DE1758043A1

DE1758043A1 - Material of high mechanical strength and heat resistance

Info

Publication number: DE1758043A1
Application number: DE19681758043
Authority: DE
Inventors: Klingler Dr Emil A; Prof Dr Walther Dawihl; Dr Erhard Doerre
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1968-03-23
Filing date: 1968-03-23
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1192726A; SE354641B; US3510276A; FR2004588A1

Description

Anmelder: Feldmühle Aktiengesellschaft, 1799 Applicant: Feldmühle Aktiengesellschaft, 1799

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^:ir-^NiUMMÄAnlage zur Eingabe vom 21.März I968 / ^{: ir} - ^NiUMMÄ Annex to the submission of March 21, 1968 /

"Werkstoff von hoher mechanischer Festigkeit und Wärmebeständigkeit""Material of high mechanical strength and heat resistance"

Die Erfindung betrifft Werkstoffe von hoher mechanischer Festigkeit, insbesondere gegen Verschleiß, und großer Warmfestigkeit auf der Grundlage von Titancarbid.The invention relates to materials of high mechanical Strength, especially against wear, and high heat resistance based on titanium carbide.

Werkstoffe auf der Grundlage von Titancarbid finden wegen ihrer großen Härte bevorzugt Anwendung bei der Bestückung von Zerspanungswerkzeugen oder in Maschinenteilen, die hohen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt sind, Dabei enthalten diese Werkstoffe auf der Basis von Titancarbid üblicherweise noch Metalle der Eisengruppe, wie Eisen, Nickel und Kobalt, um ihnen zusätzlich zu ihrer großen Härte auch eine genügende Zähigkeit und Wärmebeständigkeit zu verleihen. Bei der Herstellung dieser Werkstoffe wird im allgemeinen von pulverförmiger Mischungen des Titancarbids mit diesen .Metallen ausgegangen, diese durch Pressen in Formkörper überführt und bei Temperaturen über 14OO°C gesintert.Materials based on titanium carbide are preferred for assembly because of their great hardness of cutting tools or in machine parts that are exposed to high wear and tear these materials based on titanium carbide are usually also metals of the iron group, such as iron, nickel and cobalt, in order to give them sufficient toughness and heat resistance in addition to their great hardness. In the preparation of These materials are generally based on powdered mixtures of titanium carbide with these metals, these are converted into moldings by pressing and sintered at temperatures above 14OO ° C.

Es hat sich jedoch insbesondere bei der Herstellung solcher Formkörper auf der Basis von Titancarbid ergeben, daß sie nicht zu einem vollkommen dichten und damit porenfreien Formkörper gesintert werden können und damit in ihrer Festigkeit noch nicht das theoretisch mögliche Optimum erreichen. Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß sich die Eigenschaften von Werkstoffen auf der Grundlage von Titancarbid unter Zusatz von Metallen derHowever, it has been found, particularly in the production of such shaped bodies based on titanium carbide, that they do not sintered to a completely dense and therefore pore-free shaped body and thus not yet achieve the theoretically possible optimum in terms of their strength. Surprisingly It has now been shown that the properties of materials based on titanium carbide with the addition of metals

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Eisengruppe, insbesondere ihre mechanische Festigkeit gegen Verschleiß und ihre Warmfestigkeit dadurch erheblich steigern lassen, daß den Metallen der Eisengruppe zusätzlich Titan und/oder Zirkon im Mengenverhältnis zwischen 10 und 80 Gew.^, bezogen auf den Gesamtmetallgehalt, zulegiert ist. Bevorzugt geeignet sind solche Werkstoffe, bei denen Titan bzw. Zirkon 10 - 40 Gew.% vom Qesamtmetallgehalt ausmacht. Der Begriff Gesamtmetall schließt nicht ein die Metallcarbide des Werkstoffes, Im Werkstoff selbst sind die Metallcarbide aber der überwiegende fc Anteil.The iron group, in particular its mechanical resistance to wear and tear and its high temperature resistance, can be significantly increased by adding titanium and / or zirconium to the metals of the iron group in a proportion between 10 and 80 wt. ^, Based on the total metal content. Materials in which titanium or zirconium makes up 10-40% by weight of the total metal content are particularly suitable. The term total metal does not include the metal carbides of the material, but the metal carbides are the predominant part in the material itself.

