DE1758923C3

DE1758923C3 - Oberflächennitrierte, abriebbeständige Werkstücke, insbesondere Schneidwerkzeuge

Info

Publication number: DE1758923C3
Application number: DE1758923A
Authority: DE
Inventors: John Jacob Antioch Rausch; Ray Joseph Van Oak Lawn Thyne
Original assignee: Surface Technology Corp Stone Park Ill (vsta)
Current assignee: Surface Technology Corp Stone Park Ill (vsta)
Priority date: 1967-09-05
Filing date: 1968-09-04
Publication date: 1978-09-14
Also published as: BE720398A; FI49435C; DE1758923A1; SE363514B; FI49435B; NO125397B; LU56819A1; NL149544B; AT291611B; NL6812592A; DE1758923B2; LU56821A1; GB1239941A; FR1584635A; IL30661A; IL30661A0

Description

Die Erfindung betrifft oberflächennitrierte, abriebbeständige Werkstücke, insbesondere Schneidwerkzeuge, aus Metallegierungen, deren Stickstoffgehalt von der Oberfläche zum Inneren hin abnimmt. Unter Werkstükke werden dabei Gegenstände beliebiger Form verstanden, welche ihre Form während und nach der Nitrierung im wesentlichen beibehalten: solche Gegenstände sind beispielsweise Werkzeuge, insbesondere Schneidwerkzeuge. Bei den Metallegierungen handelt es sich um an sich bekannte ternäre oder höhere Legierungen. Bislang war in Fachkreisen angenommen worden, daß Gegenstände aus den vorgesehenen Legierungen nach der Nitrierung für eine erfolgreiche Verwendung zu spröde sein würden.

Es ist bekannt, daß verschiedene Metalle und Legierungen mit Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff Verbindungen bilden, welche die Eigenschaften der Metalle und Legierungen verbessern; meistens wurden Eisenlegierungen carburiert oder nitriert, worüber zahlreiche Veröffentlichungen vorhanden sind.

Nach bekannten Verfahren wurden diese zusätzlichen Elemente gasförmig eingesetzt und Eisenmetalle bei Temperaturen von 430⁰C, Tantal und Wolfram bei Temperaturen von 1930 bis 2760⁰C behandelt; hierzu wird auf einen Aufsatz von Andrews in der Zeitschrift »J. Am. Chem. Soc«. Bd. 54 (1932), S. 18-45 und auf die US-PS 31 63 563 verwiesen. Als Reaktionsprodukt kann eine zusammenhängende Schicht eines Nitrids, Carbids oder Oxids auf dem Metall entstehen, die zusätzlichen Elemente können auch innerhalb der metallischen Phase dispergieri sein, auch Kombinationen dieser beiden Erscheinungsformen sind möglich.

Ferner ist bekannt, eine Legierung aus Kupfer mit geringem Aluminiumanteil mit Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen zu behandeln. Der Sauerstoff tritt hierbei in die Legierung ein, diffundiert in ihr und setzt sich mit

ίο dem Aluminium so um, daß eine Aluminiumoxiddispersion im Kupfer entsteht. Ähnliches wird beobachtet, wenn Molybdän, das mit kleineren Mengen Titan und/oder Zirkonium legiert ist (z.B. bis zu 1,5%), mit molekularem Stickstoff bei erhöhten Temperaturen behandelt wird; wiederum bildet sich innerhalb des Molybdäns eine Dispersion aus Titannitrid und/oder Zirkoniumnitrid. Hierzu wird auf einen Aufsatz von Mukherjie und Martin in der Zeitschrift »]. of the Less Common Metals« (1960), S. 393, verwiesen. Beide Materialien zeichnen sich nach der Behandlung durch hohe Festigkeit aus.

Es ist ferner bekannt, daß beim Nitrieren von Tantal, Niob, Titan oder Titanlegierungen bei höheren Temperaturen in der Regel eine zusammenhängende harte nitrierte Oberflächenschicht gebildet wird, welche im allgemeinen als spröde bezeichnet wird. Ebenso führt das Carburieren von Tantal zur Bildung einer harten zusammenhängenden Oberflächenschicht aus Carbid. Wurde das Tantal vor der Behandlung legiert, so haftet die entstehende Schicht besser auf der Unterlage. Hierzu wird auch auf die US-PS 31 63 563 verwiesen. Eine ähnliche Phasenverteilung und Haftung der Oberflächenschicht wird bei Niob beobachtet, wenn dieses vor der Behandlung mit Sauerstoff mit Zirkonium oder Titan legiert worden ist.

Der US-PS 21 70 844 ist die Härtung von Legierungen, welche vorwiegend aus Niob oder Tantal bestehen, durch oberflächige Behandlung mit Gas, vor allem mit Luft, zu entnehmen. Zur Härtung von Gegenständen aus Tantal wird empfohlen, diese bei unbeschränktem Luftzutritt einige Stunden lang auf 480 bis 500°C zu erwärmen; höhere Temperaturen über 600⁰C hinaus oder längere Erwärmungsdauer bewirken zu große Luftaufnahme, wobei brüchiges Material erhalten wird.

Zur Härtung kann die Luft auch durch andere Gase, wie Sauerstoff oder Stickstoff, ersetzt werden.

Versuche der Anmelderin ergaben an Blechen aus Tantal, einer Tantallegierung (70Ta —20 Zr-10 Mo), Niob und einer Nioblegierung (50 Nb-30 Ti-20 W) innerhalb von 8 Stunden bei 600"C unter reinem Stickstoff die folgende Stickstoffaufnahme:

Material

mg Stickstoff

je cm² Oberfläche

Ta	30Ti	- 20W	0,14
Nb	20Zr	— 10Mo	0,20
50Nb —		0,16
70Ta —		0,26

Von einer höheren Stickstoffaufnahme, welche

gegebenenfalls durch längere Behandlungsdauer und/oder höhere Temperaturen erreichbar wäre, mußte der Fachmann aufgrund dieser Lehre absehen, da er dann brüchiges Material zu erwarten hätte.

Dem Fachmann ist weiterhin geläufig, daß bei der Behandlung von Niob, Tantal, Vanadium oder Titan für sich in molekularem Stickstoff bei erhöhten Temperatu-

rcn und atmosphärischem Druck kontinuierliche Oberflächcnschichten aus Nitriden und Subnitridcn gebildet werden und unter diesen Oberflächenschichten Teilchen aus Subnitriden oder festen Lösungsphasen vorliegen können. Derartige nitrierte Metalle sind hinsichtlich ihrer Eigenschaften und ihrer Verwendbarkeit mit den nitrierten Materialien der vorliegenden Erfindung nicht zu vergleichen. Obwohl bei den bekannten Stoffen hohe Oberflächenhärte vorliegt, ist ihr Gebrauchswert begrenzt, da sie mechanische Belastungen nur schlecht aushalten, was etwa durch Versuche mit dem Eindrükkcn von Diamanten gezeigt werden konnte. Ebenfalls versagen diese bekannten nitrierten Materialien beim Schneiden von Metallen unter hoher Belastung. Diese Materialien sind auch nicht erosionsbeständig und besitzen keine hohe Schlagfestigkeit; ihre geringe Festigkeit, ihre geringe Zähigkeit und die Neigung zur Splitterbildung machen sie für viele wichtige Anwendungsgebiete ungeeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind neue abriebbeständige, oberflächennitrierte Werkstücke mit hoher Härte, großer Abnutzungsbeständigkeit, guter Zähigkeit und geringer Splitterbildung; insbesondere ist die Erfindung auf Schneidwerkzeuge gerichtet, welche besonders hohe Schneidgeschwindigkeiten zulassen.

