opportunity for a significant coarsening, succeeds it, grain sizes of less than 5 μΐη for the basic structure and grain sizes of consistently for the carbide phase less than 3 μΐη (some

seitigen lassen, eine exzessive mechanische Verarbeitung der Werkstücke während der Verdichtung erforderlich machen, um die Oxidschicht so weit aufzubrechen, daß sie die Festigkeitswerte des Werkstoffes 5 nicht mehr nennenswert beeinträchtigen können. Mithin ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neben den äußerst günstigen Produkt-Eigenschaften auch eine einfache Kontrolle der endgültigen Zusammensetzung des Werkstückes und eine problemlose Ver-on the side, excessive mechanical processing of the workpieces is required during compaction make to break up the oxide layer so far that they reduce the strength values of the material 5 can no longer significantly impair. In the method according to the invention, therefore, is next to the extremely favorable product properties also make it easy to check the final composition of the workpiece and a problem-free

Carbidteilchen auch etwas größer als 3 μηα ausfallen io dichtung des Pulvers gegeben,Carbide particles also turn out to be slightly larger than 3 μηα io seal of the powder given,

können, was aber nicht stört, solange ihr Anteil am Besonders in Hinsicht auf den verhältnismäßigcan, which does not bother, as long as their share in the particular with regard to the proportional

gesamten Carbidgehalt nicht den Wert von etwa 5 % hohen Chromgehalt der erfindungsgemäß herzustellen-total carbide content does not have the value of about 5% high chromium content to be produced according to the invention

übersteigt). Die Carbidphase ist dabei äußerst gleich- den Legierungen sind diese verfahrenstechnischenexceeds). The carbide phase is extremely similar to the alloys in terms of process technology

förmig im Grundgefüge verteilt. Vorteile durchaus überraschend, denn es brauchtdistributed in the basic structure. Advantages quite surprising, because it takes

Die Tatsache, daß während der Verdichtung des 15 keineswegs unter einem so extremen Sauerstoff abPulvers durch Heißpressen keine nachträgliche Ver- Schluß gearbeitet zu werden, wie dies aus der begröberung oder Agglomeration der Carbidphase statt- kannten Tatsache, daß zur Sinterung stark chromfindet, ist für das erfindungsgemäße Verfahren sehr haltiger Pulver sogar Reinstwasserstoff eingesetzt wichtig. Vermutlich geht das mit darauf zurück, daß werden sollte, zu erwarten gewesen wäre. Zwar wird wegen der feinen Verteilung der Carbidphase die 20 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zerstäu-Gefahr, daß sich an den Korngrenzen Sprünge oder bung der Schmelze durch einen Inertgasstrom (anstatt Risse vorbereiten bzw. schon ausbilden können, weit- mit einem Wasserstrom) durchgeführt, aber zumindest gehend vermieden ist, so daß sich das Material bereits die restliche Abschreckung der zerstäubten Tröpfchen bei Temperaturen verarbeiten läßt, die gleich oder kann durchaus in einem Wasserbad erfolgen, und sogar niedriger sind als die entsprechenden Ver- 25 außerdem braucht bei dem Verdichten der Pulverarbeitungstemperaturen bei den herkömmlichen Le- Teilchen nur auf ein luftdichtes Verschließen der gierungen. Metallbehälter geachtet zu werden, ein EvakuierenThe fact that during the compression of the 15 by no means under such an extreme oxygen powder no subsequent closure to be worked through hot pressing, as shown in the coarsening or agglomeration of the carbide phase, the fact that there is a lot of chromium for sintering even ultra-pure hydrogen is used for the process according to the invention with very high powder content important. Presumably this goes back to the fact that it should, should have been expected. True will because of the fine distribution of the carbide phase, the 20 in the method according to the invention, the danger of atomization, that at the grain boundaries cracks or bumps in the melt are caused by an inert gas stream (instead of Preparing cracks or being able to form them, far - carried out with a stream of water), but at least is avoided, so that the material is already the remaining deterrent of the atomized droplets Can be processed at temperatures that are the same or can be done in a water bath, and are even lower than the corresponding consumption in addition to the compaction of the powder processing temperatures With the conventional Le particles, only an airtight seal of the alloys. Metal containers to be taken care of, an evacuation

Ein derartiger »ultra-feiner Gefügeaufbau« ist für dieser Behälter bringt demgegenüber, wie VersucheSuch an "ultra-fine structure" is for this container, in contrast, like experiments

die eingangs genannten Legierungen bislang noch ergeben haben, keine spürbare Verbesserung der nicht bekannt, er führt zu entsprechenden Verbesse- 30 Produkt-Eigenschaften.the alloys mentioned at the outset have so far not shown any noticeable improvement in the not known, it leads to corresponding improvements in product properties.

rungen der Eigenschaften, und zwar einer großen Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seiner AnHärte, verbunden mit einer hohen Zähigkeit. Hinzu wendbarkeit nicht auf die eingangs genannten Kobaltkommt aber auch noch, daß als Folge des erfindungs- Chrom-Wolframcarbid-Legierungen beschränkt, songemäßen Verfahrens das Volumen der Carbidphase dem läßt sich mit gleichem Erfolg auch zur Herstellung sehr viel größer gehalten werden kann als bisher. Es 35 anderer Legierungen in der Gruppe der auf Kobalt war nämlich bei den bekannten Kobalt-Chrom-Wolf- basierten Legierungen, und zwar auf die sogenannten ramcarbid-Legierungen bisher nicht ohne weiteres »Kobalt-Wolframcarbid-Legierungen« anwenden, möglich, den Kohlenstoffgehalt auf Werte oberhalb Demgemäß ist im Verfolg des Erfindungsgedankens 1,5% zu erhöhen, weil sich dann ein extrem harter, die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nahezu unverarbeitbarer Werkstoff ergab, der bereits 4° zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartbeim Gießen in seine endgültige Form gebracht werden legierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger mußte und sich nach dem Gießen nur in sehr geringem
Ausmaß und nur noch mit beträchtlichen Schwierigkeiten hämmern oder schmieden ließe. Kohlenstoffgehalte oberhalb von 2,5 % sind bisher bei diesen Le- 45
gierungen überhaupt nicht angewandt worden, da sich
dann überhaupt keine praktikablen Ergebnisse mehr
erreichen ließen. Demgegenüber läßt das erfindungsgemäße Verfahren Kohlenstoffgehalte bis zu 3,5 % zu,
ohne daß sich nachteilige Einflüsse auf die mechani- 50
sehen Eigenschaften bemerkbar machen.
The method according to the invention is in its hardness combined with a high degree of toughness. In addition to the above-mentioned cobalt, there is also the fact that, as a result of the chromium-tungsten carbide alloys according to the invention, the volume of the carbide phase can be kept much larger than before with the same success for production. It was possible to use the carbon content of other alloys in the group of cobalt-based alloys with the well-known cobalt-chromium-wolf-based alloys, namely to the so-called ramcarbide alloys Values above. Accordingly, 1.5% is to be increased in the pursuit of the inventive idea, because then an extremely hard material resulted, which was almost impossible to process using the method according to the invention, which was brought into its final form during casting as early as 4 ° for the powder-metallurgical production of hard alloys a carbide particle size of less and only very slightly after casting
Extent and could only be hammered or forged with considerable difficulty. Carbon contents above 2.5% are so far in these Le-45
alloys have not been applied at all since
then no more workable results at all
let reach. In contrast, the process according to the invention allows carbon contents of up to 3.5%,
without adversely affecting the mechanical 50
see properties make noticeable.

Nicht nur hinsichtlich der Produkt-Eigenschaften,
sondern auch verfahrenstechnisch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr vorteilhaft. Es treten nämlich
Not only in terms of product properties,
but also in terms of process technology, the method according to the invention is very advantageous. Namely, there are kicking

keinerlei schädliche Oxide auf, wobei unter diesen 55 gebracht und danach der Preßkörper auf eine Tem-no harmful oxides whatsoever, 55 brought under these and then the pressed body to a temperature

Begriff sowohl die (den Kohlenstoffgehalt des Werk- peratur erhitzt wird, bei der die Kobalt-KomponenteTerm both the (the carbon content of the factory temperature is heated at which the cobalt component

stoffes vermindernden) Oxide des Kohlenstoffs als schmilzt, die Wolframcarbid-Komponente hingegensubstance-reducing) oxides of carbon than melts, whereas the tungsten carbide component

auch die (eine Verdichtung auf Gußdichte behindern- noch fest bleibt. Ein solches Herstellungsverfahrenalso that (hinder compaction to cast density - still remains firm. Such a manufacturing process

den) Oxide der metallischen Legierungsbestandteile, führt jedoch keineswegs zu befriedigenden Ergebnissen,the) oxides of the metallic alloy components, but in no way leads to satisfactory results,

insbesondere des Chroms verstanden sein sollen. Dem- 60 Während des Sintervorganges wachsen nämlich dieshould be understood in particular of chromium. This is because the 60 during the sintering process grow

gemäß ist es nicht erforderlich, den Kohlenstoffgehalt Wolframcarbid-Teilchen auf beträchtlich größereAccording to it, it is not necessary to reduce the carbon content of tungsten carbide particles to considerably larger ones

durch nachträgliche Carburierung des Pulvers nach- Korngrößen an, so daß das fertige Produkt einen rechtby subsequent carburization of the powder according to grain sizes, so that the finished product has a right

zujustieren, dieser kann vielmehr bereits mit der groben Kornaufbau bekommt. Außerdem wird beito adjust, this can rather already get with the coarse grain structure. In addition,

Schmelze endgültig eingestellt werden. Weiterhin bil- Kobaltgehalten von mehr als ungefähr 35 % währendMelt are finally stopped. Furthermore, cobalt levels greater than about 35% during

den sich auf den Pulver-Teilchen aber auch praktisch 65 des Sintervorganges das Volumen der flüssigen Phasewhich on the powder particles but also practically the volume of the liquid phase during the sintering process

keine störenden Oxidschichten aus, die eine strukturelle so groß, daß die Wolframcarbid-Teilchen infolgeno disruptive oxide layers that form a structural so large that the tungsten carbide particles as a result

Schwächung des verdichteten Werkstückes hervor- ihrer hohen Dichte bereits mit einer gewissen Sedimen-Weakening of the compacted workpiece due to its high density already with a certain sediment

rufen und, wenn sie sich nicht durch Reduktion be- tation beginnen können. Das große Volumen dercall and, if they cannot begin by reduction, begation. The large volume of the

als 5 μπι und mit der Zusammensetzungthan 5 μπι and with the composition

40 bis 70 % Wolframcarbid und Rest Kobalt,40 to 70% tungsten carbide and the remainder cobalt,

wobei die Hartphase aus Wolframcarbid und das Grundgefüge aus Kobalt gebildet ist, vorgesehen.the hard phase being formed from tungsten carbide and the basic structure being formed from cobalt.

Die bekannten Kobalt-Wolframcarbid-Legierungen werden orwiegend durch sogenanntes »Sintern mit flüssiger Phase« hergestellt, indem Kobaltpulver mit pulverförmigem Wolframcarbid gemischt, die Mischung dann durch Pressen in die gewünschte FormThe well-known cobalt-tungsten carbide alloys are mainly produced by so-called »sintering with liquid phase «produced by mixing cobalt powder with powdered tungsten carbide, the mixture then by pressing into the desired shape

flüssigen Phase führt dabei im übrigen auch noch dazu, daß sich der Preßkörper während des Sintervorganges faßartig aufbeult.liquid phase also leads to the fact that the pressed body during the sintering process bulged like a barrel.

Demgegenüber ist es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres möglich, Kobalt-Wolframcarbid-Legierungen mit einem Kobaltgehalt von mehr als 40 % herzustellen, die infolge ihrer ultrafeinen Gefügeausbildung ausgezeichnete Eigenschaften besitzen. Zweckmäßig wird dabei so vorgegangen, daß Kobalt und Wolframcarbid für sich gepulvert und dann gemeinsam zu einem dichten Werkstoff verdichtet werden. Natürlich kann aber auch eine Kobalt-Wolf ramcarbid-Vorlegierung zerstäubt (also gepulvert) und dann anschließend verdichtet werden. In beiden Fällen ergibt sich ein sehr gut schmiedbarer Werkstoff, der sich außerordentlich leicht verarbeiten läßt.In contrast, when using the method according to the invention, it is readily possible to use cobalt-tungsten carbide alloys with a cobalt content of more than 40%, due to their ultra-fine Structure formation have excellent properties. It is expedient to proceed in such a way that Cobalt and tungsten carbide powdered separately and then compacted together to form a dense material will. Of course, a cobalt-tungsten carbide master alloy can also be atomized (i.e. powdered) and then be compacted afterwards. In both cases, the result is a very easily malleable material, which is extremely easy to work with.

