DE1752655B2 - Verfahren zur waermebehandlung eines stahles mit wenigstens 8 % chrom, der fuer die herstellung von schneidwerkzeugen mit duenner schneidkante geeignet ist - Google Patents

Description

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Verschleißfestigkeit und hoher Härte, vorzugsweise aus diesem Gebiet in den Rest der Grundmasse dif-

von Rasierklingen, anzugeben, bei dera dem Stahl fundiert. Dieses Homogenisieren schreitet jfdocn

eine derart feinkörnige KarbidstruTctur gegeben wird, bei normalen Aiistenitirietun^ajra nur bis zu

daß die Härtungseigenschaften erheblich verbessert einem begrenzten Ausmaß fort, wodurcn sicn me z-u

werden ohne daß die Kaltverfonnungseigenschaften 5 sammensetzung der Grundmasse ändert, ua last aiie

in einem merldichen Grad schlechter werden. Legierungselemente die Temperatur herabsetzen bei

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß welcher sich Martensit zu büden beginnt, bilden die

das nach der Kaltverformung, dem Austenitisieren an Legierungselementen reichen ^Ge°^ie* ™^en,f

und Abschrecken zur Karbidausscheidung in ferriti- bei einer niedrigeren T^P^^-^ff^Stste

scher Matrix bei 600 bis 850° C geglühte Band durch « durch nach der Härtung einen hoheira .™*?™?J

Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 850 und von Restaustenit als der übrige Stahl. Diese trscnei-

1150⁰C und anschließende schnelle Abkühlung auf nung wird durch die Tatsache hervorgehoben dab

Raumtemperatur oder tiefere Temperaturen erneut die karbidbildenden Legierungselemente Jje Koölen-

eehärtetwird stoff aktivität verringern, indem der Kohlenstott in

Vorzugsweise wird die Karbidausscheidung bei .₅ diesen Gebieten ebenfalls angereichert wird una

650 bfc735°C vorgenommen. stark dazu beiträgt, den Prozentsatz von Restaustenit

Die Abkühlung zur Härtung kann im Anschluß an in diesen Gebieten zu erhöhen.

die Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 850 und In Stählen mit fein verteilt ausgeschiedenen Kar-

11SO⁰C nach vollzogener Karbidausscheiduns auf biden tritt die Karbidauflösung bei der Austenitisie-% bis-120° C erfolgen. " 20 rung schnell im Vergleich zu einem Material mit

Das Band kann im Anschluß an die Abkühlung grobkörnigen Karbiden ein. Darüber hinaus wcraen auf Raumtemperatur oder tiefere Temperatur auf die Diffusionswege in Stählen mit vielen und kleinen 100 bis ^75^C C angelassen werden, wobei die höhere Karbiden verringert im Vergleich zu einem Stahl mit Anlaßtemperatur vorzugsweise bei kurzen Anlaßzei- wenigen und großen Karbiden; als fcrgeDms weiuui ten und die niedrigere Temperatur bei langen Anlaß- 25 die Konzentrationsschwankungen in dem Matu ver-Triten (wenigstens 15 Minuten) angewendet wird. ringert. Ein Stahl mit fein verteilten ausgeschiedenen Nach der Karbidausscheidung kann das Band gege- Karbiden kann auf diese Weise schneller auf eine bcncnfalls unter Einschaltung von Zwischengluhung höhere Härte gehärtet werden, und die notwendige kaltverformt werden. Nach dem Anlassen kann die Auslenitisierungszeit ist kurzer. Da geringere κοη-Schneidkante durch Schleifen oder ein ähnliches Ver- 30 zentrationsschwankungen vorliegen, wird aucn ein fahren gebildet werden. Endprodukt mit beträchtlich höherer Harte nach der

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Härtung erzielt, als wenn ein auf herkömmliche besondere Struktur und eine hohe Härte des Stahl- Weise hergestelltes Material mit einer groben Karbidbandes erzie'.t. Hierdurch wird das Formen der struktur verwendet worden ist