Zur Lösung dieser erfindungsgemäßen Aufgabe wurde gefunden, daß wirklich gute oberflächennitrierte Werkstücke nur dann erhalten werden, wenn die Werkstücke bei der Nitrierung wenigstens 1 mg Stickstoff/cm² Oberfläche aufnehmen und für das Ausgangsmaterial Metallegierungen bestimmter Zusammensetzung ausgewählt werden. Die ausgewählten Metallegierungen müssen wenigstens ein Metall aus jeder der folgenden Gruppen enthalten:

A umfaßt Niob, Tantal und Vanadium,

B umfaßt Titan,

C umfaßt Molybdän und Wolfram.

Hierbei kann die Metallegierung aus der Gruppe A allein Niob oder Tantal oder Vanadium, oder zwei dieser Metalle oder alle drei Metalle enthalten. In gleicher Weise kann die Metallegierung aus der Gruppe C Molybdän oder Wolfram oder beide Metalle enthalten. Bis zu 3% des Gehaltes an Titan kann in der Metallegierung durch Zirkonium ersetzt sein. Neben den genannten Bestandteilen können die Metallegierungen gegebenenfalls übliche Verunreinigungen enthalten.

Alle nachstehend genannten Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.

Die ausgewählten Metallegierungen für die erfindungsgemäßen Werkstücke bestehen somit im wesentlichen aus den Legierungssystemen

(Nb₁Ta₁V) - (Ti, Zr) - (Mo, W)

und können 3 bis 7 verschiedene Metallbestandteile enthalten. In den Ausgangslegierungen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkstücke wird der Anteil an jedem Metall entscheidend durch Art und Menge der restlichen Legierungsbestandteile bestimmt. Ist in der Ausgangslegierung aus der Gruppe A jeweils nur ein Metall enthalten, so soll der Anteil an Niob 10 bis 85% betragen, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Wolfram und Titan besteht bzw. 20 bis 85% betragen, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Molybdän und Titan besteht; der Anteil an Tantal soll 10 bis 88% betragen, wenn die Metallegierung allein aus Tantal, Wolfram und Titan besteht, bzw. 25 bis 88% betragen.

wenn die Metallegierung allein aus Tantal, Molybdän und Titan besteht; und entsprechend soll der alleinige Anteil an Vanadium 15 bis 90% ausmachen. Der Anteil an Titan soll unter 45% liegen und jeweils geringer als der Gesamtgehalt der Metalle aus der Gruppe A in der Ausgangslegierung sein; lediglich, wenn aus der Gruppe A allein Vanadium vorhanden ist, kann die Ausgangslegierung mehr Titan als Vanadium enthalten, wobei das Verhältnis von Vanadium zu Titan bis zu 0,66:1 ίο betragen kann. Bis zu 3% Titan können durch Zirkonium ersetzt sein, ohne daß die Eigenschaften der Werkstücke darunter leiden. Ist in der Ausgangslegierung aus der Gruppe C allein Molybdän enthalten, so soll dessen Anteil 2 bis 60% ausmachen, wenn gleichzeitig Niob und/oder Vanadium vorhanden sind, dagegen soll der Molybdängehalt 2 bis 50% betragen, wenn das einzige Metall aus der Gruppe A Tantal ist. Ist aus der Gruppe C allein Wolfram enthalten, so soll dessen Anteil 2 bis 80% betragen. Über diese groben Angaben hinaus ergeben sich genauere Gehaltsbereiche für die einzelnen Bestandteile der Ausgangslegierungen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkstücke aus der nachfolgenden Beschreibung, den Diagrammen und den Ansprüchen; dort werden insbesondere auch die Zusammensetzungen bevorzugter Ausgangslegierungen genannt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die

erfindungsgemäßen Werkstücke an ihrer Oberfläche eine Mikrohärte von wenigstens 1000 DPN auf, wobei diese Härte wenigstens bis zu einer Tiefe von 0,013 mm reicht.

Die erfindungsgemäßen Werkstücke zeichnen sich durch hohe Oberflächenhärte, gute Verschleißfestigkeit und gute Zähigkeit aus und können daher sehr erfolgreich als Schneidwerkzeuge, z. B. zum Schneiden von hartem Stahl, verwendet werden, wobei hohe Schnittgeschwindigkeiten angewandt werden können. Die Werkstücke sind ferner beständig gegenüber verschiedenen starken Säuren.

Die Figuren erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung.

F i g. 1 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Systems Niob—Wolfram— Titan;

Fig.2 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Systems Niob—Molybdän-Titan;

Fig.3 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Systems Tantal—Wolfram— Titan;

Fig.4 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Sy stems Tantal—Molybdän— Titan;

F i g. 5 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Systems Vanadium—Wolfram—Titan;

Fig.6 ist ein Dreiecksdiagramm für oberflächig nitrierte Legierungen des Systems Vanadium—Molybdän—Titan;

Fig.7 zeigt in graphischer Darstellung die Abnutzungsbeständigkeit erfindungsgemäßer Werkstücke gegenüber einem bekannten gesinterten Carbid;

F i g. 8 zeigt graphisch die Abnahme der Oberflächenhärte mit zunehmendem Abstand bei einigen erfindungsgemäßen Werkstücken.

Die als Ausgangsmaterialien für die Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke geeigneten Legierungen können nach üblichen Schmelzverfahren in Form

fester Werkstoffe oder nach pulvermetallurgischen Verfahren gewonnen werden.

Die Eignung von Legierungen aus den Bestandteilen

(Nb₁Ta, V) - (Ti[Zr]) - (Mo, W)

zur Herstellung von erfindungsgemäßen Werkstücken hängt davon ab, ob solche Legierungen nach der erfindungsgemäß vorgesehenen Stickstoffaufnahme Werkstücke mit bestimmten mechanischen Eigenschaften ergeben. Eine besonders wichtige Eigenschaft der erfindungsgemäßen Werkstücke ist ihre Verschleißfestigkeit, die mittels besonderer Schneidversuche geprüft wird. Hierzu werden Legierungsproben hergestellt und diese Proben als Schneideinsatz in einem Schneidwerkzeug zur spanabhebenden Entfernung von gehärtetem Stahi verwendet

Im einzelnen werden hochreine Ausgangsstoffe (Reinheit über 993%) zur Herstellung der Legierungen unter Argon-Atmosphäre in einem mit Wasser gekühlten, einen Herd aus Kupfer enthaltenden Lichtbogenofen unter Verwendung einer nicht abschmelzenden Elektrode erschmolzen. Die erhaltenen, etwa 70 g schweren Legierungsproben werden teils kalt ausgewalzt, oder heiß gewalzt und anschließend geschält, daraufhin zu Stücken von etwa 1Ox 10x3 mm zerschnitten, und falls es nicht anders beschrieben ist mit molekularem Stickstoff unter Atmosphärendruck behandelt