Auch »Nickel-Hartlegierungen« lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren in spezifischen Zusammensetzungen und mit beträchtlich verbesserten Eigenschaften herstellen. Demgemäß umfaßt die Erfindung weiterhin die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von weniger als 3 μπι und mit der Zusammensetzung “Hard nickel alloys” can also be made into specific compositions using the method according to the invention and produce them with considerably improved properties. Accordingly, the invention encompasses furthermore the use of the method according to the invention for powder metallurgical production of hard alloys with a carbide particle size of less than 3 μm and with the composition

0 bis 8% Molybdän,0 to 8% molybdenum,

0 bis 20% Wolfram,
8 bis 30% Chrom,
0 to 20% tungsten,
8 to 30% chromium,

2 bis 4% Titan,2 to 4% titanium,

1,5 bis 5% Aluminium,1.5 to 5% aluminum,

1 bis 3 % Kohlenstoff und
Rest Nickel.
1 to 3% carbon and
Remainder nickel.

Diese erfindungsgemäß herzustellenden Nickel-Hartlegierungen lassen sich in zwei Systeme einteilen, nämlich in ein solches, bei dem die Zusammensetzung aufThese hard nickel alloys to be produced according to the invention can be divided into two systems, namely in one in which the composition is based

10 bis 20% Wolfram,
8 bis 12% Kobalt,
8 bis 20% Chrom,
2 bis 4% Titan,
1,5 bis 3 % Aluminium,
10 to 20% tungsten,
8 to 12% cobalt,
8 to 20% chromium,
2 to 4% titanium,
1.5 to 3% aluminum,

1 bis 3% Kohlenstoff und
Rest Nickel
1 to 3% carbon and
Remainder nickel

eingestellt wird, und in ein solches der allgemeinen Zusammensetzungis set, and in one of the general composition

4 bis 8% Molybdän,
15 bis 20% Kobalt,
18 bis 30% Chrom,
4 to 8% molybdenum,
15 to 20% cobalt,
18 to 30% chromium,

2 bis 4% Titan,2 to 4% titanium,

3 bis 5 % Aluminium,3 to 5% aluminum,

1 bis 3 % Kohlenstoff und
Rest Nickel.
1 to 3% carbon and
Remainder nickel.

Üblicherweise werden Nickel-Hartlegierungen (häufig auch als »Superlegierungen« bezeichnet) als hochtemperaturfeste Konstruktionswerkstoffe verwendet. Sie besitzen eine gute Oxidationsbeständigkeit und behalten außerdem recht gute Festigkeitswerte bis zu Temperaturen von ungefähr 9800C oder in einigen Fällen sogar auch bis zu Temperaturen von 11000C bei.Usually, hard nickel alloys (often also referred to as "superalloys") are used as high-temperature-resistant construction materials. They have good oxidation resistance and also retain very good strength values up to temperatures of approximately 980 ° C. or in some cases even up to temperatures of 1100 ° C.

Hinsichtlich ihrer Eigenschaften lassen sich auch die bisher bekannten Nickel-Hartlegierungen in zwei Grundsysteme einteilen, von denen das eine System Guß-Legierungen umfaßt, die eine geringe Duktilität besitzen und dementsprechend bereits durch das Gießen in die endgültige Form gebracht werden müssen, während das andere System schmiedbare Legierungen umfaßt, die zwar eine etwas geringere Festigkeit aufweisen, aber dafür duktiler sind und sich durch Schmieden oder Walzen in die Form von z. B. Stäben, Platten oder Blechen bringen lassen,
ο Demgegenüber zeichnen sich die erfindungsgemäß hergestellten Nickel-Hartlegierungen dadurch aus, daß sie beträchtlich fester sind als die Gußtypen, daß sie sich zugleich aber auch sehr leicht durch Schmieden oder ähnliche Formgebungsverfahren verarbeiten lassen. Dieses günstige Ergebnis beruht vornehmlich auf dem großen Gehalt an einer thermisch stabilen Carbidphase und auf der feinen Korngröße und gleichmäßigen Verteilung dieser Carbidphase im Grundgefüge.
With regard to their properties, the previously known hard nickel alloys can also be divided into two basic systems, one of which comprises cast alloys that have a low ductility and accordingly have to be brought into the final shape by casting, while the other system includes forgeable alloys which, although having a somewhat lower strength, but are more ductile and by forging or rolling in the form of z. B. have rods, plates or sheets brought in,
On the other hand, the hard nickel alloys produced according to the invention are distinguished by the fact that they are considerably stronger than the cast types, but at the same time they can also be processed very easily by forging or similar shaping processes. This favorable result is primarily due to the large amount of a thermally stable carbide phase and the fine grain size and uniform distribution of this carbide phase in the basic structure.

Die bisher bekannten Nickel-Hartlegierungen, und insbesondere die hochlegierten Typen, enthalten normalerweise nur etwa 0,1% Kohlenstoff und besitzen somit auch nur ein geringes Carbid-Volumen. Daher sind die Festigkeiten der bekannten Nickel-Hartlegierungen auch nicht durch einen Carbidgehalt bedingt, sondern durch eine feste Lösung von gewissen Legierungsbestandteilen, wie Chrom, Wolfram, Molybdän und Kobalt, die sich verfestigt auf die Nickel-Basis auswirkt. Eine zusätzliche Verfestigung ergibt sich noch durch Kristalle von intermetallischen Verbindungen, die die Legierungsbestandteile Titan und Aluminium enthalten. Diese letztgenannten Verbindungen sind in dem Grundgefüge fein dispergiert. Sie sind auch bis zu Temperaturen von etwa 980 bis 10400C durchaus als stabil anzusehen. Bei höheren Temperaturen lösen sie sich jedoch auf und verlieren damit ihre Wirksamkeit als Gefügeverfestiger.The previously known hard nickel alloys, and in particular the high-alloy types, normally contain only about 0.1% carbon and therefore only have a small carbide volume. The strengths of the known hard nickel alloys are therefore not due to a carbide content, but rather to a solid solution of certain alloy components such as chromium, tungsten, molybdenum and cobalt, which has a solidified effect on the nickel base. An additional strengthening results from crystals of intermetallic compounds, which contain the alloy components titanium and aluminum. These latter compounds are finely dispersed in the matrix. They can also be regarded as stable up to temperatures of approximately 980 to 1040 ° C. At higher temperatures, however, they dissolve and thus lose their effectiveness as structural strengtheners.

Die erfindungsgemäß hergestellten Nickel-Hartlegierungen weisen demgegenüber einen stark vergrößerten Kohlenstoffgehalt auf (mit natürlich einem entsprechend vergrößerten Anteil an carbidbildenden Metallen), so daß das Carbidvolumen entsprechend vergrößert ist. Die Carbide bleiben dabei bis zu Temperaturen in der Größenordnung von 12000C stabil.In contrast, the hard nickel alloys produced according to the invention have a greatly increased carbon content (with, of course, a correspondingly increased proportion of carbide-forming metals), so that the carbide volume is correspondingly increased. The carbides remain stable up to temperatures of the order of 1200 ° C.

Mithin besitzen sie eine Wirksamkeit als Gefügeverfestiger noch bei Temperaturen, bei denen die bisherigen Nickel-Hartlegierungen bereits eine beträchtliche Festigkeitsverminderung erleiden (wobei angenommen werden kann, daß die verfestigende Wirkung der Carbidphase wegen der ultrafeinen Gefügeausbildung unter anderem darauf zurückzuführen ist, daß die Carbidphase einem Kornwachstum des Grundgefüges und einer Bewegung längs der Gleitebenen in den Grundgefüge-Teilchen entgegenwirkt).As a result, they are still effective as structural strengtheners at temperatures at which the previous ones Hard nickel alloys already suffer a considerable reduction in strength (assuming can be that the strengthening effect of the carbide phase because of the ultra-fine structure formation is due, among other things, to the fact that the carbide phase is a grain growth of the Basic structure and a movement along the slip planes in the basic structure particles counteracts).

Die erhöhte Temperaturbeständigkeit ist einer der Vorteile der erfindungsgemäß hergestellten Nickel-Hartlegierungen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sie ohne Alterung, d. h. lediglich nach einer Kaltverformung, bereits ausgezeichnet hohe Festigkeit zeigen.The increased temperature resistance is one of the advantages of the hard nickel alloys produced according to the invention. Another advantage is that without aging, i. H. only after cold deformation, already show excellent strength.

Im übrigen gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, auch »Hartlegierungen auf Basis Eisen«, also Stähle mit verbesserten Eigenschaften herzustellen. In addition, it is possible with the method according to the invention, even "hard alloys based on iron", i.e. to produce steels with improved properties.

Demgemäß kennzeichnet sich ein weiterer Aspekt der Erfindung durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer Carbidteilchen-Accordingly, a further aspect of the invention is characterized by the use of the invention Process for the powder metallurgical production of hard alloys with a carbide particle

509544/136509544/136

9 109 10

größe von weniger als 3 μηι und mit der Zusammen- zugten Legierungen dieses Typs besitzen nämlich einsize of less than 3 μm and with the contracted alloys of this type have namely a

Setzung Grundgefüge mit einer Korngröße von weniger alsSettlement basic structure with a grain size of less than

2 5 bis 15 V Chrom "* Pm' natürucn kann a^er aucn eme höhere Korn-2 5 to 15 Chromium V "* can P m 'natürucn a ^ he AuCN eme higher grain

o' bis 20 °/ Kobalt' größe im Grundgefüge eingestellt werden, falls ino 'up to 20 ° / cobalt' size can be set in the basic structure, if in

0,8 bis 12,2% Vanadium, 5 5fstimmt f en Fä"en ke,inf geringere KornSröße des Ke 0.8 to 12.2% vanadium, 5f 5 agrees f s Fä "s ize in f S of the smaller particle

0 bis 10% Molybdän, Grundgefuges erforderl.ch ,st0 to 10% molybdenum, basic structure required, st

0 bis 20 V Wolfram erfmdungsgemaße Verfahren und dessen An-0 to 20 V tungsten according to the invention and its application

0,6 bis 4,0°% Kohlenstoff und Wendungen werden nachfolgend in Ausführungsbei-0.6 to 4.0% carbon and turns are shown below in the execution examples

Rest Eisen spielen naher erläutert. Dabei wird zugleich auf dieThe rest of the iron play is explained in more detail. At the same time, the

' ίο Zeichnungen bzw. Schliffbilder Bezug genommen, in'ίο Drawings or micrographs referred to in

wobei der Molybdängehalt plus die Hälfte des Wolf- denen darstelltwhere the molybdenum content represents plus half of the wolverine

ramgehaltes größer ist als 4% und geringer als 15% F i g. 1 schematisch ein bei dem erfindungsgemäßen und der Kohlenstoffgehalt ausreicht, um das Material Verfahren vorteilhaft verwendbares Zerstäubungsauf eine Rockwell-C-Härte von mindestens 60 zu gerät,ram content is greater than 4% and less than 15% F i g. 1 schematically a in the invention and the carbon content is sufficient to make the material process advantageously usable at atomization to have a Rockwell C hardness of at least 60,

härten. Dabei kann das Vanadium ganz oder teilweise 15 F i g. 2 ein Teil des Gerätes gemäß F i g. 1 imharden. The vanadium can be wholly or partially 15 F i g. 2 a part of the device according to FIG. 1 in

durch eines oder mehrere der zusätzlichen Legierungs- größeren Maßstab,by one or more of the additional alloy - larger scale,

metalle F i g. 3 ein Schliffbild eines erfindungsgemäß her-metals F i g. 3 a micrograph of an inventively produced

rpjtan gestellten Werkzeugstahls, ungeätzt, in zweitausend-rpj tan made tool steel, unetched, in two thousand