Schneidkante durch Schleifen oder ähnliche Verfah- 35 Das erfindungsgemäße Verfahren kann aui eine ren erleichtert. Wenn die Schneidkante angeformt ist, Vielzahl von geeigneten, härtbaren Chromstahlen mit wird sie oft mit einer Schicht überzogen, welche die wenigstens 8 ■>/. Chrom angewandt werden, bs ist ein Rasiereigenschaften verbessert. Dies erfordert ein Kennzeichen der Stähle, wenn sie auf derart hohen Frhitzen auf eine Temperatur zwischen 150 und Temperaturen austenitisiert sind, daß P^ra*™™ *^Πε 400-C vorzugsweise zwischen 150 und 250^c C. 40 auftretenden Karbide aufgelöst werden und daß der Selbst wenn die Härte bei einer derartigen Erhitzung Stahl in dem darauffolgenden Abkühlen auf Zimmerctwas verringert wird, haben die Rasierklingen und temperatur oder darunter eine Struktur von wenigdie Werkzeuge mit Schneidkante, die femäß dem er- stens 20 ·Λ» Restaustenit hat und daß dieser Restaufindunesgemäß-en Verfahren hergestellt worden sind, stenit stabil ist.

eine höhere Endhärte als die auf herkömmliche 45 In der auf das Austenitisieren folgenden Warme-Weise hergestellten Rasierklingen und Werkzeuge behandlung soll der Stahl auf eine Temperatur unter mit Schneidkante der gleichen chemischen Zusam- der Temperatur für das Austenitisieren, d. h. unter mensetzung 850, jedoch über 600° C erhitzt und danach vorzugs-

Die Ursache für die günstigen Ergebnisse nach weise auf die Enddicke kalt gewalzt werden. Im Nordem erfindungsgemäßen Verfahren wird wahrschein- 50 malfall wird jedoch der Temperaturbereich fur diese Hch durch das Folgende erklärt. Wärmebehandlung zwischen 650 und 735 C ausge-

Bei der Härtung eines hochlegierten Chromstahles wählt.

wird die Struktur von Ferrit mit Karbiden zu Marten- Als Beispiele von Stahlanalysen d>e fur die Erf in-

sit und abhängig von der Grundstruktur und den dung geeignet sind, werden die folgenden Beispiele Härtungsbedingungen zu einem bestimmten Bell ag 55 aufgeführt, von Restaustenit umgeformt. Oft werden die Karbide

bei dem Erhitzen auf Austenitisierungstemperatur 1. C η h's 2«/

unvollkommen aufgelöst, so daß eine bestimmte Si υ ms t /0

Menge von Restkarbiden in dem gehärteten Mate- Mn a hU 17»/

rial gefunden wird. Beim Austenitisieren wird der 6o Cr * ^D'r '

Grad der Karbidauflösung teilweise durch die Tem- Mo υ ^ ^₀'⁰

peratur und die Zeit und teilweise durch die Karbid- W ^υ

struktur des Grundmaterials bestimmt. Die Karbide ,..,.· _x, _τ· _Ta Nb und Zr in der

sind reich an karbidbildenden Elementen, wie Chrom, Zusätzlich können V, Ti, Ta Nb und ώ-in der

Wolfram und Vanadium, und dies führt dazu, daß 65 Gesamtsumme von insgesamt 0 ™^s 2 (. 1and Cο cu bei der Karbidauflösung die Grundmasse nahe den Ni, Be, Al und Bin der ^Gesamts"^mme ™ⁿ _0/ ^mSJ* Karbiden reich an diesen Elementen wird. Beim Au- samt 0 bis 3 ·/. und vorzugsweise von 0 bis 2 Vo einstenitisieren werden die karbidbildenden Elemente geschlossen sein.