Zum Nitrieren der Proben wird ein Ofen mit kalten Wandungen verwendet Innerhalb des Ofens befindet sich ein Heizelement aus Molybdän, das die Proben umgibt und Strahlungsschirme. Zu Beginn wird der Ofen bis auf einen Druck von 5 Mikron Hg-Säule evakuiert und anschließend noch vor dem Erhitzen mit Stickstoff gespült Die Temperaturmessung erfolgt mit einem optischen Pyrometer, das auf das Heizelement aus Molybdän gerichtet war. Die im folgenden angegebenen Temperaturen sind alle optisch gemessen und nicht korrigiert

Die Schneidversuche werden mit den nitrierten Proben an einem Stahl nach AISI 4340 mit einer Rockwell-C-Härte von 43 bis 45 durchgeführt Der eigentliche Schneidversuch besteht darin, unter spanabhebenden Bedingungen von diesem Stahl 33 cm³ Material zu entfernen. Hierbei wird das zu zerspanende Material bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten an einem feststehenden Schneidwerkzeug vorbeigeführt Es wird ein üblicher, negativ geneigter Werkzeughalter verwendet mit einem rückwärts geneigten Ansatzwinkel von 5° und einem seitlichen Schneidkantenwinkel von 15°. Der schneidende Einsatz des Schneidwerkzeuges besteht aus den oben genannten Legierungsprobeii, wobei die Schneidkante einen Radius von 0,75 aufweist und vor dem Nitrieren angeschliffen worden ist Die Schnittiefe wird auf etwa 1,27 mm eingestellt Da sich gezeigt hat, daß unter ansonst gleichen Bedingungen der Verschleiß des Schneideinsatzes auch von der Schnittgeschwindigkeit beeinflußt wird, werden die Schneidversuche bei Schnittgeschwindigkeiten von 30 und 230 m/Min, durchgeführt

Nachdem unter den angegebenen Bedingungen 33 cm³ AISI-4340-Stahl entfernt worden sind, wozu mit guten Materialien etwa 1 Minute benötigt wird, wird der Schneideinsatz auf Verschleiß, Rißbildung und Absplitterung untersucht und insbesondere der Abtrag der Schneidkante bestimmt

Bei der Bewertung von Schneidmaterialien werden diese oft dann als nicht ausreichend angesehen, wenn unter den angegebenen Bedingungen ein Abtrag der Schneidkante von 0,75 mm erreicht wird. Demgegenüber werden die erfindungsgemäßen Materialien strengeren Kriterien ausgesetzt, denn bei Schnittgeschwindigkeiten von 230 und 30 m/Min, und jeweiliger Entfernung von 33 cm³ Material dürfen an erfindungsgemäßen Materialien nur gleichmäßige Abträge von

ίο weniger als 0,6 mm auftreten; nur solche Materialien, welche diesen Versuchsbedingungen genügen, fallen unter die vorliegende Erfindung.

Unter diesen Bedingungen wurden einige erfindungsgemäße Werkstücke mit den besten zur Zeit erhältlichen gesinterten Carbiden (C6 Grade) verglichen. Hierzu wird auf Fig.7 verwiesen. Der Figur ist zu entnehmen, daß bei einer Schnittgeschwindigkeit von 230 m/Min, an einem Schneideinsatz aus Carbid nach etwa 3 Minuten eine Abnutzung von mehr als 0,75 mm auftrat. Demgegenüber wurden an einem erfindungsgemäßen, oberflächig nitrierten Werkstück aus Niob, Wolfram und Titan auch nach 6 Minuten eine weitaus geringere Abnutzung festgestellt.

Die Bewertung der erfindungsgemäßen und anderer zum Vergleich herangezogener Materialien erfolgt nach den folgenden Kriterien.

Solche Werkstücke, welche unter den angegebenen Bedingungen die 33 cm³ zu zerspanenden Stahl mit einem Verschleiß unter 0,6 mm entfernten, ohne daß Absplitterung auftrat, werden als befriedigend bezeichnet Werkstücke, an denen starke Absplitterung und ein hoher Verschleiß an der Schneidkante festgestellt wurde, werden als unbefriedigend bezeichnet Für einige Werkstücke wurde festgestellt, daß damit die 33 cm³ Stahl zufriedenstellend entfernt werden konnten, wobei jedoch eine erhebliche Absplitterung an der Schneidkante auftrat und, wie Versuche ergaben, fortlaufend zunahm; auch solche Werkstücke werden als unbefriedigend bezeichnet Andere Werkstücke zeigten keine Absplitterung und keinen starken Verschleiß der Schneidkante; es waren aber mikroskopische Absplitterung oder Risse in der Schneidkante festzustellen, nachdem etwa 8 cm³ Stahl entfernt worden waren. Die Zähigkeit dieser Werkstücke war aber so gut, daß sich der Verschleiß der Schneidkante nicht weiter fortsetzte. Mit einigen dieser Werkstücke wurden bis zu 100 cm³ Stahl entfernt, wobei nur geringe weitere Änderungen der Schneidkante beobachtet wurden. Je nach dem Abtrag der Schneidkante werden diese Werkstücke als befriedigend oder bevorzugt bezeichnet

In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse von Schneidversuchen aufgeführt welche unter den oben angegebenen Bedingungen durchgeführt worden sind. Sämtliche Proben waren mit molekularem Stickstoff bei den angegebenen optisch gemessenen Temperaturen für die angegebene Zeitspanne nitriert worden. In der Spalte »Ergebnisse« bedeuten die Symbole

P⁺ befriedigend, bevorzugt

P befriedigend

F ungenügend

(c) Splitterbildung

(w) Verschleiß

X nicht geprüft

Die in Klammern gesetzten Legierungszusammensetzungen liegen außerhalb der Zusammensetzung für erfindungsgemäße Werkstücke.