Niob' fächer Vergrößerung, Niobium fan magnification,

jant^j 30 F i g. 4 ein Schliffbild des Werkzeugstahls gemäßj ant ^ j 30 F i g. 4 shows a micrograph of the tool steel according to FIG

Zirkonium und F i g. 3, aber geätzt, in zweitausendfacher Vergröße-Zirconium and fig. 3, but etched, enlarged two thousand times

F i g. 5 ein Schliff bild eines handelsüblichen, ge- m F i g. 5 a cut image of a commercially available, m

ersetzt werden, wobei die Menge an den zusätzlichen härteten und getemperten Werkzeugstahls vom Typbe replaced, the amount of the additional hardened and tempered tool steel of the type

Legierungsmetallen 5 % nicht übersteigt und die 25 M-2 in zweitausendfacher Vergrößerung,Alloy metals does not exceed 5% and the 25 M-2 magnified two thousand times,

Summe an Vanadium und den zusätzlichen Legie- F i g. 6 ein Schliff bild eines anderen erfindungs-Sum of vanadium and the additional alloy F i g. 6 a cut image of another inventive

rungsmetallen 0,8 bis 12,2% ausmacht. gemäß hergestellten Werkzeugstahls in fünfhundert-metal makes up 0.8 to 12.2%. according to made tool steel in five hundred

Bei derartig hergestellten »Stählen mit stark er- fächer Vergrößerung,In the case of »steels produced in this way with greatly increased magnification,

höhter Carbidphase« ist das Volumen der Carbidphase F i g. 7 eine graphische Darstellung zur Erläuterung wesentlich über den herkömmlichen Wert hinaus ge- 30 der Eigenschaften eines erfindungsgemäß hergestellten steigert (z. B. gegenüber einem bekannten Stahl der Werkzeugstahls im Vergleich zu bekannten Werkzeug-Type M-2 nahezu verdoppelt), wobei zugleich natürlich stählen,higher carbide phase «is the volume of the carbide phase F i g. 7 is an explanatory diagram The properties of one produced according to the invention are significantly above the conventional value increases (e.g. compared to a known steel the tool steel compared to known tool type M-2 almost doubled), at the same time of course steel,

eine entsprechende Erhöhung der Menge an Carbid- F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende graphischea corresponding increase in the amount of carbide F i g. 8 one of the F i g. 7 corresponding graphic

bildnern, vorwiegend an Vanadium (im Vergleich zu Darstellung für einen weiteren erfindungsgemäß her-form, predominantly of vanadium (in comparison to representation for a further inventively produced

dem M-2-Stahl bis zu 600 %) und an Kohlenstoff statt- 35 gestellten Werkzeugstahl,M-2 steel up to 600%) and tool steel instead of carbon,

gefunden hat. Diese Stähle lassen sich z. B. als Werk- F i g. 9 ein Schliff bild einer handelsüblichen Lezeugstähle einsetzen, sie weisen eine verbesserte Härte gierung der Kurzformel »Co mit 35 Cr —17 W — und Abnutzungsbeständigkeit auf, und sie zeigen trotz 2,5 C«, gegossen, in zweitausendfacher Vergrößerung, des hohen Carbid-Gehaltes keine Einbuße an Zähigkeit F i g. 10 ein Schliff bild einer erfindungsgemäß her- und Duktilität, und sie sind auch noch gut warm- 40 gestellten Legierung mit der gleichen Zusammenverarbeitbar. Setzung wie die Legierung gemäß F i g. 9 in zweiin Hinsicht auf Stähle spezifischer Zusammen- tausendfacher Vergrößerung.has found. These steels can be z. B. as work F i g. 9 a section of a commercially available Lezeug steels use, they have an improved hardness alloy with the short formula »Co with 35 Cr —17 W - and wear resistance, and they show despite 2.5 C ", cast, magnified two thousand times, the high carbide content no loss of toughness F i g. 10 a micrograph of an inventively produced and ductility, and they are also workable with the same well-warmed alloy. Settlement like the alloy according to FIG. 9 in two regards to steels specific together - a thousand fold magnification.

setzung kennzeichnet sich die Erfindung schließlich Zur erfindungsgemäßen Herstellung der eingangs noch durch die Anwendung des erfindungsgemäßen umrissenen Hartlegierungen wird mit einem Zer- i Verfahrens zur pulvermetallurgischen Herstellung von 45 stäubungsprozeß begonnen. Eine bevorzugte Aus-Hartlegierungen mit einer Carbidteilchengröße von führungsform eines Zerstäubungsgerätes ist schemaweniger als 3 μ-m und mit der Zusammensetzung tisch in F i g. 1 und 2 gezeigt. Zum Betrieb dieses 25 bis 30 °/ Kobalt Gerätes wird eine Charge der zu verarbeitenden Le-15 bis 25 V Chrom' gierung (d. h. eine Charge mit der für das jeweilige 7 bis 12 / Wolfram 5° Endprodukt jeweils gewünschten Zusammensetzung)reduction, the invention features finally to inventive preparation of the above or by the application of the hard alloys of the invention outlined stäubungsprozeß is started with a decomposition i process for powder-metallurgical production of 45th A preferred aus-hard alloys with a carbide particle size in the form of an atomizing device is in the scheme of less than 3 μm and with the composition table in FIG. 1 and 2 shown. To operate this 25 to 30 ° / cobalt device, a batch of the Le-15 to 25 V chromium alloy to be processed (i.e. a batch with the composition required for the respective 7 to 12 / tungsten 5 ° end product)

4 bis 8 V Molybdän von z· Bp etwa 2'5 kg unter Argon auf etwa 110 bis 4 to 8 V molybdenum from z · Bp about 2 ' 5 kg under argon to about 110 to

2 bis 47 Kohlenstoff und 160cC oberhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt und2 to 47 carbon and 160 c C above their melting temperature and heated

Rest Eisen dann über den Trichter 26 in den Einlaß 21 oberhalbRemaining iron then via the funnel 26 into the inlet 21 above

der Zerstäubungskammer 22 eingegossen. Innerhalbthe atomization chamber 22 poured. Within

Stähle dieser Zusammensetzung gehören in die 55 der Kammer 22 wird dabei der durch die Öffnung 21 Gruppe der »hochlegierten Stähle«. Sie sind insbe- fließende Metallstrom zunächst zu feinen Tröpfchen sondere als Schnelldrehstähle geeignet und besitzen (die in der Regel einen Durchmesser von wenigstens stark verbesserte Eigenschaften. Insbesondere zeigen 0,17 mm besitzen) aufgerissen und dann sehr rasch, sie eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde, abgeschreckt, außerdem — im Vergleich zu den bisher bekannten 60 Das geschieht durch einen Inertgas-Strom aus Argon, hochlegierten Stählen — eine extrem hohe Härte. der unter einem Druck von etwa 25 at über den Ein-Dies liegt wiederum an der schon erläuterten ultra- laß 23 in die Kammer 22 eintritt und diese über den feinen Gefügeausbildung, die sich bei den bevorzugten Auslaß 28 wieder verläßt. Um eine vollständige AbLegierungen dieses Typs (z. B. bei einer Legierung schreckung der so gebildeten Pulver-Teilchen sicherder Kurzformel »Fe mit 27 Co — 20 Cr — 9 W — 65 zustellen, befindet sich am Boden der Kammer 22 noch 6 Mo — 3 C«) nicht nur auf die geringe Korngröße ein Kühlwasserbad 24, in das die Pulver-Teilchen und die gleichförmige Verteilung der Carbidphase be- schließlich hineinfallen,
zieht, sondern auch auf das Grundgefüge. Die bevor- Die Kammer 22 besitzt einen wassergekühlten Stahl-
Steels of this composition belong in the 55 of the chamber 22 becomes the group of »high-alloy steels« through the opening 21. In particular, they are initially into fine droplets especially suitable as high-speed steels and have (which as a rule a diameter of at least greatly improved properties. In particular 0.17 mm have) torn and then very quickly, they have excellent oxidation resistance and within one A fraction of a second, quenched, and - compared to the previously known 60 This is done by a stream of inert gas made of argon, high-alloy steels - an extremely high level of hardness. which enters the chamber 22 under a pressure of about 25 atm via the inlet die, in turn, at the already explained ultra-lass 23 and this via the fine structure which leaves again at the preferred outlet 28. In order to provide complete alloys of this type (e.g. in the case of an alloy quenching of the powder particles thus formed, the short formula »Fe with 27 Co - 20 Cr - 9 W - 65, there is still 6 Mo - 3 at the bottom of the chamber 22 C «) not only due to the small grain size a cooling water bath 24 into which the powder particles and the uniform distribution of the carbide phase finally fall,
pulls, but also on the basic structure. The pre- The chamber 22 has a water-cooled steel

11 1211 12

mantel von zweckmäßig zylindrischer Form. Ihr Da, wie Versuche ergeben haben, ein Evakuierenjacket of expediently cylindrical shape. You there, as attempts have shown, an evacuation

Durchmesser kann beispielsweise ungefähr 90 cm und der in den Behältern eingeschlossenen Pulver keine ihre Höhe ungefähr 60 cm betragen, aber natürlich spürbare Verbesserung der Eigenschaften des Endprosind auch andere Abmessungen möglich. Der Boden duktes ergibt, wurde auf ein solches Evakuieren durchder Kammer ist leicht konisch ausgebildet und mit 5 weg verzichtet.Diameter can for example be about 90 cm and the powder enclosed in the containers none their height will be about 60 cm, but of course there will be a noticeable improvement in the properties of the end product other dimensions are also possible. The floor duct was subjected to such evacuation Chamber is slightly conical and omitted with 5 way.

einem Verschluß 25 versehen, über den sich das Ge- Nach dem Verschließen werden die Behälter aufa closure 25 is provided over which the container is After the closure, the container is open

misch aus Wasser und den feinen Pulver-Teilchen ab- Schmiede-Temperatur (etwa 1000 bis 11750C) erhitzta mixture of water and the fine powder particles heated to forge temperature (about 1000 to 1175 0 C)

ziehen läßt. und ungefähr zehn Minuten lang auf dieser Tempera-lets pull. and for about ten minutes at this temperature

Das Zerstäubungs-Gas wird bereits vor dem Ein- tür gehalten. Dann werden sie in einer mechanischen füllen der Metallschmelze in die Kammer 22 einge- io Schmiedeanlage (mit z. B. einer Kapazität von etwa speist, um die Kammer zu »reinigen«, d. h. um irgend- 120 kg) so lange gehämmert, bis sich pfannkuchenweiche Fremdgas-Reste aus der Kammer auszuspülen. artige Blöcke von ungefähr 1,25 cm Dicke ergeben Erst nachdem sich in der Kammer eine reine Argon- haben. Diese Blöcke werden sodann warm auf eine Atmosphäre eingestellt hat, wird die Metallschmelze Dicke von ungefähr 0,55 bis 0,60 cm ausgewalzt, und in den Trichter 26 gegossen. 15 zwar in mehreren aufeinanderfolgenden Durchgängen,The atomizing gas is already held in front of the door. Then they turn into a mechanical one fill the molten metal into the chamber 22 in a forging plant (with, for example, a capacity of about feeds to "clean" the chamber, d. H. by around 120 kg) hammered until it becomes pancake soft Flush foreign gas residues out of the chamber. like blocks about 1.25 cm thick Only after you have a pure argon in the chamber. These blocks then warm up to one Has set atmosphere, the molten metal is rolled out thickness of about 0.55 to 0.60 cm, and poured into funnel 26. 15 in several successive rounds,

Unterhalb der Öffnung 21 befindet sich ein mit von denen jeder die Blockdicke um ungefähr 10% hochtemperaturbeständigem Material ausgekleideter vermindert. Die gesamte Dicken-Verminderung beKonus 27, an dessen unterem Ende das Zerstäubungs- trägt etwa 90 bis 92%, bezogen auf die Ausgangsdicke Gas vorbeistreicht. Dabei reißt es den in die Kammer vor der Verformung.Below the opening 21 is a with each of which the block thickness by about 10% lined with high temperature resistant material. The entire reduction in thickness beKonus 27, at the lower end of which the atomization takes about 90 to 92%, based on the initial thickness Gas swept past. In doing so, it tears into the chamber before deforming.

einfließenden Strom aus geschmolzenem Metall in so Das Behältermaterial wird nach dem Auswalzen entzahllose feine Teilchen auf. Zugleich kühlt es auch fernt, so daß die verarbeitete Legierung in der Form diese Teilchen ab, so daß sich die Teilchen bereits eines ausgewalzten plattenförmigen Werkstoffes an- ψ verfestigt haben, bevor sie in das Kühlwasserbad 24 fällt. Dieser plattenförmige Werkstoff kann sodann in hineinfallen. Mithin findet eine sehr rasche Ab- einzelne Teilstücke unterteilt werden, die entweder schreckung der Teilchen statt, und die Carbid-Teilchen 25 nachbehandelt oder gegebenenfalls ohne Nachbehandkönnen nicht zu einer unerwünschten Größe an- lung auf ihre metallurgischen und mechanischen Eigenwachsen, schäften untersucht werden können.Incoming stream of molten metal in so the container material is countless fine particles after rolling on. At the same time it cools also removed, so that the processed alloy in the form of these particles, so that the particles have already arrival of the rolled plate-shaped material ψ solidified before it falls into the cooling water bath 24th This plate-shaped material can then fall into it. This means that individual sections are divided very quickly and either quench the particles and post-treat the carbide particles or, if necessary, cannot be examined for their intrinsic metallurgical and mechanical growth to an undesired size without post-treatment.