Der Rest ist Eisen mit den üblichen Verunreinigungen

η ι κ! η 7 ο/

η ι κ· η 7o/

Dis i3 /o

Der Rest ist Eisen mit den üblichen Verunrem,-^gungen-

^ό· ^. O 7 b s 1 5 o/°

^₁ ¹ g , . _1?' °

Zusätzlich ist Mo und/oder W eingeschlossen, wobei die Summe des Prozentsatzes an Mo und die Hälfte des Prozentsatzes an W 0,5 bis 1,5 Vo ist. Der Rest ist Eisen mit den üblichen Verunreinigungen,

Die Kurven in den Zeichnungen zeigen die Vickershärte (Belastung 0,5 kg) als Funktion der Härtungstemperatur für Stähle, die auf herkömmliche Weise (ausgezogene Kurven) bzw. erfindungsgemäß (strichpunktierte Kurven) behandelt wurden.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigten Kurven beziehen sich auf einen rostfreien martensitischen Stahl mit einer Zusammensetzung von 0,57 °/o C, 0,38 % Si, 0,39»/0 Mn, 14,1 °/o Cr und dem Rest Fe. Der Stahl ist als Band mit einer Dicke von ungefähr 0,10 mm von Temperaturen in dem Intervall von 1000 bis 1150⁰C mit einer Erhitzungszeit von einer Minute und der Abkühlung auf Raumtemperatur (Kurven 1 und 3) bzw. auf — 70° C (Kurven 2 und 4) gehärtet worden.

Die Kurven 1 und 2 zeigen die Härten, die bei dem früheren normalen Herstellungsverfahren erzielt werden, wenn ein warmgewalztes Band mit einer Dicke von ungefähr 3 mm nach Glühbehandlung in mehreren Stufen mit dazwischenliegenden Glühbehandlungen für die Rekristallisierung auf eine Enddicke von ungefähr 0,1 mm kalt gewalzt und danach gehärtet wurde. Alle Glühbehandlungen wurden in dem IntervaH von 700 bis 840^c C ausgeführt.

Die Kurven 3 und 4 zeigen, wie eine beträchtlich höhere Härte erreicht wurde, wenn ein warmgewalztes, 3 mm dickes Band erfindungsgemlß behandelt und dann gehärtet wurde.

Die die Erfindung kennzeichnende Behandlung, cL h. das Austenitisieren bei hoher Temperatur und eine darauffolgende Wärmebehandlung bei einer niedrigeren Temperatur, z. B. um 710° C, wurde ausgeführt, wenn die Dicke des Bandes ungefähr 0,2 mm betrug.

Wenn das Stahlband durch Walzen auf eine Dicke von ungefähr 0,1 mm endbearbeitet war, wurde die Härtung vorgenommen. Der Gewinn an Härtung in diesem Fall war mehr als 100 Vickers (Belastung 0,5 kg).

Die F i g. 3 und 4 zeigen Kurven von einer entsprechenden Probe mit einem Stahl, der die Zusammensetzung C = O,63<>/o, Si = 1,12%, Mn = O,36«/o,

Cr = 10,5 «/ο, Mo = 1,04 Vo und den Rest Eisen hat. _{Die Kurven 5 und 6 zeigen die Härtung} entspre-

chend der herkömmlichen Herstellungsart, und die ^ _{Kurven7 und 8 entsprechen dem} erfindungsgemäßen Verfahren. Weiterhin stellen 5 und 7 die Härte nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur und 6 und 8 ^{nach dem Abkühlen auf} - ⁷⁰° ^{c dar}· ^{Für diesen} Stahl wurde auch eine beträchtliche Verbesserung durch Anwenden der besonderen Wärmebehandlung gemäß der Erfindung erreicht. Der Gewinn an Härte war ungefähr 95 Vickers (HV 0,5 kg).

Als Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wird folgendes angeführt:

ao Ein warmgewalztes Band aus einer Stahllegierung, die in Gewichtsprozente 0,60 °/o C, 0,35 °/o Si, 0,35 ° 0 Mn, 14,0 °/o Cr, Rest Fe enthält, wurde bei 825° C für wenigstens 2 Stunden geglüht, worauf ein langsames Abkühlen erfolgte, wodurch eine Struktur mit

»5 groben Karbidkörnern erreicht wurde. Das geglühte Band wurde in mehreren Stufen mit dazwischenliegenden Glühbehandlungen für die Rekristallisierung auf eine Dicke von nahezu der Enddicke, z. B. 0,2mm oder alternativ auf die Enddicke von z.B.