Tabelle I

Legierungszusammensetzung	Nitrierbehandlting	Std.	Ergebnisse	bei Schnitt-	30 m/min
		2	geschwindigkeiten von	F
	⁰C	2	230 m/min	F
[Nichtlegiertes Nb]	1980	2	F	F
[Nb- 20Ti]	1760	2	F	F
[Nb - 20 Ti]	1980	2	F	F
[Nb - 20Ti]	2090	2	F	F
[Nb - 27 Ti]	1980	2	F	F
[Nb - 27 Ti]	2090	2	F	F
Nb-40Ti	1870	2	F	F
Nb-40Ti^:	1980	2	F	F
Nb-6OTi^:	1870	2	F	F
Nb -60 Ti^:	1980	2	F	F
Nb- 70 Ti	1760	2	F	F
Nb- 70Ti	1870	2	F	P
	1760	1	F	P
	1980	1	P+	P+
	1980	1	P+	P
	1980	2	P+	F
	1980	1	P⁺	F
	1980	2	P+	P+
[Nb — 80 Ti]	1980	2	P+	P+
Nb-IOW- 10Ti	1980	2	P+	P+
Nb- 19 W-5Ti	1980	2	P+	P
Nb-20 W- 10Ti	1980	2	P+	P+
Nb - 9 W - 20 Ti	1980	2	P	P+
Nb-9W-20Ti	1980	2	P⁺	P⁺
[Nb- 1 W-29 Ti]	2150	2,5	P+	P+
Nb - 18 W - 18Ti	1980	4	P⁺	P⁺
Nb- 31 W- 15Ti	2040	2	P+	P
Nb - 35 W - 8 Ti	1980	2	P+	F
Nb — 38 W - 2 Ti	1980	2	F	F
Nb-20 W-30 Ti	1870	2	F	P+
Nb — 40 W - 20 Ti	1980	1	F	F
Nb - 40 W - 20 Ti	1980	I	P	P
Nb-50 W- 12Ti	1980	1	*P(c)*	P
Nb-56 W- 15Ti	1980	2	P+	P
[Nb-40 W-40 Ti]	1980	2	P⁺	P+
[Nb-20 W-50 Ti]	1980	2	PW	P+
[Nb-2OW-50Ti]	1980	2	P+	P+
Nb-70W-IOTi	1980	2	P+	P+
[Nb-8 Mo-4Ti]	1760	6	F	P+
Nb- 16 Mo-5 Ti	1980	2	P⁺	P+
Nb-27 Mo-3Ti	1870	2	P+	P
Nb- 10 Mo- 10Ti	1980	2	P+	P⁺
Nb-20 Mo- 10Ti	2150	2	P+	P
Nb-30Mo- 10Ti	2150	2	P+	P+
Nb- 10 Mo -20Ti	2150	2	P+	P+
Nb- 10 Mo-20Ti	1980	6	P+	P
Nb- 20 Mo-20 Ti	1760	2	F	P⁺
Nb-20 Mo-20 Ti	1870	2	P+	F
Nb — 20 Mo - 20 Ti	1980	2	P+	P+
Nb- 35Mo- 15Ti	2150	1	P⁺	F
Nb- 10 Mo-30 Ti	1980	2	P+	F
Nb- 10 Mo-30Ti	1980	2	F	P+
Nb — 20 Mo - 30 Ti	1980	2	*P(w)*	P
Nb — 20 Mo - 30 Ti	1980	4	P	P+
Nb — 20 Mo - 30 Ti	1980	2	*P(c)*	F
Nb — 20 Mo - 30 Ti	1870	2	P	F
Nb-50Mo- 10Ti	1760	2	F	F
[Nb — 1 Mo - 39 Ti]	1870	2	F	F
[Nb - 1 Mo - 39 Ti]	1760	2	F	a:
Nb- 10 Mo-40 Ti	1980	2	F	F
Nb — 7 Mo - 35 Ti	1980	F
Nb-32 Mo-26 Ti	1980	*P(c)*
[Nb-5 Mo-65 Ti]
[Nb-5 Mo-65 Ti]
[Nb- 10 Mo-60Ti]
[Nb — 30 Mo - 40 Ti]
"nichtlegiertes Ta]
[Ta-5 Ti]

	Fortsetzung	17 58	923	Std.	14	30 m/min
13	Legierungszusamrrensetzung			2		F
			1/2		F
	N itrierbehandlung	2		F
[Ta- 10Ti]		2		F
[Ta - 10Ti]	°C	2	Ergebnisse bei Schnitt	F
[Ta - 20 Ti]	1980	2	geschwindigkeiten von	F
[Ta - 23 Ti]	2090	2	230 ir./min	F
[Ta - 30 Ti]	1980	2	P*	F
[Ta - 50 Ti]	1980	2	P(C)	P+
[Ta-70Ti]	1980	1	P+	P
[Ta - 80 Ti]	1980	2	P⁺	P+
Ta-33,5 W- 1,5Ti	1870	2	P+	P
Ta - 6 W - 6 Ti	1760	2	*P(c)*	P+
Ta - 60 W - 5 Ti	1980	2	F	P
Ta - 1OW - 10Ti	1980	2	F	P+
Ta -25W- 10Ti	2150	2	P⁺	P+
Ta-2W-20Ti	1980	2	P	P+
Ta- 10W -20Ti	1980	2	P⁺	P+
Ta - 18W- 18Ti	1980	2	Ρ(ς>	F
Ta-29 W- 17Ti	1980	2	P+	P
Ta -45W- 15Ti	1980	2	P+	F
Ta - 20 W - 30 Ti	1980	2	P+	F
Ta - 20 W - 30 Ti	2150	2	P⁺	*
Ta- 1OW-40Ti]	1980	2	P+	P+
Ta - 20 W - 50 Ti]	2150	1	P+	P
Ta - 40 W - 40 Ti]	2150	2	P	P+
Ta-70 W- 10Ti	1980	1	*P(w)*	P
Ta- 10 Mo-5Ti	1760	2	P	P
Ta - 38 Mo - 2 Ti	1980	2	F	P+
Ta-5 Mo- 10Ti	1980	2	F	P+
Ta- 10 Mo- 10Ti	1980	2	P	P+
Ta- 19 Mo-9 Ti	1980	2	P(C)	P+
Ta-30 Mo - 10Ti	1980	2	P+	P
Ta-22 Mo- 17Ti	1980	2	*P(c)*	F
Ta - 10 Mo-20Ti	1980	2	P*	P+
Ta - 4,4 Mo - 22 Ti	2150	2	P+	P+
[Ta- 10Mo-60Ti]	1980	2	P+	F
Ta-20 Mo-30 Ti	1980	2	P<	F
Ta- 10 Mo-40 Ti]	1980	2	P+	F
Ta - 5 - Mo - 45 Ti]	2150	2	P+	F
Ta - 20 Mo - 50 Ti]	1980	2	F	F
nichtlegiertes V]	1980	2	P	F
V - 20 Ti]	1980	2	F	F
V-40 Ti]	1760	2	F	P
V - 50 Ti]	1760	2	F	P+
V-50 Ti]	1760	2	A"	P+
V-IOMo- 10Ti	1540	2	X	P+
V-25 Mo- 10Ti	1430	2	X	P
V-25 Mo- 10Ti	1540	2	F	P
V - 17Mo - 17Ti	1540	2	F	/>+
V - 17Mo - 17Ti	1650	4	P+	F
V-2Mo-33Ti	1540	2	P+	P
V-IOMo- 30Ti	1650	2	P+	P+
V - 10 Mo-30Ti	1540	6	P+	P^
V - 10Mo-30Ti	1540	2	P+	P
V-IOMo- 27Ti	1540	4	P	F
V-IOMo- 27Ti	1650	2	F	P^
V-IOMo- 27Ti	1540	2	P+	P+
V-IOMo- 27Ti	1540	4	P⁺	P+
V - 17Mo - 28Ti	1650	2	F	P*
V - 20 Mo - 24 Ti	1650	2	F	P'
V- JO Mo - 20 Ti	1650	2	P+	P<
V - 30 Mo - 20 Ti	1650		P+
V - 30 Mo - 20 Ti	1540	P^
V -45Mo - 15Ti	1650	/^
1760	P^
1650	r<
	P^
P