Nach Beendigung des Zerstäubungsvorganges wird In den Tabellen IA bis ID sind listenmäßig das Gemisch aus Wasser und den Metallteilchen aus praktische Ausführungsbeispiele von Legierungen der Kammer 22 abgezogen und getrocknet, wobei sich 30 aufgeführt, die in dem in F i g. 1 und 2 gezeigten ein feines Metallpulver ergibt. In praktisch allen Fällen Gerät zerstäubt und anschließend in der voranwurde dabei gefunden, daß 75 bis 85 % der Pulver- gehend beschriebenen erfindungsgemäßen Weise preßteilchen feiner als 0,177 mm und 15 bis 30% feiner verdichtet werden. Von diesen Legierungen ist die als 0,044 mm sind. Legierung Nr. 1 ein handelsüblicher Stahl der TypeAfter completion of the atomization process, Tables IA to ID are listed the mixture of water and the metal particles from practical examples of alloys peeled off the chamber 22 and dried, with 30 listed, the in FIG. 1 and 2 shown results in a fine metal powder. In practically all cases, the device is atomized and then in the fore found that 75 to 85% of the powders described in the manner according to the invention are pressed particles finer than 0.177 mm and 15 to 30% finer. Of these alloys is the are than 0.044 mm. Alloy No. 1 is a commercial grade steel

An die Zerstäubung der jeweiligen Legierungen zu 35 M-2, während die übrigen Legierungen eine auf das dem feinen Pulver schließt sich als nächster Verfahrens- erfindungsgemäße Verfahren abgestimmte Zusammenschritt an die Verdichtung dieser Pulver zu einem Setzung insbesondere hinsichtlich des Gehaltes an kompakten Werkstoff. Dabei kann es in einigen Fällen Kohlenstoff bzw. an Carbidbildnern besitzen,
günstig sein, die Pulver vor der Verdichtung noch Es sei zunächst auf die in Tabelle IA aufgeführten einige Minuten lang in einer Wasserstoffatmosphäre 40 Kobalt-Chrom-Wolframcarbid-Legierungen eingeganbei etwa 815 bis 8700C zu behandeln, um einen gen. Wie schon erwähnt, führt das erfindungsgemäße eventuell gebildeten Oxydfilm zu reduzieren. Zwingend Verfahren bei diesem Typ von Legierungen infolge der notwendig ist eine solche Wasserstoff-Behandlung Bildung äußerst feinkörniger und gleichförmig veraber nicht. teilter Carbidteilchen zu einer großen Härte, verbun-
The atomization of the respective alloys to 35 M-2, while the remaining alloys are followed by a step tailored to the fine powder as the next process, the process according to the invention, the compression of these powders to a settlement, especially with regard to the content of compact material. In some cases it can contain carbon or carbide formers,
It should be advantageous to treat the powders before compaction.First of all, 40 cobalt-chromium-tungsten carbide alloys for a few minutes in a hydrogen atmosphere at around 815 to 870 ° C. are listed in Table IA in order to achieve a gene. leads to reducing the oxide film which may be formed according to the invention. Mandatory process in this type of alloy due to the necessity of such hydrogen treatment is not extremely fine-grained and uniformly administered. divided carbide particles to a great hardness, connected

Die Preß-Verdichtung der Pulver bei Schmiede- 45 den mit großer Zähigkeit. Die Größe der Carbidteiltemperatur zu einem kompakten Werkstoff kann an chen ist durchweg geringer als 3 μΐη. Dies ist sehr sich durch Pressen oder Strangpressen oder durch deutlich aus dem Vergleich der in F i g. 9 und 10 wieandere geeignete Methoden erfolgen, sie wird jedoch dergegebenen Schliffbilder ersichtlich,
bevorzugt durch Hämmern bzw. Schmieden bewirkt, F i g. 9 bezieht sich auf die derzeit bekannten Ko- und zwar in folgender Weise: 50 bait-Werkzeug-Legierungen. Sie läßt erkennen, daß
The press-compaction of the powder in forges 45 with great toughness. The size of the carbide part temperature for a compact material can be consistently less than 3 μΐη. This is very much evident from pressing or extrusion or from the comparison of the FIGS. 9 and 10 other suitable methods are used, but it is evident from the microsections given,
preferably effected by hammering or forging, FIG. 9 refers to the currently known Ko- in the following way: 50 bait tool alloys. It shows that

Die Pulver werden zunächst in zylindrische, mit die Carbidteilchen sehr groß und grob sind. Im einem aufgeschweißten Boden versehene Behälter ein- starken Gegensatz dazu steht der Aufbau der Carbidgefüllt, die aus Inconel bestehen und eine Molybdän- teilchen in F i g. 10, die sich auf die Erfindung bezieht. Auskleidung besitzen, damit sich das Behältermaterial Dort sind die Carbidteilchen sehr feinkörnig (durchnach Beendigung des Schmiedens leicht wieder ent- 55 weg kleiner als 3 μηι) und außerdem sehr gleichfernen läßt. Sodann werden die Pulver in den Behältern förmig in dem Grundgefüge verteilt,
vorgepreßt, wobei Preßdrücke von etwa 775 bis Durch die verbesserte Gefügeausbildung gemäß 4650 kg/cm2 angewendet werden können. Vorzugs- F i g. 10 werden die mechanischen Eigenschaften der weise liegen die Preßdrücke dabei in dem Bereich Legierungen in sehr vorteilhafter Weise verändert, zwischen etwa 775 bis 2300 kg/cm2, denn es wurde 60 Zum Beispiel besitzt ein typisches handelsübliches gefunden, daß die höheren Preßdrücke bei den Material wie das in F i g. 9 zugrunde gelegte Material meisten Legierungen, offenbar wegen der Kugelform eine Biegebruchfestigkeit von ungefähr 158 kg/mm2, und extremen Härte der Teilchen, zu keiner signifikant Demgegenüber beträgt die Biegebruchfestigkeit des in erhöhten Pulver-Dichte führen. Im Anschluß an den F i g. 10 gezeigten Materials mehr als 280 mm2/kg. Preßvorgang wird in die Behälter ein oberer Deckel 65 Natürlich hat eine solch starke Festigkeitserhöhung eingeschweißt, so daß die vorgepreßten Pulver in den auch eine entsprechende Verlängerung der Lebens-Behältern vollständig von der Außenatmosphäre ab- dauer eines aus dem erfindungsgemäß hergestellten geschlossen werden. Material gefertigten Werkzeugs zur Folge.
The powders are initially cylindrical, with the carbide particles being very large and coarse. In the container with a welded-on bottom, there is a strong contrast to the structure of the carbide filling, which consists of Inconel and a molybdenum particle in FIG. 10 relating to the invention. Have a lining so that the container material can be there, the carbide particles are very fine-grained (after completion of the forging easily removed again less than 3 μm) and also very evenly removed. Then the powders are distributed in the containers in the form of the basic structure,
pre-pressed, it being possible to use pressing pressures of about 775 to 4650 kg / cm 2 due to the improved structure. Preferred F i g. 10 the mechanical properties of the way the pressing pressures are changed in the range of alloys in a very advantageous manner, between about 775 to 2300 kg / cm 2 , because it was 60 For example, a typical commercial found that the higher pressing pressures in the material like that in Fig. 9 is based on most alloys, apparently because of the spherical shape a bending strength of about 158 kg / mm 2 , and extreme hardness of the particles, to no significant contrast, the bending strength of the result in increased powder density. Following the F i g. 10 is more than 280 mm 2 / kg. An upper lid 65 is welded into the container during the pressing process. Of course, such a strong increase in strength has been welded so that the pre-pressed powders in the containers are completely closed off from the outside atmosphere. Material made tool result.

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Bei den hier betrachteten Kobalt-Chrom-Wolfram- hältnismäßig große Mengen der harten, hochschmelcarbid-Legierungen besteht die in dem Kobalt-Grund- zenden Carbidphase in den Teilchen in fester Lösung, gefüge verteilte Phase hauptsächlich aus Carbiden, und Während der anschließenden Verdichtung rindet zwar zwar vorwiegend aus Wolframcarbid mit einem ge- ein gewisses Wachstum der Carbidkörnchen statt, die wissen Anteil an Chromcarbid. Bei Verwendung der 5 Korngröße der Carbidphase bleibt jedoch sehr gering anderen carbidbildenden Legierungsbestandteilen, z.B. (nämlich unterhalb der oberen Grenze von 3 μπι oder Molybdän und Niob, finden sich auch noch Carbide allenfalls weniger als 5 μΐη), und dementsprechend ist dieser anderen Bestandteile in der Carbidphase. Ge- auch die Verteilung der Carbidphase in dem Kobaltnerell kann angenommen werden, daß nahezu das grundgefüge bemerkenswert gleichförmig. Die Vergesamte Kobalt im Grundgefüge verbleibt, daß aber io dichtung wird dabei in der weiter vorn geschilderten die anderen Legierungsbestandteile sich zwischen dem Weise durch Hämmern, Schmieden und Walzen vor-Grundgefüge und der Carbidphase aufteilen. Im zugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 118O0C übrigen hat sich gezeigt, daß das Molybdän sich in das durchgeführt.With the cobalt-chromium-tungsten proportions of the hard, high-melting carbide alloys considered here, the carbide phase in the cobalt-based carbide phase in the particles consists mainly of carbides, and is distributed during the subsequent compression Although mainly made of tungsten carbide with a certain growth of the carbide grains instead, the know proportion of chromium carbide. When using the 5 grain size of the carbide phase, however, other carbide-forming alloy components remain very small, e.g. (namely below the upper limit of 3 μm or molybdenum and niobium, there are also carbides at most less than 5 μm), and accordingly these other components are in the Carbide phase. Also, the distribution of the carbide phase in the cobalt cell can be assumed to be nearly the same as the basic structure to be remarkably uniform. All of the cobalt remains in the basic structure, but the other alloy components in the previously described manner will be divided between the method of hammering, forging and rolling before the basic structure and the carbide phase. In the rest, preferably at a temperature of approximately 118O 0 C, it has been shown that the molybdenum is carried out into the.