0,1 mm, kalt gewalzt. Das Band wurde daraufhin bei 114O⁰C für ungefähr 5 Sekunden austenitisiert und dann zwischen Blöcken abgeschreckt. Dadurch wurden die Karbidkörner praktisch völlig aufgelöst, und eine Struktur, die eine Mischung von Martensit und Austenit umfaßte, erzielt, z. B. mit einem Austenitgehalt von ungefähr 60 ⁰Zo. Durch eine Wärmebehandlung für ungefähr 2 Stunden bei 710° C wurde eine Ausscheidung von feinen Karbidkörnern in einer Grundmasse aus Ferrit erreicht. Wenn das Band erst auf eine Dicke nahe der Enddicke kalt gewalzt worden war, wurde das Band nach dieser Wärmebehandlung durch Kaltwalzen in einer oder mehreren Stufen möglicherweise mit dazwischenliegenden Glühbehandlungen zur Rekristallisierung auf die beabsichtigte Enddicke, z. B. 0,1 mm, endbearbeitet. Durch Erhitzen auf eine Temperatur von ungefähr 1100" C, auf das ein Abschrecken auf z. B. — 80° C folgte und ein mögliches darauffolgendes Anlassen bis ungefahr 200° C, wird eine maximale Härte von ungefähr Vickers 800 (Belastung 0,5 kg) erzielt, wonach die Kante oder die Kanten durch Schleifen oder ähnliehe Verfahren geformt werden. Schließlich können die Kante oder die Kanten mit einer Schicht überzogen werden, welche die Rasiereigenschaften verbessert, was eine weitere Erhitzung auf eine Teniperatur, z. B. zwischen 200 und 400° C, erfordert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Chrom durchgeführt worden {»Archiv für Eisen- Patentan.nriic1ie. hüttenwesen«, 20ster Jahrgang, 1949, Heft 3/4, S. 115 raientansprucne. big n3^ ^ denen ^ s&Mt^. Temperaturea von 900 bis 1300° C zum Zwecke der Karbidauflösung

1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines 5 geglüht und in öl abgeschreckt wurden, wobei sich Stahles mit wenigstens 8% Chrom, der für die ein Mischgefüge aus Martensit und Austenit mit Herstellung von Schneidwerkzeugen mit dünner einem Austenitanteil zwischen 10 und 100% ergab. Schneidkante, hoher Verschleißfestigkeit und Anschließend wurde das Material in verschiedenen hoher Härte, vorzugsweise von Rasierklingen, ge- Fällen zwischen 450 und 600 oder bei 650° C angeeignet ist und der nach Kaltverformung, Auste- io lassen. Einen Hinweis auf die Verwendungsmöglichnitisierung und Abschreckung ein Gefüge aus keit der so behandelten Stähle für Schneidwerkzeuge Martensit und mindestens 20% Restaustenit ent- mit dünner Schneidkante enthält die Veröffentlichung hält, worauf das^Band nach der Abschreckung nicht

zur Ausscheidung der Karbide in einer ferritischen Es ist auch ein Verfahren zum Herstellen von

Gnmdmasse bei 600 bis 85O⁰C geglüht wird, 15 Messerklingen aus rostbeständigem, gut härtbarem dadurch gekennzeichnet, daß das Band Chromstahl mit vorzugsweise ledeburitischem Ausanschließend durch Erhitzen auf eine Temperatur gangsgefüge bekannt (deutsche Auslegeschrift zwischen 850 und 115O⁰C und anschließende I 169 477), bei welchem die warmgewalzten oder geschnelle Abkühlung auf Raumtemperatur oder schmiedeten Messerrohlinge an der als Schneide vortiefere Temperaturen erneut gehärtet wird, ao gesehenen Kante mit 10 bis 20 ⁰Zo Querschnittsver-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ringerur.g durch Schmieden, Pressen oder Walzen kennzeichnet, daß die Karbidausscheidung bei kaltverformt und anschließend nur wenig, höchstens 650 bis 735° C vorgenommen wird. um 100⁰C oberhalb des Umwandlungspunktes lö-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch sungsgeglüht und abgeschreckt werden, wobei die gekennzeichnet, daß die Abkühlung zur Härtung 25 Rohlinge vor der Kaltverformung noch einem Weichim Anschluß an die Erhitzung auf eine Tempe- glühen unterworfen werden können. Von einer verratur zwischen 850 und 1150° C nach vollzogener hältnismäßig hohen Erhitzung des Stahles über den Karbidausscheidung auf —20 bis — 120^c C er- Umwandlungspunkt vor dem Abschrecken wird hier folgt. ausdrücklich abgeraten.