	!•ort set/Una	17 58	923	Std.	16	30 m/min
15	Legierungszusammensetzung			4		P+
			4		P
	Nitrierbehandlung	8		P
V-45 Mo - 15Ti		2		F
V - 5 Mo — 47,5 Ti	"C	2	Ergebnisse bei Schnitt	F
V - 5 Mo — 47,5 Ti	1650	4	geschwindigkeiten von	P
V - 5 Mo — 47,5 Ti	1430	4	230 m/min	P
V-IOMo -45Ti	1430	2	/^	F
V-IOMo -45Ti	1650	2	F	F
V - 30 Mo - 35 Ti	1540	2	F	—
[V - 72 Mo - 8 Ti]	lb50	4	P	—
[V - 72Mo - 8Ti]	1760	2	F	P^
[V - 15Mo - 55Ti]	1760	4	P'	P+
[V - 15Mo - 55Ti]	1870	8	P+	P⁺
V- 1OW - 10Ti	1760	2	F	P+
V - 2OW - 15Ti	1760	2	F	P⁺
V - 20 W - 15 Ti	1540	4	F	_
V -20W - 15Ti	1430	2	F	P+
V - 42 W - 4,5 Ti	1430	8	P*	P+
V - 42 W — 4.5 Ti	1650	2	P*	P+
V - 20 W — 24 Ti	lb50	2	P*	F
V - 10 W — 36Ti	1650	2	P<	F
V-IOW- 3b Ti	1650	2	P*	P
[V- 1 W — 40Ti]	1430	2	P*	P
[V-IOW- 54Ti]	lb50	2	P<	P^
V - 40 W - 36 Ti	1540	2	P	_
V - 20 W — 40 Ti	1760	2	P+	P<
V - 35 W - 20 Ti	1760	2	F	_
V - 35 W - 20 Ti	1760	2	F	P^
V - 40 W - 24 Ti	1540	4	P*	P'
V - 40 W - 24 Ti	lb50	2	P*	P*
V -50W - 10Ti	1540	2	P⁺	P^
V -50W - 10Ti	1650		P<
V - 60 W - 15 Ti	1650	P^
V - 75 W - 5 Ti	1650	P^
1540	P<
1760	P<
	P⁽
P

Die Tabelle zeigt zunächst, daß der Wahl der l.egicrungszusammensctzung besondere Bedeutung zukommt. Legierungen der in Klammern gesetzten Zusammensetzung, die außerhalb des Bereiches der Erfindung liegen, zeigen nach analoger Nitricrungsbehandlung nicht die Beständigkeit gegen Verschleiß und Absplitterimg, wie sie für die erfindungsgeniäßen Werkstücke charakteristisch ist. Die optimalen Bedingungen für die Nitrierungsbchandlung lassen sich anhand der mit der Nitrierung verbundenen Eigenschaftsänderungen, insbesondere der Mikrohärte, der mctallographischcn Struktur, der Härte und Gewichtszunahme bestimmen. Diese Eigenschaften können nach den üblichen Verfahren ermittelt werden.

Stickstoff muß in einer Menge von wenigstens 1 mg/cm² der Oberfläche aufgenommen werden, wobei höhere Stickstoffaufnahmen bevorzugt sind. An der Oberfläche der nitrierten Werkstücke soll die Mikrohärte wenigstens 1000 DPN-Einhcitcn betragen, wobei die Schichtdicke mit einer solchen Härte wenigstens etwa 0,013 mm betragen soll.

Üblicherweise wird die Nitrierung unter molekularem Stickstoff bei Almosphärcndruck durchgeführt, lis können jedoch auch andere stickstoffhaltige Stoffe eingesetzt werden, oder in der Nitricrungsalmosphiire kann der Stickstof! nur einen kleineren Anteil neben anderen Bestandteilen ausmachen. So wurden beispielsweise unter einer Atmosphäre aus Argon und 5% (2,5%) Stickstoff Proben aus der Legierung Nb — 20 W — 30Ti bei 1980⁰C 2 Stunden lang nitriert und eine Stickstoffaufnahme von 18 (20) mg/cm² festgestellt; unter den gleichen Bedingungen ergab sich bei der Nitrierung unter 100%igcm Stickstoff eine Sticksloffaufnahme von 18 mg/cm². Es wurden jeweils erfindungsgemäßc Werkstücke erhalten, welche den vorgesehenen Anforderungen entsprechen.

Auch durch Modifizierung der Wärmebehandlung, etwa durch Einhaltung bestimmter Geschwindigkeiten beim Aufheizen und Abkühlen der Proben unter Stickstoff können die Eigenschaften der Werkstücke beeinflußt werden. Wird z. B. die Legierung Nb — 20 W — 3d Ti 2 Stunden lang bei 215O"C nitriert und anschließend 1 Stunde lang in Argon getempert, so wird bei einer Schnittgeschwindigkeit von 30 m/min die Neigung zur Splittcibildung herabgesetzt.

Zur Auswahl der Nitrierbedingungen und zum Verständnis der Erfindung ist auch die relative Nitrierbarkeil der einzelnen Metallbeslandtcilc der erfindungsgemäß eingesetzten Legierungen von Bedeutung. Unter den angewandten Bedingungen für die Nitrierung sind Molybdän und Wolfram gegenüber Stickstoff verhältnismäßig inert, während Niob, Tantal

(><; und Vanadium leichter nitrierbar sind und Titan am besten mit Stickstoff reagiert. Beim Nitrieren verteilt sich der Stickstoff in Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit der einzelnen Metalle. Wegen seiner leichten

Nitrierbarkeit sollte daher der Anteil an Titan nicht zu groß sein. Mit zunehmendem Gehalt an Molybdän oder Wolfram nimmt in der Regel die Nitriergeschwindigkeit proportional dazu ab. Die Nitrier-Temperaturen und -Zeiten sind somit abhängig von der Zusammensetzung der zu behandelnden Legierungen, wobei die experimentellen Ergebnisse aus der Tabelle 1 gute Anhaltspunkte für brauchbare Nitrierungsbedingungen geben.

Eine gewisse Bedeutung hat auch die mechanische Bearbeitbarkeit der Legierungen, bevor sie nitriert worden sind. So lassen sich Legierungen mii verhältnismäßig hohen Anteilen an Niobium, Tantal und/oder Vanadium und in geringeren Gehalten an Titan, Wolfram und/oder Molybdän gut verarbeiten, wobei einige dieser Legierungen leicht kalt verarbeitet und in die gewünschte Form gebracht werden können, bevor sie nitriert werden.

Weiterhin ist wichtig, daß die Proben beim Nitrieren bei hohen Temperaturen ihre ursprünglichen Abmessungen beibehalten. Die Abmessungen nehmen in der Regel weniger als 1% zu. Für manche Legierungen ist die Zunahme noch erheblich geringer, und in einigen Fällen wurde sogar ein leichtes Schrumpfen beobachtet. Bei der Wahl der Nitrierungsbedingungen muß somit eine Änderung der Abmessungen der Werkstücke beim Nitrieren nicht befürchtet werden.