Kobalt-Chrom-Wolframcarbid-System sehr gut ein- Es seien nachfolgend einige der auf der Basis NickelCobalt-chromium-tungsten carbide system is very good. Below are some of the nickel-based ones

ordnet, weil es sich ähnlich dem Wolfram verhält. 15 aufgebauten, erfindungsgemäß hergestellten Hartlegie-arranges because it behaves similarly to tungsten. 15 constructed, according to the invention manufactured hard alloy

Nunmehr sei eine nähere Erläuterung der in Ta- rangen gemäß der Tabelle IC näher erläutert:Now a more detailed explanation of the tariffs according to the table IC will be explained in more detail:

belle 1B aufgeführten Legierungen gegeben, die aus Die Tabelle 5 zeigt, daß bei den auf Nickel basieren-The alloys listed in Table 1B are given, which from Table 5 shows that the nickel based

Kobalt-Wolframcarbid bestehen. den Hartlegierungen Biegebruchfestigkeiten überCobalt tungsten carbide. the flexural strength of the hard alloys

Die Kobalt-Wolframcarbid-Legierungen enthalten 300 kg/mm2 ohne Notwendigkeit einer Kaltverfor-The cobalt-tungsten carbide alloys contain 300 kg / mm 2 without the need for cold forming

neben 30 bis 60 % Kobalt als Rest Wolframcarbid. Sie 20 mung erzielbar sind. Bei solchen Biegebruchfestig-besides 30 to 60% cobalt, the remainder is tungsten carbide. You can achieve 20 mung. With such flexural strength

besitzen ein Grundgefüge aus Kobalt, das in fester keiten lassen sich ohne weiteres Zugfestigkeiten überhave a basic structure made of cobalt, which can easily be used in terms of tensile strengths

Lösung etwas Wolfram und auch etwas Kohlenstoff 140 kg/mm2 erwarten. Tatsächlich zeigt auch die Le- ä Solution expect some tungsten and also some carbon 140 kg / mm 2. In fact, the le ä

enthält. In diesem Grundgefüge ist eine Phase aus gierung Nr. 40 eine Zugfestigkeit von etwa 148 kg/mma "contains. In this basic structure, a phase made of alloy no. 40 has a tensile strength of about 148 kg / mm a "

Wolframkarbid verteilt, und zwar bei Anwendung des im warmgewalzten Zustand, eine Zugfestigkeit vonTungsten carbide distributed, and that when used in the hot-rolled condition, a tensile strength of

erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in einer 25 etwa 167 kg/mm2 nach dem Warmwalzen mit an-manufacturing process according to the invention in a 25 about 167 kg / mm 2 after hot rolling with other

sehr feinen und gleichförmigen Verteilung, wobei die schließendem Altern und schließlich eine Zugfestigkeitvery fine and uniform distribution, with the closing aging and finally a tensile strength

Größe der Wolframcarbid-Körnchen etwa im Bereich von etwa 181 kg/mm2 nach dem Kaltwalzen,Size of the tungsten carbide grains approximately in the range of about 181 kg / mm 2 after cold rolling,

zwischen 0,5 bis 3 μηι liegt, in einigen (weniger bevor- Die Zahlenwerte des vorangehenden Absatzes be-between 0.5 and 3 μηι, in some (less preferred- The numerical values in the preceding paragraph are

zugten) Fällen aber auch einen Wert bis zu weniger als ziehen sich in erster Linie auf die Legierung Nr. 40However, a value down to less than primarily applies to alloy No. 40

5 μΐη erreichen kann. 3° sowie die (ähnlich aufgebaute) Legierung Nr. 41. Aber5 μΐη can reach. 3 ° as well as the (similarly structured) alloy No. 41. But

Wolframcarbid setzt sich aus 6,12 % Kohlenstoff auch bei der Legierung Nr. 42 treten Biegebruchfestig-Tungsten carbide is made up of 6.12% carbon, even with alloy no.42.

und 93,88 % Wolfram zusammen. Dementsprechend keiten von 300 kg/mm2 auf, so daß entsprechend fürand 93.88% tungsten combined. Accordingly, speeds of 300 kg / mm 2 , so that accordingly for

besitzen die hier betrachteten Legierungen bei einem diese Legierung Zugfestigkeiten über 140 kg/mm2 zuthe alloys considered here have tensile strengths of over 140 kg / mm 2 for one of these alloys

Kobaltgehalt von 30 bis 60% und einem Gehalt an erwarten sind. Tatsächlich wurde auch bei der Legie-Cobalt content of 30 to 60% and a content of are expected. In fact, the alloy

Wolframcarbid von 70 bis 40% einen Wolframgehalt 35 rung Nr. 42 im warmgewalzten Zustand eine Zug-Tungsten carbide of 70 to 40% a tungsten content 35 tion No. 42 in the hot-rolled condition a tensile

von 65,8 bis 37,6% und einen Kohlenstoffgehalt von festigkeit von 152 kg/mm2 gemessen. Nahezu diemeasured from 65.8 to 37.6% and a carbon content of strength of 152 kg / mm 2. Almost that

4,2 bis 2,4%. Innerhalb dieser Grenzen entsprechen die gleiche Größenordnung für die Zugfestigkeit ergab4.2 to 2.4%. Within these limits correspond to the same order of magnitude revealed for the tensile strength

Anteile an Wolfram und Kohlenstoff weitgehend der sich bei der ähnlich aufgebauten Legierung Nr. 44.The proportions of tungsten and carbon are largely the same as in alloy No. 44, which has a similar structure.

stöchiometrischen Zusammensetzung von Wolfram- Abschließend sei auf eine nähere Erläuterung derstoichiometric composition of tungsten- Finally, refer to a more detailed explanation of the

carbid (WC). Geringere Schwankungen in der Nähe 40 Hartlegierungen gemäß der Tabelle 1D übergegangen,carbide (WC). Smaller fluctuations in the vicinity of 40 hard alloys according to Table 1D passed over,

der stöchiometrischen Zusammensetzung sind dabei in die auf der Basis Eisen aufgebaut sind. Diese Legie-the stoichiometric composition are based on iron. This alloy

Hinsicht auf den relativ hohen Kobaltgehalt durchaus rungen werden vorzugsweise nach der PreßverdichtungWith regard to the relatively high cobalt content, stanchions are preferably made after compression molding

tolerierbar. (gemäß dem vorangehand beschriebenen erfindungs-tolerable. (according to the invention described above

Die erfindungsgemäße Herstellung der Kobalt- gemäßen Verfahren) noch einer üblichen Nachbehand- IThe production according to the invention of the cobalt-related process) and a customary aftertreatment I

Wolframcarbid-Legierungen kann dadurch erfolgen, 45 lung unterworfen, die ein Weichglühen, ein Verformen,Tungsten carbide alloys can be made by subjecting them to soft annealing, deformation,

daß beim ersten Aufschmelzen (also vor dem Zerstäu- ein Härten und ein anschließendes Tempern umfaßt,that during the first melting (i.e. before the atomization) includes hardening and subsequent tempering,

bungsprozeß) die Bestandteile in der Form der einzel- In der Tabelle 2 sind die Werte der Rockwell-C-exercise process) the components in the form of the individual In Table 2 the values of the Rockwell C-

nen Elemente miteinander vereinigt werden. Zweck- Härte einiger der auf Eisen basierten Hartlegierungenelements are united with one another. Purpose- hardness of some of the iron based hard alloys

mäßiger wird jedoch beim ersten Aufschmelzen Kobalt angegeben, und zwar zusammen mit den jeweils ange-however, cobalt is stated to be more moderate when it is melted for the first time, together with the

zusammen mit fertigem Wolframcarbid verwendet. 50 wendeten Nachbehandlungs-Bedingungen. Weiterhinused together with finished tungsten carbide. 50 applied post-treatment conditions. Farther

Die 30 bis etwa 40 % Kobalt enthaltenden Kobalt- gibt die Tabelle 3 für einige solcher auf Eisen basierterThe cobalt containing 30 to about 40% cobalt is given in Table 3 for some of those based on iron

Wolframcarbid-Legierungen zeigen eine gute Schlag- Hartlegierungen die Werte der Biegebruchfestigkeit beiTungsten carbide alloys show good impact hard alloys with the values of flexural strength

festigkeit und eine hohe Verschleißbeständigkeit, sie Zimmertemperatur wieder.strength and high wear resistance, you room temperature again.

sind daher außerordentlich geeignet als Werkzeug- Von den in den Tabellen 2 und 3 aufgeführten Le-Legierungen bzw. als Matrizen-Material. Dagegen 55 gierungen wurde die Legierung Nr. 16, die 5 % V und sind die mehr duktilen Kobalt-Wolframcarbid-Legie- 1,8% C enthält, experimentell in einem Schneid-Test rungen mit einem höheren Kobaltgehalt (von z. B. 50 untersucht. Aus dem Material dieser Legierung wurde bis 60%) in besonders hohem Maße als kochfeste ein Schneidwerkzeug hergestellt, das zum Schneiden Konstruktionswerkstoffe verwendbar. Beispielsweise eines Stahls vom Typ AISI4340, der abgeschreckt und weist eine erfindungsgemäß hergestellte Legierung aus 60 auf eine Brinellhärte von 352 kg/mm2 getempert 50 % Co und 50 % WC eine Biegebruchfestigkeit von worden war, benutzt wurde. Dabei ergab sich für das 274 kg/mm2 auf. Schneidwerkzeug gegenüber einem solchen aus hanin allen Fällen der Kobalt-Wolframcarbid-Legie- delsüblichen M-2-Stahl eine längere Lebensdauer, die rungen ergibt sich bei Verwendung des erfindungs- bei einer Schneidgeschwindigkeit (Schnittgeschwindiggemäßen Herstellungsverfahrens eine feine und gleich- 65 keit) von 21 m pro Minute 49 Minuten (gegen 30 Miförmig verteilte Wolframcarbid-Phase. Durch das nuten beim M-2-Stahl) und bei einer Schneidgeschwinrasche Abschrecken der flüssigen Teilchen unmittelbar digkeit von ungefähr 30 m pro Minute 14,5 Minuten nach der Zerstäubung bleiben, relativ gesehen, ver- (gegen 10 Minuten beim M-2-Stahl) betrug. Gleich-are therefore extremely suitable as tool materials from the Le alloys listed in Tables 2 and 3 or as matrix materials. On the other hand, alloy No. 16, which contains 5% V and the more ductile cobalt-tungsten carbide alloys 1.8% C, was tested experimentally in a cutting test with a higher cobalt content (e.g. 50 From the material of this alloy, up to 60%) was manufactured to a particularly high degree as a boil-proof cutting tool that can be used for cutting construction materials. For example, a steel of the type AISI4340, which has been quenched and has an alloy of 60 produced according to the invention, tempered to a Brinell hardness of 352 kg / mm 2, 50% Co and 50% WC a flexural strength of was used. This resulted in 274 kg / mm 2 . Cutting tool has a longer service life compared to a M-2 steel that is customary in all cases of cobalt-tungsten carbide-alloy steel m per minute 49 minutes (against 30 Miformly distributed tungsten carbide phase. Through the grooving in M-2 steel) and with a cutting speed quenching of the liquid particles immediately time of about 30 m per minute 14.5 minutes after atomization, relative seen, ver (about 10 minutes in the case of M-2 steel). Same-

15 1615 16

falls zeigte das Schneidwerkzeug aus der Legierung der Legierung RC-70 nur 4 Minuten beträgt. Bei einerif showed the RC-70 alloy cutting tool is only 4 minutes. At a

Nr. 16 bei einer Schneidgeschwindigkeit von ungefähr Schneidgeschwindigkeit von 15 m pro Minute beträgtNo. 16 at a cutting speed of approximately 15 meters per minute

30 m pro Minute eine längere Lebensdauer als ein der Unterschied in der Lebensdauer 39 Minuten gegen30 m per minute a longer service life than a 39 minute difference in service life

solches aus handelsüblichem Τ-15-Stahl (4,5 Minuten 10 Minuten,
gegen 11,5 Minuten). 5 F i g. 8 zeigt ebenfalls die Ergebnisse eines Dreh-
those made of commercially available Τ-15 steel (4.5 minutes 10 minutes,
around 11.5 minutes). 5 F i g. 8 also shows the results of a turning