Durch den erflndungsgemäßen Gehalt an metallischem Titan bzw. Zirkon wird die Dichte des Werkstoffes beträchtlich erhöht und es nimmt sowohl die mechanische Festigkeit als auch die Wärmebeständigkeit in erheblichem Maße zu, so daß sich dieser neue Werkstoff hervorragend eignet für Gleitlager, Schneidwerkzeuge u.a. Teile, bei denen das Verschleißproblem von ausschlaggebender Bedeutung 1st.Due to the content of metallic titanium or Zirconium increases the density of the material considerably and it decreases both the mechanical strength and the Heat resistance to a considerable extent, so that this new material is ideally suited for plain bearings, cutting tools and other parts where the wear problem of crucial importance 1st.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Werkstoffes lassen sich weiter dadurch variieren und steigern, daß zusätzlich zu den Metallen der Eisengruppe und des Titans bzw. Zlrkons W außerdem noch Metalle der 6.Nebengruppe des Periodischen Systems der Elemente, wie Anteile an Wolfram, Chrom und Molybdän in Mengen von 2-50 Gew.% bezogen auf Gesamtmetall zulegiert sind. Das wirkt sich insbesondere in einer Steigerung der Schlag- und Schwingungsfestigkeit aus.The properties of the material according to the invention can be further varied and increased by adding, in addition to the metals of the iron group and titanium or Zlrkon W , metals of the 6th subgroup of the Periodic Table of the Elements, such as proportions of tungsten, chromium and molybdenum in quantities of 2-50 wt.%, based on total metal are alloyed. This has a particular effect in increasing the impact and vibration resistance.

Bei der Hectellung der Werkstoffe nach der Erfindung geht man vorzugsweise von pulverförmigen Mischungen der Ausgangs%iterialien aus, die zu Formkörpern verpreßt und bei Temperaturen über l400°C in einer Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum gesintert werden. Dabei kann das erfindungsgemäß mitverwendete . Titan bzw. Zirkon sowohl als Metall als auch in der Form der Hydride verwendet werden· ·In the case of the materials according to the invention, one goes preferably from pulverulent mixtures of the starting materials, which are pressed into shaped bodies and at temperatures above 1400 ° C in a hydrogen atmosphere or in a vacuum be sintered. That which is also used according to the invention can be used. Titanium or zirconium both as a metal and in the form of Hydrides are used

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Zweckmäßig geht man bei der Herstellung der Werkstoffe von vornherein von einer Legierung der Metalle der Eisengruppe und des Titans bzw. Zirkons und der eventuell weiteren metallischen Komponenten ,wie Wolfram, Chrom und Molybdän,aus.It is expedient to start with an alloy of the metals of the iron group from the outset in the manufacture of the materials and the titanium or zirconium and possibly other metallic components such as tungsten, chromium and molybdenum.

Unter bestimmten Voraussetzungen und zur Erzielung besonders dichter Formkörper kann es Jedoch auch vorteilhaft sein, wenn alle Einzelkomponenten im Gemisch vorliegen und die Legierung zwischen den Metallen der Eisengruppe und dem Titan bzw. Zirkon erst beim eigentlichen Sintervorgang vorgenommen wird, weil sich damit eine gewisse Anreicherung des Titans bzw. Zirkons gerade in den Übergangszonen zwischen Titancarbid bzw. Zirkoncarbid und den Metallen der Eisengruppe erzielen läßt.However, under certain conditions and to achieve particularly dense moldings, it can also be advantageous when all the individual components are present in a mixture and the alloy between the metals of the iron group and the Titanium or zirconium is only made during the actual sintering process, because this results in a certain enrichment of the Titans or zirconia especially in the transition zones between titanium carbide or zirconium carbide and the metals of the iron group can be achieved.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand zweier Beispiele näher beschrieben, ohne daß eine Beschränkung auf diese spezielle Zusammensetzung und die besonderen Mengenverhältnisse damit ausgedrückt ist.The invention is illustrated below using two examples described in more detail, without any restriction to this particular composition and the particular proportions is expressed thereby.