Viele der erfindungsgemäß ausgewählten Legierungen können so nitriert werden, daß sie nach der Nitrierung durchgehend e.nc zusammengesetzte Struktur aufweisen, wodurch eine homogenere Struktur mit von außen nach innen abnehmender guter Zähigkeit erhallen wird. Die Umsetzung kann aber auch allgemein auf die äußeren Schichten der Werkstücke beschränkt werden, ohne deren Kern sehr /u härten. Die mindeste Reaktionstiefe hängt von dem Verwendungszweck ab, doch hat sich gezeigt, daß auch für starke Beanspruchungen, z. I). für die beschriebene spanabhebende Behandlung von Stahl, die erforderliche Fiele der Reaktionszonc recht gering ist.

Die Dicke der m nitrierenden Werkstücke beeinflußt sowohl die Kinetik des Nitrierens wie die Menge des zu absorbierenden Stickstoffs zur Erreichung der gewünschten Härte. )e dünner das Werkstück ist, bei desto niedrigeren Nitrierungstemperaturen oder -dauern kann gearbeitet werden. Diese Erscheinung ist unabhängig davon, ob das zu nitrierende Material freisteht oder seinerseits einen Überzug auf einem Träger bildet. Beispielsweise wurde beim Nitrieren einerb mm dicken Probe aus der Legierung Nb - JO Ti - 20 W innerhalb von 2 Stunden bei 1980⁰C ein erfindungsgemäßes Werkstück erhalten, an dem die Oberflächenschicht eine Tiefe von 0,0025 mm und eine Härte von 1175 DPN-Einhciten aufwies. Bei einer nur 0,165 mm starken Probe aus der gleichen Legierung wurde die nämliche Oberflächenschicht (Tiefe O,OO25mm; Härte 1175 DPN-Einheiten) bereits nach l,25stündiger Nitrierung bei 1760¹C erzielt. Die Sliekstoffaufnahme betrug 18 bzw. 5,6 mg/cm². Hieraus ist auch zu ersehen, daß bei der Verwendung von Legierungen, die nur geringe Stickstoffaufnahme erfordern, in der Form dünner Proben die Stickstoffaufnahme erheblich herabgesetzt werden kann.

Nachstehend wird für einige beispielhafte Legierungen die durch Stickstoffaufnahme bedingte Gewichtsänderung angegeben, die bei der Nitrierung entsprechender Proben zu erfindungsgemäßen Werkstücken eintritt.

Die Proben mit den Abmessungen IO χ 10 χ 3 nun zeigten nach der Nitrierung die erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften.

Legierungszusammensetzung

Nitrierungs- Gewichts

behandlung änderung

°C Std. (mg/cm¹)

Nb - 2OW - 3OTi 1980 2 18

V - 25Mo - 10Ti 1540 2 8,3

Ta - 33,5 W - 1,5Ti 1980 2 5

Ta - 6OW - 5Ti 2150 2 3,7

Die F i g. 1 bis 6 betreffen jeweils verschiedene ternäre Legierungssysteme, wobei jeweils das äußere Polygon ABCDEFA den Bereich für Legierungszusammensetzungen aus den entsprechenden drei Komponenten umschreibt, aus denen nach der Nitrierung erfindungsgemäße Werkstücke erhalten werden. Die Prüfung, ob die nitrierten Legierungen den erfindungsgemäß vorgesehenen Anforderungen entsprechen, erfolgt wiederum mit den oben beschriebenen Schneidversuchen bei Schnittgeschwindigkeiten von 230 und 30 m/min. Die mit schwarzen Vollkreisen bezeichneten Legierungszusammenselzungen sind Beispiele für solehe Legierungen, die nach der entsprechenden Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstükke liefern. Bevorzugt sind solche Werkstücke dann, wenn bei beiden Schnittgeschwindigkeiten nach der spanabhebenden Entfernung von 33 cm' Stahl (AlSI

4340) am Schneidwerkzeug kein oder lediglich geringer Verschleiß festzustellen war. Die mit halbschwarzen Kreisen bezeichneten l.egieiungszusammensetzungen sind entsprechend Beispiele für solche Legierungen, die nach der Nitrierung erfindungsgemäß befriedigende Werkstücke liefern. Auch diese Werkstücke erweisen sich bei beiden Schnittgeschwindigkeiten als brauchbar, zeigen jedoch bei einer Geschwindigkeit, zumeist bei 30 m/iiiin höheren Verschleiß. Beide Materialien, die bevorzugten wie die befriedigenden, fallen unter die vorliegende Erfindung. Unbefriedigend, mit X bezeichnet, bedeutet, daß bei der einen oder anderen Schnittgeschwindigkeit hoher Verschleiß beobachtet wurde; Werkstücke solcher Zusammensetzung fallen nicht in den Bereich der Erfindung.

Nachstehend werden verschiedene ternäre I.egie rungssysteme besprochen und die notwendigen Grenzen der Zusammensetzungen angegeben, welche eingehalten werden müssen, damit aus entsprechenden Legierungen erfindungsgemaße Werkslücke hergestellt werden können.

Das System Niob — Wolfram—Titan

Aus dem tertiären System Nb-W-Tl werden nach _s<i entsprechender Stickstoff aufnahme erfindungsgemäße Werkstücke dann erhallen, wenn dieses ternäre System hinsichtlich seiner Zusammensetzung den folgenden. Bedingungen entspricht:

ho IObis85% Niob

1 bis 45% Titan

2 bis 80% Wolfram.

wobei das Verhältnis von Niob zu Titan großer ah I : I ds sein muß.

Innerhalb dieser Bei eiche werden erl'indungsgemäll bevorzugte Werkstücke dann erhallen, wenn die folgenden Bedingungen eingelullten werden:

24 bis 75% Niob
3 bis 36% Titan
10 bis 60% Wolfram,

wobei das Verhältnis von Niob zu Titan großer als 1,5 :1 sein muß.

In dem Dreiecksdiagramm nach Fig. 1 liegen innerhalb des Polygons ABCDEFA sämtliche Zusammensetzungen für Legierungen aus diesem ternären System, welche nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergeben. Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auch innerhalb des inneren Polygons HIJKLH, so werden daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevcrzugte Werkstücke erhalten.

Für beispielshafte Legierungen aus diesem System können die Reaktionsbedingungen für die Nitrierung aus der Tabelle I entnommen werden. Legierungen, welche zu erfindungsgemäß bevorzugten Werkstücken führen, können mit Erfolg 2 Stunden lang bei 1980⁰C nitriert werden. Dasselbe gilt für die Legierungen mit einem höheren Gehalt an Wolfram. Legierungen mit hohem Gehalt an Niob oder solche mit niedrigem Wolframgehalt erfordern in der Regel niedrigere Nitriertemperaturen und/oder kürzere Nitrier/eiten.