Die wesentlichen Vorteile der Legierung Nr. 16 ge- bank-Tests. Dort ist ein Schneidwerkzeug aus der Legenüber einem handelsüblichen M-2-Stahl lassen sich gierung Nr. 25 mit zwei Vergleichswerkzeugen aus besonders deutlich aus einem Vergleich der F i g. 3 handelsüblichen Stählen verglichen, wobei in allen und 4 mit der F i g. 5 erkennen. Die in F i g. 3 und Fällen als Werkstück ein Stahl vom Typ AISI 4340 4 wiedergegebenen Schliffbilder zeigen, daß bei der io mit einer Rockwell-C-Härte von 38 bis 40 diente. Bei Legierung Nr. 16 eine sehr feine, in dem Grundgefüge einer Schneidgeschwindigkeit von 30 m pro Minute gleichmäßig verteilte Carbidphase vorhanden ist und beispielsweise ist die Lebensdauer der Legierung 25 daß auch das Grundgefüge selbst sehr feinkörnig auf- doppelt so groß wie die Lebensdauer der handelsübligebaut ist. Die Carbidphase besitzt eine Korngröße chen Schnelldrehstähle RC-70 bzw. M-I (nämlich bis zu weniger als 3 μπι, und die Korngröße des Grund- 15 22 Minuten gegen 10 Minuten),
gefüges reicht bis zu 5 μπι. Im Gegensatz dazu zeigt Die meisten der in Tabelle ID aufgeführten Hartein handelsüblicher M-2-Stahl, wie aus dem in F i g. 5 Legierungen sind solche mit stark erhöhter Carbidwiedergegebenen Schliffbild ersichtlich ist, im Grund- phase, bei denen eine entsprechende Menge von gefüge eine Korngröße von mehr als 10 μπι. Außer- Kohlenstoff zusammen mit dem günstigsten carbiddem ist die Carbidphase nicht gleichmäßig im Grund- 20 bildenden Element, nämlich Vanadium, den übrigen ψ gsfüge verteilt und weist ebenfalls eine verhältnismäßig Legierungsbestandteilen zugesetzt wurde, so daß sich große Korngröße auf. eine Carbidphase in Form von Vanadiumcarbid aus-
The main advantages of alloy no. 16 bank tests. There is a cutting tool from the file over a commercially available M-2 steel, alloy No. 25 with two comparison tools can be seen particularly clearly from a comparison of FIGS. 3 commercially available steels compared, in all and 4 with the F i g. 5 recognize. The in F i g. 3 and cases a steel of the type AISI 4340 as a workpiece. 4 reproduced micrographs show that the io with a Rockwell C hardness of 38 to 40 was used. Alloy No. 16 has a very fine carbide phase evenly distributed in the basic structure at a cutting speed of 30 m per minute and, for example, the service life of alloy 25 is that the basic structure itself is very fine-grained - twice as long as the service life of the commercially available ones . The carbide phase has a grain size of high-speed turning steels RC-70 or MI (namely up to less than 3 μm, and the grain size of the basic 15 22 minutes against 10 minutes),
structure extends up to 5 μm. In contrast, most of the hardnesses listed in Table ID show a commercially available M-2 steel such as that shown in FIG. 5 alloys are those with a highly increased carbide-reproduced micrograph, in the basic phase, in which a corresponding amount of structure has a grain size of more than 10 μm. Outside together with the carbon best carbiddem is the carbide does not uniformly forming the basic 20 element, namely vanadium, distributes the remaining ψ gsfüge and has also a relatively alloy components were added so that large grain size. a carbide phase in the form of vanadium carbide

Auch das in F i g. 6 wiedergegebene Schliff bild ver- bildet. Dabei sollte vorzugsweise, wie an sich beim anschaulicht den vorteilhaften Kornaufbau der erfin- Zusatz von Kohlenstoff und Vanadium zu Schnelldungsgemäß hergestellten Legierungen. F i g. 6 zeigt 25 drehstäben bekannt, das Verhältnis von Kohlenstoff in fünfhundertfacher Vergrößerung (also im kleineren zu Vanadium ungefähr 1 : 4 betragen.
Maßstab als die mit zweitausendfacher Vergrößerung In einigen weiteren der in Tabelle 1D aufgeführten wiedergegebenen F i g. 3 bis 5) den Kornaufbau der Legierungen ist der Anteil der Carbidphase noch durch Legierung Nr. 32, und zwar bei einer Probe, die er- die Bildung anderer Carbide — zusätzlich zu Vanafindungsgemäß hergestellt und anschließend geglüht 30 diumcarbid — vergrößert worden,
worden ist. Die feine Carbidphase und ihre gleich- Die carbidbildenden Elemente finden sich nicht nur förmige Verteilung in dem Grundgefüge sind ohne in der Carbidphase an, sondern teilen sich zwischen weiteres zu erkennen. der Carbidphase und dem Eisen-Grundgefüge auf.
Also that in FIG. 6 reproduced micrograph. The advantageous grain structure of the inven- addition of carbon and vanadium to alloys produced in accordance with the fast method should preferably be used, as in the case of the illustrative. F i g. 6 shows 25 rotating bars known, the ratio of carbon in five hundred times magnification (i.e. in the smaller to vanadium approximately 1: 4.
Scale than that with two thousand times magnification. In some more of the figures shown in Table 1D. 3 to 5) the grain structure of the alloys, the proportion of the carbide phase is still increased by alloy no. 32, namely in a sample that allows the formation of other carbides - in addition to vanadium carbide produced according to the invention and then annealed - was increased,
has been. The fine carbide phase and its identical The carbide-forming elements are not only found in the form of a distribution in the basic structure without being in the carbide phase, but also divide between others. the carbide phase and the iron matrix.

Zur weiteren Prüfung wurde aus der Legierung Dadurch ist es außerordentlich schwierig, und oftmals Nr. 32 ein Spiralbohrer von 6,35 mm Durchmesser 35 sogar unmöglich, das exakte Verhältnis vorherzubehergestellt. Zugleich wurde aus handelsüblichen RC-70 stimmen, in dem der Kohlenstoff und die carbidbilden-Stahl, dem besten z. Z. im Handel erhältlichen Schnell- den Elemente der Legierung zugesetzt werden müssen, drehstahl, ein Vergleichsbohrer von gleicher geome- Bei den in Tabelle 1D aufgeführten Legierungen betrischer Beschaffenheit hergestellt. Mit beiden Bohrern trägt der maximale Kohlenstoffgehalt 3,4 % und allwurden sodann in einen Werkstoff vom Typ AISI4340, 40 gemein liegt der Kohlenstoffgehalt im Bereich zwider abgeschreckt und auf eine Rockwell-C-Härte von sehen 0,6 bis 4,0 %. Damit ist das bevorzugte Verhält-37 getempert worden war, Bohrlöcher eingebohrt. Mit nis von Kohlenstoff zu Vanadium (bzw. den übrigen dem Bohrer aus der Legierung Nr. 32 konnten 29 Lö- carbidbildenden Elementen) nicht in allen Fällen ercher gebohrt werden, während mit dem Bohrer aus reicht. Sichergestellt ist jedoch, daß sich ein Teil des dem RC-70 Stahl nur 17 Löcher gebohrt werden 45 Kohlenstoffs mit den carbidbildenden Elementen zu konnten. Danach trat eine so starke Kantenabnutzung einer harten Carbidphase verbindet, und daß ein wei- und auch ein erhebliches Kantenabsplittern auf, so daß terer Teil des Kohlenstoffs in das Eisen-Grundgefüge weitere Bohrungen mit diesem Material nicht mehr vor- übergeht. Dadurch wird das Eisen-Grundgefüge härtgenommen werden konnten. Demgegenüber zeigte die bar und wird dabei durch übliche Härteverfahren auf Legierung Nr. 32 auch nach dem Ausbohren von 50 eine Rockwell-C-Härte von mindestens 60 gebracht. 29 Löchern noch keinerlei Splittern oder Bruch an den Starke Überschüsse an Kohlenstoff (über den zu den Kanten, was seine Zähigkeit beweist. vorgenannten Zwecken verbrauchten Kohlenstoff hin-This makes it extremely difficult, and often times, to test the alloy further No. 32 a twist drill of 6.35 mm diameter 35 even impossible to establish the exact ratio beforehand. At the same time it was cast from commercially available RC-70, in which the carbon and the carbide-forming steel, the best z. Currently commercially available quick- must be added to the elements of the alloy, lathe steel, a comparative drill bit of the same geome- In the alloys listed in Table 1D it is more important Texture established. With both drills, the maximum carbon content is 3.4% and all were then in a material of the type AISI4340, 40 common the carbon content is in the range of two quenched and seen to a Rockwell C hardness of 0.6-4.0%. So the preferred ratio is -37 had been annealed, drilled holes. With nis from carbon to vanadium (or the rest The drill made from alloy no. 32 could not get 29 carbide-forming elements) in all cases be drilled while with the drill is sufficient. However, it is certain that part of the Only 17 holes are drilled in the RC-70 steel to 45 carbon with the carbide-forming elements could. Then there was such a strong edge wear of a hard carbide phase that a hard carbide phase and also significant edge chipping, so that the lower part of the carbon in the iron matrix further drilling with this material no longer passes. This hardens the basic iron structure could become. In contrast, the bar showed and is thereby made up by the usual hardening process Alloy No. 32 brought a Rockwell C hardness of at least 60 even after boring out 50. 29 holes still have no splinters or fractures to the strong excess of carbon (over the to the Edges, which proves its toughness. carbon consumed for the aforementioned purposes

Auch die F i g. 7 und 8 veranschaulichen die Über- aus) können entweder zur Bildung weiterer Carbidlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Legie- phasen führen oder aber dazu, daß nach der Wärmerungen gegenüber den vergleichbaren bekannten Le- 55 behandlung übermäßig viel Austenit im Grundgefüge gierungen. zurückbleibt. Beides mag unerwünscht sein.The F i g. 7 and 8 illustrate the over- all) can either lead to the formation of further carbide inferiority of the alloy phases produced according to the invention lead or else to the fact that after the heating Compared to the comparable known Le treatment, there is an excessive amount of austenite in the basic structure alloys. remains behind. Both may be undesirable.

F i g. 7 zeigt graphisch die Ergebnisse eines Dreh- Die Konzentrationen an Wolfram und Molybdän bank-Tests für ein aus der Legierung Nr. 32 herge- sind in den hier betrachteten, erfindungsgemäß hergestelltes Werkzeug im Vergleich zu drei aus handeis- stellten Hartlegierungen auf Eisenbasis so aufeinander üblichen Stählen hergestellten Vergleichswerkzeugen. 60 bezogen, daß der Gesamtgehalt an Molybdän plus dem Als Werkstück wurde dabei in allen Fällen ein Stahl halben Gehalt an Wolfram größer als 4 % aber geringer vom Typ AISI 4340 mit einer Rockwell-C-Härte von als 15 % ist. Der Molybdängehalt schwankt dabei von 50 bis 52 bearbeitet. Es zeigte sich, daß die Legierung 0 bis 10% und der Wolframgehalt von 0 bis 20%. Bei Nr. 32 der derzeit besten Legierung, nämlich der Le- großem Wolframgehalt ist kein oder nur ein geringer gierung RC-70, weit überlegen ist. Beispielsweise be- 65 Anteil an Molybdän in den Legierungen enthalten. Auf sitzt bei einer Schneidgeschwindigkeit von 18 m pro der anderen Seite kann ein hoher Gehalt an Molybdän Minute die Legierung 32 eine Lebensdauer von 17 Mi- dazu führen, überhaupt kein Wolfram den Legierungen nuten, während im Vergleich dazu die Lebensdauer zuzufügen.F i g. 7 graphically shows the results of a rotary The concentrations of tungsten and molybdenum bank tests for an alloy no. 32 made in accordance with the present invention Tool compared to three hand-made hard alloys based on iron so one on top of the other comparison tools made from common steels. 60 based that the total content of molybdenum plus the As a workpiece, a steel half the tungsten content was greater than 4% but less in all cases is of the AISI 4340 type with a Rockwell C hardness greater than 15%. The molybdenum content fluctuates from 50 to 52 edited. It was found that the alloy was 0-10% and the tungsten content was 0-20%. at No. 32 of the currently best alloy, namely the L-high tungsten content is little or no alloy RC-70, is far superior. For example, the alloys contain a proportion of molybdenum. on sitting at a cutting speed of 18 m per the other side can have a high molybdenum content Minute the alloy 32 lead to a service life of 17 mi, no tungsten at all to the alloys utes while adding the service life in comparison.

Der Chromgehalt der Legierungen beträgt 2,5 und Falls ein größerer Oxidationswiderstand erwünscht ist, nähert sich dabei der Chromgehalt dem oberen Ende des vorgenannten Bereichs.The chromium content of the alloys is 2.5 and if greater oxidation resistance is desired is, the chromium content approaches the upper end of the aforementioned range.