Example 1;

Zu 85 Gew.%, fein verm^hlenem Titancarbid wird eine Legierung aus 8 Gew.^. Titan, 5 Gew.% Kobalt, 1 Gew.^. Eisen und 1 Gew.Ji. Chrom, die ebenfalls in fein pulverisierter Form vorliegt, zugemischt, daraus unter Anwendung eines üblichen Bindemittels auf organischer Grundlage Sinterkörper gepreßt und anschließend bei einer Temperatur von in einer Wasserstoffatmosphäre gesintert. An alloy of 8 wt.%, Finely ground titanium carbide is made up to 85 wt. Titanium, 5 wt. % Cobalt, 1 wt.%. Iron and 1 wt. Chromium, which is also present in finely powdered form, is mixed in, sintered bodies are pressed therefrom using a conventional binder on an organic basis and then sintered at a temperature of in a hydrogen atmosphere.

und anschließend bei einer Temperatur von 1550 C für 60 Minutenand then at a temperature of 1550 C for 60 minutes

Beispiel 2;Example 2;

70 Gew.#. Titancarbid, 5 Gew.#. Wolframcarbid, 10 Gew.#. Molybdän, IO Gew.£.. Nickel und 5 Gew.% Titanhydrid werden in fein YKirfcFltfcy pulverisierter Form gemischt, nach Anteigen mit Bindemittel zu Formkörpern verpreßt und bei 1500⁰C im Vakuum für 30 Minuten gesintert.70 wt. #. Titanium carbide, 5 wt. #. Tungsten carbide, 10 wt. #. Molybdenum, IO wt. £ .. nickel and 5 wt.% Titanium hydride is mixed in finely powdered form YKirfcFltfcy, pressed to form a paste with a binder to form shaped bodies, and sintered at 1500 ⁰ C in vacuum for 30 minutes.

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Claims

Applicant Feldmühle Aktiengesellschaft, 1758043 w ", NAT.Q.rta" * - Düsseldorf, FrItz-Vomfelde-Platz 4 HANS UHLMANN PATfNIAMWAlT VIERSEN RHLD. «LAOBACHEI STRASSE 1» «LAOBACHEI STRASSE patent claims

1. Material of high mechanical strength, in particular against wear and high heat resistance based on titanium carbide with the addition of metals from the Elsen group, characterized in that the metals of the iron group in addition, titanium and / or zirconium are alloyed in an amount ratio between 10 and 80 percent by weight, based on total metal 1st.

2. Material according to claim 1, characterized in that the Material in addition to the metals of the iron group and to titanium or zirconium also metals of the 6th subgroup of the Periodic Table of the Elements In amounts of 2 to 50 percent by weight, based on total metal, are added "

3. A method for producing materials according to claim 1 or 2, characterized in that pulverulent mixtures of the starting materials are pressed to form molded bodies and at Temperatures above 1400 ° C in a hydrogen atmosphere or in the Sintered vacuum.

4. A method for producing materials according to claim 1

or 2, characterized in that an alloy of the metals of the iron group with titanium or zircon and possibly others metallic components is used in the production of the moldings.

5. A method for producing materials according to claim 1 and 2, characterized in that the metals dor the iron group and the titanium or zirconium are added to the powdered titanium carbide as a mixture.

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