Bei der Legierung Nb - 20 W - 30Ti hat sich gezeigt, daß die Eigenschaften der daraus hergestellten erfindungsgemäßen Werkstücke von den Nitricrbedingungen abhängen, so daß die optimalen Nitrierbedingungen zweckmäßigerweise durch einige Versuche ermittelt werden. 10x10x3 mm Proben aus dieser Legierung wurden bei unterschiedlichen Temperaturen nitriert und dabei mittels üblicher metallographischer Untersuchungsniethoden die folgenden Reaktionstiefen festgestellt:

Nilrierungs-	Sld.	Gewichtszunahme	Reaküonstiefc
behandlung	2
¹C	2	mg/cm^J	nun
1870	4	12,7	0,5
1980	2	18	0,75
1980		25	1.0
2090	27	1,15
2150	40	1,5

Die nach 2sliindiger Nitrierung bei 1480'C erhaltenen Werkstücke /eigen befriedigende Eigenschaften; bei dem eingangs beschriebenen Schneidverstich wurde bei der Schnittgeschwindigkeit von 230 m/min nach der zerspanenden Entfernung von 33 cm¹ gehärtetem Stahl (AISI 4340) an der Schneidkante lediglich ein Abtrag von 0,1 mm festgestellt; auch bei der Schnittgeschwindigkeit 30 m/min erfüllt das Werkstück die Anforderungen. Dagegen erfüllen Werkstücke aus dieser Legierung, die bei 1870"C oder oberhalb von 1980"C. insbesondere zwischen 2090" und 2150'C nitriert worden waren, nicht die vorgesehenen Anforderungen. Auch entsprechende Versuche, die von einem l'aehinann leicht durchgeführt werden können, lassen sich auch hinsichtlich solcher Legierungen, die gegenüber den Nitrierungsbedingungeii empfindlich sind, leicht die optimalen Nitricrimgsbcilingiingcti Tür die Herstellung ei iinilungsgenialler Werkstücke ermitteln.

Die Legierung Nb — 40 W 20 Ii kanu wenig oiler Mark nitriert werden und imt/dem weisen daraus hergestellte eiiiniliingsgeniallc Werkstücke bel'ricili gcndc Eigenschaften aiii, wie die folgenden Ergebnisse

Nitricrungs- Re- Abtrag der Schneidkante bei

behandlung aktions- der Schnittgeschwindigkeit

tiefe

"C Std. mm 30 m/min 230 m/min

1980 2
2150 4

0,4
1,5

0,1 mm¹) 0,075')

0,125 mm-¹) 0,2»)

■) nach Entfernung von J3 cm' Stahl (AISI 4340) κι ή nach Entfernung von 62 cm' Stahl (AISI 4340) i) nach Entfernung von 206 cm' Stahl (AlSI 4340)

An Werkstückstücken aus dieser Legierung Nb — 40 W — 20Ti, die wenig oder stark nitriert worden is waren, wurde auch die Mikrohärte der Oberflächenschicht in Abhängigkeit vom jeweiligen Oberflächenabstand bestimmt.

Abstand von der	Mikrohärte	mit 200 g)
20 Oberfläche	(DPN, Belastung	nitriert bei
	nitriert bei	2IiOC während
	1980⁰C wahrend	4 Std.
(mm)	2 Std.	2000
₂, 0.013	1380	1500
0,025	1360	1210
0,05	830	I 1 50
0.1	860	890
0,2	600

[•-in weiteres Beispiel für eine geeignete Legierung uus diesem System ist die Legierung Nb — 31 W — 15Ti. Nitriert man eine Probe aus dieser Legierung 4 Stunden lang bei 1980°C, so entsteht eine aus

Vi mehreren Phasen, d. h. aus zwei oder mehr Phasen, bestehende Struktur. Diese Phasen unterscheiden sich voneinander durch den Stickstoffgehalt und durch den (iehalt an Metall. Diese Unterschiede sind im Schnitt unter dem Mikroskop nach den üblichen metallurgi-

41) sehen Verfahren festzustellen. Da die nicht reagierte Legierung in der Regel eine einheitliche Phase bildet, kann die Dicke der Reaktionszone leicht festgestellt v/erden. Ein gewisses Härten kann auch unterhalb der metallographisch beobachteten Reaktionszone stattfinden. Bei der vorliegenden Probe wurde für die Reaktionszone eine Tiefe von 0,75 mm festgestellt. Der Ausdruck »Phase« wird hier im Sinne eines physikalisch homogenen und unterscheidbaren Teil des Gesamtsystems verstanden. »Mehrphasig« bedeutet, dall zwei oder mehr solcher Phasen vorhanden sind.

Erfindungsgemäße Werkstücke aus dieser Legierung Nb — 31 W — 15Ti weisen eine gehärtete Oberflächenschicht ausreichender Tiefe auf. Solche Werkstücke erbrachten bei der spanabhebenden Entfernung von

is Stahl (AISI 4340) bei einer Schnittgeschwindigkeit von 230 m/min die folgenden Ergebnisse:

Im Hinblick auf die harten Versuchsbcdingiingeii ist dies ein sehr gutes I !rgchiiis. /um Vergleich sei ctu ahm. daß gesintertes Wolframcarbid (( h). ein Material, das in der Eachwelt .ils sein h.iri und ,ihriebbesi.indii; bck.mni

Entferntes Material	•Vbtray der Sclincidk.iiiu
cm'	IIIMI
33,5	0,15
69,5	0.175
108	I)..'

ist(vgl. »Metals Handbook«, 8. Aufl.. Bd. 1. S. fcbO [1961 ]), unter diesen Versuchsbedingungen völlig abgetragen wurde.

Das Sy si em Niob —Molybdän—Titan

Dieses ternäre System Nb-Mo —Ti ist mit dem oben beschriebenen System Nb-W—Ti im wesentlichen vergleichbar; der hauptsächliche Unterschied besteht darin, daß der Gehalt an Niob etwas geringer ist (20% bis 85% im Vergleich /u 10% bis 85%). und daß der maximale Gehalt an Molybdän etwas geringer ist als der an Wolfram (60% Molybdän und 80% Wolfram).

Aus diesem lcrnären System Nb-Mo—Ti werden nach entsprechender Stickstoffaufnahnic brauchbare erfindungsgcmäße Werkstücke dann erhallen, wenn die Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzungen den folgenden Bedingungen entsprechen:

20% bis 85% Niob
1% bis 45% Titan
2% bis 60% Molybdän,

wobei das Verhältnis von Niob zu Titan größer als 1 : 1 sein soll.

Innerhalb dieses Bereichs werden erlindungsgemäß bevorzugte Werkstücke dann erhalten, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

25% bis 75% Niob
4% bis 35% Titan
8%bis 60% Molybdän.

wobei das Verhältnis von Niob zu Titan größer als 1.6 : 1 sein soll.

In dem Dreiecksdiagramm nach I i g. 2 liegen innerhalb des Polygons ABCDFJA sämtliche Zusammensetzungen für Legierungen aus diesem tertiären System, welche nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergeben. Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auch innerhalb des inneren Polygons HIfKLH, so werden daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke erhalten.

Für beispielhafte Legierungen aus diesem System können die Reaktionsbedingungen für die Nitrierung aus der Tabelle I entnommen werden. Legierungen, welche zu erfindungsgemäß bevorzugten Werkstücken führen, können mit Erfolg 2 Stunden lang bei 1980" C nitriert werden. Legierungen mit höherem Niobgehalt oder mit niedrigerem Molybdängehah erfordern in der Regel niedrigere Nitriertemperaturen und/oder kürzere Nitrierzeiten.