Kobalt ist bei den Legierungen ein fakultativer Zusatz. Dieses Element wirkt verfestigend auf die feste Lösung der einzelnen Legierungsbestandteile ineinander. Sein Zusatz führt insbesondere zu einer verbesserten Festigkeit bei erhöhten TemperaturenCobalt is an optional addition to the alloys. This element has a solidifying effect on the solid Solution of the individual alloy components in one another. Its addition leads in particular to an improved Strength at elevated temperatures

Temperaturen unterhalb von 9200C härten, während die handelsüblichen Schnelldrehstähle zur Härtung Temperaturen von beträchtlich mehr als HOO0C benötigen, wenn sie auf eine Rockwell-C-Härte von 70 gebracht werden sollen. Die niedrigeren Härtungstemperaturen führen zu dem Vorteil der verminderten Zunderbildung.Cure temperatures below 920 0 C, while the commercially available high-speed turning tools for curing temperatures considerably require more than HOO 0 C if they are to be brought to a Rockwell C hardness of 70th The lower hardening temperatures lead to the advantage of reduced scale formation.

Zu den in Tabelle 4 wiedergegebenen Werten sei noch nachgetragen, daß eine bei 10100C geglühte,In addition to the values given in Table 4, it should be added that an annealed at 1010 0 C,

Vanadium ist bei den Legierungen das wichtigste io dann abgeschreckte und dann zweimal bei 496° C ge-Vanadium is the most important alloys, then quenched and then tempered twice at 496 ° C.

carbidbildende Element. Es kann ganz oder teilweise durch die ebenfalls stark carbidbildenden Elemente Titan, Niob, Tantal, Zirkonium und Hafnium ersetzt werden. Die Verwendung dieser anderen Carbidbildner, einzeln oder in Kombination miteinander, ist fakultativ. Bei ihrer Verwendung liegt der Vanadiumgehalt im Bereich von 0 bis 12,2% und der Gehalt an Ti, Nb, Ta, Zr und/oder Hf im Bereich von 0 bis 5 %, mit der zusätzlichen Forderung, daß der Gesamtgehalt temperte Probe (trotz eines Risses) eine Rockwell-C-Härte von 71 und eine Bruchfestigkeit von etwa 15 kg/mm2 zeigte. Als Vickers-Wert ausgedrückt besaß diese Probe eine Härte von mehr als 1100, und ihre Rockwell-A-Härte betrug ungefähr 88.carbide-forming element. It can be completely or partially replaced by the also strongly carbide-forming elements titanium, niobium, tantalum, zirconium and hafnium. The use of these other carbide formers, individually or in combination with one another, is optional. When they are used, the vanadium content is in the range from 0 to 12.2% and the content of Ti, Nb, Ta, Zr and / or Hf in the range from 0 to 5%, with the additional requirement that the total content of the tempered sample (despite of a crack) showed a Rockwell C hardness of 71 and a breaking strength of about 15 kg / mm 2. In terms of Vickers value, this sample had a hardness of more than 1,100 and its Rockwell A hardness was about 88.

Weiterhin besitzt die Legierung Nr. 36 eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit. Bei der Behandlung einer Probe dieser Legierung im Vergleich zu einer Probe des handelsüblichen Schnelldrehstahls vomIn addition, alloy No. 36 is excellent in oxidation resistance. In the treatment a sample of this alloy compared to a sample of the commercial high-speed steel from

an Vanadium und den anderen Carbidbildnern min- 20 Typ RC-70, also des besten derzeit zur Verfugung ste-of vanadium and the other carbide formers at least 20 type RC-70, i.e. the best currently available

destens 0,8% und nicht mehr als 12,2% beträgt.is at least 0.8% and not more than 12.2%.

Die für die hier betrachteten Legierungen auf der Basis von Eisen noch zweckmäßige, sich an die Preßverdichtung anschließende Nachbehandlung in der für Werkzeugstähle üblichen Weise besteht in der ersten Stufe aus einem Weichglühen bei Temperaturen zwischen 815 und 8700C, gefolgt von einem langsamen Abkühlen, z. B. in einem Ofen. Dadurch wird das Material ausreichend weich, um es verformen zu können. Nach der Verformung wird das Material wieder in üblicher Weise gehärtet (»austenitisiert«), und zwar dadurch, daß es zunächst auf eine Temperatur von ungefähr 1150 bis 12100C erhitzt, dann ausreichend lange (bis sich eine adäquate »Lösung« der henden Schnelldrehstahls, in Luft bei erhöhter Temperatur ergaben sich die nachfolgenden Gewichtszunahmen: The post-treatment that is still useful for the iron-based alloys considered here and that follows press compaction in the manner customary for tool steels consists in the first stage of soft annealing at temperatures between 815 and 870 ° C., followed by slow cooling, e.g. . B. in an oven. This makes the material sufficiently soft to be able to deform. After molding, the material is cured again in a conventional manner ( "austenitizing"), namely in that it is first heated to a temperature of about 1150-1210 0 C, then a sufficient time (until an adequate "solution" of the Henden high speed steel , in air at elevated temperature the following weight gains resulted:

Materialmaterial

Gewichtszunahme in mg/cm2 Weight increase in mg / cm 2

168 h bei
etwa 6500C
168 h at
about 650 0 C

24 h bei
etwa 730°
24 h at
about 730 °

4 h bei
etwa 8150C
4 h at
about 815 0 C

RC-70
Legierung 36
RC-70
Alloy 36

28,4
1,7
28.4
1.7

5,55.5

42 442 4th

Schließlich wurde auch noch die Schnitthaltigkeit der Legierung Nr. 36 an einem Stahl vom Typ AISIFinally, the edge retention of alloy No. 36 on an AISI steel

Carbide in dem Grundgefüge ergeben hat) auf dieser 35 4340 mit einer Rockwell-C-Härte von 42 untersucht. Temperatur gehalten und sodann rasch durch Ein- Die Lebensdauer eines entsprechenden Werkzeugs betauchen in öl oder durch Abkühlung an Luft abge- trug bei einer Schneidgeschwindigkeit von 18 m pro schreckt wird. Nach dem Abschrecken wird das Mate- Minute etwa 28 Minuten, bei einer Schneidgeschwinrial dann durch ein- bis zweistündiges Erhitzen auf digkeit von 24 m pro Minute etwa 12 Minuten und Temperaturen in der Nähe von 510 bis 6000C getem- 4° bei einer Schneidgeschwindigkeit voi 33 m pro Mipert. Dieses Tempern kann dabei zwei- oder dreimal
durchgeführt werden (mit jeweils einer Abkühlung auf
Zimmertemperatur zwischen den aufeinanderfolgenden
Tempervorgängen), um dem Material eine zusätzliche
Zähigkeit zu verleihen.
Carbide in the basic structure) was examined on this 35 4340 with a Rockwell C hardness of 42. The service life of a corresponding tool is dipped in oil or by cooling in air at a cutting speed of 18 m per quench. After quenching, the Mate minute is about 28 minutes, at a Schneidgeschwinrial then through a single speed of 24 m up to two hours heating at per minute about 12 minutes and temperatures near 510-600 0C getem- 4 ° at a cutting speed of 33 m per mipert. This annealing can be done two or three times
be carried out (with one cooling down each time
Room temperature between consecutive
Annealing processes) to give the material an additional
To give toughness.

Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß während des Glühens, des Härtens und auch des Temperas das Material nicht auf solche Temperaturen erhitzt wird, bei denen eine unzulässige Vergröberung oder Agglomeration der Carbidphase eintreten kann.It should also be pointed out that during annealing, hardening and also tempera the Material is not heated to such temperatures that an impermissible coarsening or agglomeration the carbide phase can occur.

Besonders sei noch auf die Eigenschaften des Materials Nr. 36 (als Beispiel für einen hochlegierten Stahl) eingegangen. Dieses Material wird zweckmäßig bei einer Temperatur von ungefähr 11800C erfindungsnute etwa 15 Minuten.The properties of material no. 36 (as an example of a high-alloy steel) should be discussed in particular. This material is expediently according to the invention at a temperature of about 1180 0 C for about 15 minutes.

Tabelle IATable IA

Zusammensetzung der erfindungsgemäß hergestellten Hartlegierungen des Typs Kobalt-Kobalt-Chrom-Wolframcarbid (In allen Fällen einschließlich der üblichen Verunreinigungen).Composition of the hard alloys of the cobalt-cobalt-chromium-tungsten carbide type produced according to the invention (In all cases including the usual impurities).

Legierung Nr.Alloy no.

Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent
(Rest jeweils Kobalt)
Chemical composition in percent by weight
(Remainder each cobalt)

5555

26 34 3526 34 35

gemäß preßverdichtet. Trotz seines hohen Gehaltes an Legierungsbestandteilen läßt sich das Pulver leicht schmieden und zu einer etwa 3,8 mm starken Platte auswalzen, ohne daß sich an den Kanten wesentliche Brüche zeigen. Das Carbidvolumen ist relativ hoch, und die Größe der Carbidteilchen liegt unter 3 μΐη (nach 60 Verdichtung bei 11800C).compressed according to. In spite of its high content of alloy components, the powder can easily be forged and rolled out into a sheet about 3.8 mm thick without any significant breaks at the edges. The carbide volume is relatively high, and the size of the carbide particles is less than 3 μΐη (after 60 compression at 1180 0 C).

Die Rockwell-C-Härte der Legierung Nr. 36 (sowie aller ähnlich zusammengesetzter Legierungen) liegt oberhalb 70, d. h. oberhalb der oberen Härtegrenze, die bislang für die handelsüblichen Schnelldrehstähle 65 oder Matrizenstähle bekanntgeworden ist. Darüber hinaus läßt sich die Legierung Nr. 36, wie sich in einzelnen aus der Tabelle 4 entnehmen läßt, bereits bei »Tantung - G« — eine handelsüblicheThe Rockwell C hardness of alloy No. 36 (as well as all alloys with a similar composition) is above 70, i.e. H. above the upper hardness limit, which was previously available for commercial high-speed steels 65 or die steels has become known. In addition, alloy No. 36, as can be seen in individual from Table 4, already with "Tantung - G" - a commercially available one

Legierung mit ungefährAlloy with approximately

30% Cr 15% W 2,5% C30% Cr 15% W 2.5% C

»Tantung - 144« — eine handelsübliche"Tantung - 144" - a commercially available one

Legierung ähnlich Nr. 7Alloy similar to No. 7

17,5% W 35,45% Cr 2,05% C17.5% W 35.45% Cr 2.05% C

17,5% W 35% Cr 2,5% C17.5% W 35% Cr 2.5% C

10% W 7,5% Mo 35% Cr 2,5% C10% W 7.5% Mo 35% Cr 2.5% C

32% Cr 17% W 3% Fe 2,5% Ni32% Cr 17% W 3% Fe 2.5% Ni

2,5% C2.5% C

16,5% W 3% Mo 31% Cr 2,9% Fe16.5% W 3% Mo 31% Cr 2.9% Fe

2,4% Ni 2,4% C2.4% Ni 2.4% C

17% W 35% Cr 3% C17% W 35% Cr 3% C

10% W 35% Cr 5% Mo 2,5% C10% W 35% Cr 5% Mo 2.5% C

15% W 35% Cr 4% Nb 2,5% C15% W 35% Cr 4% Nb 2.5% C

27,5% W 25% Cr 2,5% C27.5% W 25% Cr 2.5% C

38,5% W 14% Cr 2,5% C38.5% W 14% Cr 2.5% C

Tabelle IBTable IB

Tabelle ID (Fortsetzung)Table ID (continued)

Zusammensetzung der erfindungsgemäß hergestellten Hartlegierungen des Typs Kobalt-Wolframcarbid (In allen Fällen einschließlich der üblichen Verunreinigungen). Composition of the hard alloys of the cobalt-tungsten carbide type produced according to the invention (In all cases including the usual impurities).

Legie- Ccemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent rung Nr. (Rest jeweils Esen)Alloy-chemical composition in percent by weight No. (remainder in each case Esen)

Legie- Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent run/? Nr.Alloy Chemical composition in percent by weight run /? No.

50% WC
47% W
56,4% W
50% toilet
47% W
56.4% W

50% Co
50% Co
40% Co
50% Co
50% Co
40% Co

3% C 3,6% C3% C, 3.6% C

Tabelle ICTable IC

Zusammensetzung der erfindungsgemäß hergestellten Hartlegierungen auf der Basis Nickel (In allen Fällen einschließlich der üblichen Verunreinigungen).Composition of the hard alloys produced according to the invention based on nickel (in all cases including the usual impurities).