4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 30 Bei der herkömmlichen Herstellung von Rasierbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band im klingen aus härtbaren Stählen wird der Stahl einer Anschluß an die Abkühlung auf Raumtemperatur Aufeinanderfolge von Glühbehandlungen und Kaltoder tiefere Temperaturen auf 100 bis 275° C an- Verformungsvorgängen unterworfen. Auf diese Weise gelassen wird. ist das warmverformte Rohmaterial geglüht, so daß

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 35 die warmverformte Struktur in eine Struktur übergebis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band führt wird, die für die Kaltverformung geeigneter ist nach der Karbidausscheidung gegebenenfalls und aus Ferrit und Karbiden besteht, wodurch das unter Einschaltung von Zwischenglühung kaltver- Material gleichzeitig für die Kaltverformung weich formt wird. genug wird. Bei der Kaltverformung nimmt die Härte

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 40 zu. jedoch wird durch Glühbehandlung des Materials und 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem nach der Kaltverformung bis zu einem bestimmten Anlassen die Schneidkante angeschnitten und das Grad eine Rekristallisation erreicht, durch welche das Band in Verbindung mit dem Aufbringen eines Material wieder weich genug für die Fortsetzung der Überzuges auf die Schneidkanten bei 150 bis Kaltverformung wird. Durch abwechselnde Kaltver-400° C erneut angelassen wird. 45 formung und Rekristallisations-Glühbehandlung wird

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- dem Material eine gewünschte dünne Abmessung gekennzeichnet, daß das zweite Anlassen bei 150 geben. Die nach der abschließenden Kaltverformung bis 250° C erfolgt. erzielte Struktur hängt davon ab, wie die Glühbehandlung des warmverformten Materials sowie die

50 Glühbehandlungen zwischen den verschiedenen Stufen der Kaltverformung durchgeführt werden.

Eine längere Zeit der Glühbehandlung und/oder eine

höhere Glühbehandlungstemperatur ergeben/ergibt

eine grobkörnige Karbidstruktur, wohingegen eine

55 kurze Zeit und/oder eine niedrige Temperatur eine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärme- feinkörnige Karbidstruktur ergeben/ergibt. Was die behandlung eines Stahles mit wenigstens 8% Chrom, Eigenschaften des Materials nach dem abschließender für die Herstellung von Schneidwerkzeugen mit den Härten betrifft, so würde in vielen Fällen eine dünner Schneidkante, hoher Verschleißfestigkeit und feinkörnige Karbidstruktur vorzuziehen sein. Matehoher Härte, vorzugsweise von Rasierklingen, geeig- 60 rialien mit feinkörniger Karbidstruktur sind jedoch net ist und der nach Kaltverformung, Austenitisie- teuer und schwieriger zu verformen, da sie härter und rung und Abschreckung ein Gefüge aus Martensit spröder als die Materialien mit groben Karbiden sind und mindestens 20% Restaustenit enthält, worauf und beträchtlich verschlechterte Kaltverformungsdas Band nach der Abschreckung zur Ausscheidung eigenschaften haben.

der Karbide in einer ferritischen Gnmdmasse bei 600 65 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

bis 850° C geglüht wird. Verfahren zur Warmbehandlung eines Stahles mit

Es sind Versuche über das Härteverhalten und die wenigstens 8% Chrom für die Herstellung von

Schneideigenschaften von Stählen mit 9 bis 13% Schneidwerkzeugen mit dünner Schneidkante, hoher