Legie- Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent rung Nr. (Rest jeweils Nickel)Alloy Chemical composition in percent by weight No. (remainder in each case nickel)

40 12,5% W 10% Co 10% Cr 3% Ti 1,5% Al 1,25% C40 12.5% W 10% Co 10% Cr 3% Ti 1.5% Al 1.25% C

41 15% W 10% Co 15% Cr 3% Ti 1 5 % Al 2 / C41 15% W 10% Co 15% Cr 3% Ti 1 5% Al 2 / C

42 16,8% Co 20,75% Cr 5% Mo 3,25% Ti 3,72% Al 1%C42 16.8% Co 20.75% Cr 5% Mo 3.25% Ti 3.72% Al 1% C

43 14,4% W 9,6% Co 16,63% Cr 2,9% Ti 1,5% Al 2,49% C43 14.4% W 9.6% Co 16.63% Cr 2.9% Ti 1.5% Al 2.49% C

44 15,6% Co 26,5% Cr 4,6% Mo 3%Ti 3,43% Al 2% C44 15.6% Co 26.5% Cr 4.6% Mo 3% Ti 3.43% Al 2% C

21 Gleich Legierung Nr. 15, jedoch das Pulver21 Same as alloy no. 15, but the powder

in einer Wasserstoff-Atmosphäre behandelt und in evakuierte Behälter eingesiegelt. 22 6,5%W 4%Mo 4,5%Cr 5%Cotreated in a hydrogen atmosphere and sealed in evacuated containers. 22 6.5% W 4% Mo 4.5% Cr 5% Co

10% V 2,35% C10% V 2.35% C

23 6,5% W 4% Mo 4,5% Cr 5% Co 10% V 2 75% C23 6.5% W 4% Mo 4.5% Cr 5% Co 10% V 2 75% C

24 6,5% W 4% Mo 4,5% Cr 5% Co 10% V 3,15% C24 6.5% W 4% Mo 4.5% Cr 5% Co 10% V 3.15% C

25 2% W 8% Mo 4% Cr 8% Co 5% V 2% C25 2% W 8% Mo 4% Cr 8% Co 5% V 2% C

27 6,5°% W 4% Mo 4,5% Cr 5% Co27 6.5 °% W 4% Mo 4.5% Cr 5% Co

10 % V 3,4 % C10% V 3.4% C

28 6,5% W 4%°Mo 4,5% Cr 5% Co28 6.5% W 4% ° Mo 4.5% Cr 5% Co

6% V 4% Ti 3,4% C6% V 4% Ti 3.4% C

29 5% W 6% Mo 4% Cr 12% Co 8% V 3% C29 5% W 6% Mo 4% Cr 12% Co 8% V 3% C

30 4%W 5%Mo 15%Cr 8%Co 8%V 2,85 % C30 4% W 5% Mo 15% Cr 8% Co 8% V 2.85% C

31 8% W 9% Mo 6,5% Cr 18% Co 3,5% V 1,8% C31 8% W 9% Mo 6.5% Cr 18% Co 3.5% V 1.8% C

32 9% W 6% Mo 7% Cr 8% Co 8% V 2 5% C32 9% W 6% Mo 7% Cr 8% Co 8% V 2 5% C

33 8% W 5% Mo 12% Cr 15% Co33 8% W 5% Mo 12% Cr 15% Co

70/ γ 2 5% C
36 9% W 6%°Mo 20% Cr 27% Co 3% C
70 / γ 25% C
36 9% W 6% ° Mo 20% Cr 27% Co 3% C

(b) Unterscheidet sich von Nr. 16 nur durch die Größe der zerstäubten Teilchen.(b) Differs from No. 16 only in the size of the atomized particles.

40 Tabelle40 table

Tabelle IDTable ID

Rockwell-C-Härte für einige der in Tabelle 1D aufgeführten Hartlegierungen mit Basis EisenRockwell C hardness for some of the in Table 1D listed hard alloys based on iron

Zusammensetzung der erfindungsgemäß hergestellten Hartlegierungen auf der Basis Eisen (In allen Fällen 4S einschließlich der üblichen Verunreinigungen).Composition of the iron-based hard alloys produced according to the invention (in all cases 4S including the usual impurities).

Legie- Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent rung Nr. (Rest jeweils Eisen)Alloy Chemical composition in percent by weight No. (remainder in each case iron)

Legie- Härte- Härte Härte nach 2mal 2 h rung Nr. tempe- nach Tempern ratur ° C dem Abschrecken Alloy hardness hardness hardness after 2 times 2 h tion No. tempe- after tempering temperature ° C to quenching

538°C 565°C 582°C538 ° C 565 ° C 582 ° C

11 6%W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 1,25% C1.25% C 4,2% Mo 3,2%4.2% Mo 3.2% 4% Cr4% Cr 2% V2% V 0,8% C0.8% C VV 1,4% C1.4% C 1010 5555 1111th 6060 1515th 6g6g 1717th 11901190 67,867.8 62,062.0 62,962.9 61,961.9 22 6% W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 5% W5% W 4% Cr4% Cr 6% V6% V 1,1% c1.1% c 1,7% C1.7% C 12041204 68,668.6 63,863.8 64,164.1 63,263.2 33 6% W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 1,7% C1.7% C 5% Md5% Md 4% Cr4% Cr 9,1% V 1,5% C9.1% V 1.5% C %Cr 5,25% V% Cr 5.25% V 1,7% C1.7% C 1616 12181218 68,668.6 64,664.6 66,766.7 63,963.9 44th 6% W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 6%W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 12,2%12.2% 1,55% C1.55% C 12321232 66,066.0 64,064.0 65,065.0 64,064.0 1,8% C1.8% C 6% W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr 1,8% C1.8% C 11601160 63,763.7 61,161.1 63,363.3 60,060.0 55 5,5% W5.5% W 4,7% Mo 3,6'4.7% Mo 3.6 ' 6% W6% W 5% Mo5% Mon 4% Cr4% Cr Cr 4,7% VCr 4.7% V 1,8% C1.8% C 11771177 63,963.9 63,163.1 64,964.9 63,063.0 6%W6% W 5% Mo5% Mon 11901190 63,863.8 63,563.5 63,263.2 63,163.1 66th 6% W6% W 5% Mo5% Mon 5% V5% V 12041204 61,561.5 62,062.0 61,561.5 58,058.0 6%W6% W (b)(b) 5% V5% V 12041204 64,464.4 62.262.2 60,560.5 - 99 1,8% C1.8% C 5% V5% V 12321232 65.565.5 63,963.9 62,562.5 - 1010 5°/„ V 5 ° / " V 11771177 66,066.0 64,164.1 65,365.3 - 1111th 5%V5% V 11901190 64,664.6 - 67,067.0 - 1515th 5% V5% V 12041204 63,763.7 66,966.9 66,166.1 - 1616 11771177 64,364.3 66,966.9 67,067.0 - 1717th 11901190 62,162.1 - 67,067.0 - 12041204 60,860.8 66,566.5 66,866.8 -

Tabelle 2 (Fortsetzung)Table 2 (continued)

Legie- Härte- Härte nachAlloy hardness after hardness

rung Nr. Temperatur dem Ab-0C schreckention no. temperature to deter- 0 C

Härte nach 2mal 2 h TempernHardness after tempering twice for 2 hours

51O0C 524°C51O 0 C 524 ° C

538°C538 ° C

5650C565 0 C

2222nd 11901190 63,163.1 - 12181218 63,263.2 - 2323 11901190 68,168.1 - 12181218 68,868.8 - 2424 11901190 69,069.0 68,168.1 12181218 69,169.1 68,768.7 2525th 11901190 67,867.8 68,168.1 12181218 67,767.7 68,568.5 2727 11901190 7171 7171 12181218 7171 7070 2828 11901190 7171 7171 12181218 70,570.5 7171 2929 11491149 70,670.6 70 (496°)70 (496 °) 11771177 70,570.5 70 (496°)70 (496 °)

30 1149 64,4 65(496°) —30 1149 64.4 65 (496 °) -

1177 64,5 65(496°) —1177 64.5 65 (496 °) -

3131 10651065 68,268.2 7070 11211121 68,268.2 7070 11771177 67,567.5 70,570.5 12041204 66,466.4 70,570.5 3232 11771177 65,165.1 6868 12041204 6767 69,369.3 12321232 6767 6969 3333 10651065 64,664.6 66,466.4 11211121 65,165.1 66,866.8 11771177 65,165.1 67,867.8 12041204 65,065.0 67,167.1

62,862.8 61,861.8 - 61,061.0 66,166.1 65,065.0 67,167.1 64,164.1 67,267.2 - 69,069.0 - 67,567.5 - 68,768.7 - 7070 7171 - 7070 7171 - 69,5 (551°)69.5 (551 °) - 70,5 (510°)70.5 (510 °) - 70 (551°)70 (551 °) 64,5 (510°)64.5 (510 °) - 63,4(551°)63.4 (551 °) - 65 (510°)65 (510 °) - 69,5 (551°)69.5 (551 °) - 7070 - 7070 6969 70,570.5 67,067.0 - 67,067.0 -

Tabelle 3Table 3

Biegebruchfestigkeit (bei Zimmertemperatur) für einige der in Tabelle 1D aufgeführtenBending strength (at room temperature) for some of the ones listed in Table 1D

Hartlegierungen auf EisenbasisIron-based hard alloys

Legierungalloy Härte-TempeHardness tempe Temper-Tempering ZeitTime Härtehardness BiegebruchBending failure Nr.No. ratur °Ctemperature ° C Temperaturtemperature 0C h 0 C h RCRc festigkeit
kg/mm*
strength
kg / mm *
1616 11901190 565565 44th 66,066.0 263263 1616 11901190 565565 4 + 44 + 4 64,164.1 350350 1717th 11901190 565565 44th 64,864.8 254254 1717th 11901190 565565 4 + 24 + 2 67,167.1 244244 2525th 12181218 538538 2 + 22 + 2 7070 224224 2929 11771177 524524 2 + 22 + 2 70,570.5 222222 3030th 11771177 524524 2 + 22 + 2 6565 347347 3131 11771177 510510 2 + 22 + 2 71,571.5 197197

Tabelle 4Table 4

Rockwell-C-Härte der Legierung Nr. 36 (Tabelle ID)Rockwell C hardness of alloy No. 36 (Table ID)

(Fe mit 27 Co — 20 Cr — 9 W — 6 Mo — 3 C)(Fe with 27 Co - 20 Cr - 9 W - 6 Mo - 3 C)

Legierung Härte- Härte nach dem Härte nach 2mal 2 h TempernAlloy hardness-hardness after hardness after tempering twice for 2 hours

Nr. Temperatur 0C AbschreckenNo temperature 0 C quenching

4960C 510°C 524°C 551°C496 0 C 510 ° C 524 ° C 551 ° C

900900 6161 6363 - 61,561.5 927927 65,765.7 - 7171 - 955955 6767 7171 7171 982982 6767 - 7171 - 10101010 6767 71,571.5 - 7171 10381038 6666 70,570.5 - 7171 11501150 5858 6060 6060

6060

Tabelle 5Table 5

Biegebruchfestigkeit (bei Zimmertemperatur) für einige der in Tabelle IC aufgeführten Hartlegierungen mit Basis NickelBending strength (at room temperature) for some of the hard alloys listed in Table IC with a nickel base

Legierungalloy WarmgewalztHot rolled BiegebruchfestigkeitBending strength Nr.No. in kg/mm2 in kg / mm 2 100 h gealtert bei 733° CAged 100 h at 733 ° C 4040 304304 316316 4141 298298 283283 4242 276276 300300 4343 264264 248248 4444 245245 254254 Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

509544/136509544/136

Claims (1)

10 Patentansprüche:10 claims: 1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Hartlegierungen mit einer in dem Grundgefüge gleichförmig verteilten Carbidphase mit einer Carbidteilchengröße von durchweg weniger als 3 μηι und mit der Zusammensetzung1. Process for the powder metallurgical production of hard alloys with one in the Basic structure uniformly distributed carbide phase with a carbide particle size of throughout less than 3 μm and with the composition
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