Innerhalb dieses ternären Systems wurden aus den folgenden Legierungen

50 Nb -10 Mo -30 Ti
60 Nb - 20 Mo - 20 Ti
60 Nb-30 Mo-10 Ti
70 Nb-20 Mo- 10Ti
70Nb- 10 Mo —20Ti
50 Nb - 20 Mo - 30 Ti
40 Nb-50 Mo- 10Ti

nach jeweils 2stündiger Nitrierung bei 1980⁰C besonders gute erfindungsgemäße Werkstücke erhalten.

Es wurde auch untersucht, ob die Anwesenheit von Molybdän und/oder Wolfram in den Ausgangslegierungen zur Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke erforderlich ist. Hierzu wurden die Legierungen

50 Nb- 20Mo- 30Ti
58 Nb- 7 Mo-35 Ti
b0 Nb - 0 Mo - 40Ti

s jeweils 2 Stunden lang bei 1980"C nitriert. Lediglich die Werkstücke aus molybdänhaltigcn Legierungen erfüllen die vorgesehenen Anforderungen, während oberflächig nitrierte Werkstücke aus der inolybdänfreicn Legierung bO Nb — 40Ti in den Schneidversuchen bei beiden

ίο Schnittgeschwindigkeiten versagten. Wie der Tabelle weiter zu entnehmen ist. führen auch andere binäre Legierungen aus Niob und Titan nach entsprechende Stickstoffaufnahnic nicht zu Werkstücken mit den vorgesehenen Eigenschaften. Hieraus folgt, daß wenig stens in Ausgangslcgicrungcn, die als weitere wesenlli ehe Bestandteile Niob und Tantal enthalten, die Anwesenheit von Molybdän und/oder Wolfram zwingend erforderlich ist.
Wie schon gesagt, zeichnen sich erfindungsgemäße oberflächig nitrierte Werkstücke durch eine Oberflä chenschiehl mit hoher Oberflächenhärte aus, wobei dii Härte nach innen abgestuft abnimmt. Die Fig. 8 erläutert diese Verhältnisse. Sie zeigt die Mikrohärten in Abhängigkeit von der Schichttiefe oberflächig nitrierte Werkstücke, die 2 Stunden lang bei 1980°C nitriert worden waren. Man sieht, daß die besten Werkstücke aus der Legierung Nb — 20 Mo — 30Ti eine hohe Oberflächenhärte von mehr als 1500 DPN-Einheiien aufweisen, die kontinuierlich nach innen zu abnimmt.

}o Die Legierung Nb — 7 Mo — 35 Ti hat eine ähnlich hohe Obcrflächenhärte und die Neigung der Kurve zeigt, daß auch hier eine entsprechende Abstufung de Härte nach innen vorhanden ist.
Bei der binären Legierung 60 Nb — 40Ti ist dagegen unterhalb 0,0025 mm die Härte der Oberflächenschich gering: obwohl die äußere Schicht sehr hart ist und eint scharfe Diskontinuität der Härte vorhanden ist, konnte die Härte der äußeren Schicht wegen ihrer Sprödigkei nicht gemessen werden.

Das System Tantal — Wolfram— Titan

Aus diesem ternären System Ta —W-Ti werden

nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke dann erhalten, wenn die Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzungen den folgenden Bedingungen entsprechen:

10% bis 88% Tantal
1% bis 35% Titan
2% bis 80% Wolfram,

wobei das Verhällnis von Tantal zu Titan größer als 1 : sein soll. Innerhalb dieses Bereichs werden erfindungs gemäß bevorzugte Werkstücke dann erhalten, wenn dii ^₅ folgenden Bedingungen eingehalten werden:

26°/obis 78% Tantal
1% bis 34% Titan
5% bis 60% Wolfram,

wobei das Verhältnis von Tantal zu Titan größer al 1.8:1 seinsoll.

In dem Dreiecksdiagramm nach Fig.3 lieget innerhalb des Polygons ABCDEFA sämtliche Zusam rnensetzungen für Legierungen aus diesem ternäre System, welche nach entsprechender Stickstoffaufnah me brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergebet Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auc innerhalb des inneren Polygons HIJKLH, so werde

daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke erhalten.

Für beispielhafte Legierungen aus diesem System können die Reaktionsbedingutigen für die Nitrierung aus der Tabelle I entnommen weiden. Legierungen, s welche zu erfindungsgemäß bevorzugten Werkstücken führen, können mit Erfolg 2 Stunden lang bei 1980" C nitriert werden. Besonders diejenigen Ausgangslegierungcn mit höherem Wolframgchalt ergeben ausgezeichnete erfindungsgemäße Werkstücke, insbesondere Schneidwerkzeuge. Legierungen mit höhcrem TantaljZL'halt oder mit niedrigerem Wolframgchalt erfordern im allgemeinen niedriger Nitrierlcniperaturcn und/oder kürzere Nitrierzeiten.

Innerhalb dieses tcniärcii Systems wurden aus den folgenden I .rgimingen

Ta - 25 W- 10 Ti

Ta - K) W - 20 Ti

Ta - 18 W- 18Ti

Ta - 29 W - 17 Ti

nach jeweils 2stündiger Nitrierung bei 1980'C besonders gute erfindungsgemäße Werkstücke erhalten.

Dinare Legierungen aus Tantal mit 5 bis 80°/« Titan erwiesen sich als ungeeignet für die Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke.

Bereits der Zusatz von 2"/« Wolfram liefen brauchbare Ausgangslegierungcn und aus solchen Ausgangslegierungen mit 10% Wolfram werden sehr gute crlindiingsgcniäßc Werkstücke erhalten.

Das System Tantal —Molybdän —Titan

Aus diesem ternären System Ta —Mo-Ti werden nach entsprechender SticksloHaiifnahme brauchbare eriindungsgcmäße Werkstücke dann erhalten, wenn die Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzungen den folgenden Bedingungen entsprechen:

25% bis 88% Tantal
1% bis 35% Titan
2% bis 50% Molybdän.

wobei das Verhältnis von Tantal zu Titan größer als 1 : 1 sein soll.

Innerhalb dieses Bereiches werden erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke dann erhallen, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

39% bis 78% Tantal
1% bis 34% Titan
5% bis 40% Molybdän,

wobei das Verhältnis von Tantal zu Titan größer als 1.8 : 1 seinsoll.

In dem Dreiecksdiagramm nach Fig. 4 liegen innerhalb des Polygons ABCDl-FA sämtliche Zusammensetzungen für Legierungen aus diesem ternären Sysiem, welche nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergeben. Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auch innerhalb des inneren Polygons HlJKLH, so werden daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke erhalten.

Für beispielshafte Legierungen aus diesem System können die Reaktionsbedingungen für die Nitrierung aus der Tabelle I entnommen werden. Legierungen, welche zu erfindungsgemäß bevorzugten Werkstücken {,5 führen, können mit Erfolg 2 Stunden lang bei 1980° C nitriert werden. Legierungen mit hohem Tantalgchalt oder mit niedrigem Molybdängchalt erfordern in der Regel niedrigere Nitriertempcraluren und/oder kürzere Nitrierzeiten.

Innerhalb dieses ternären Systems werden aus den folgenden Legierungen

Ta - 10 Mo- 10Ti
Ta - 19 Mo-9Ti
Ta -30Mo- K)Ti
Ta - 10Mo - 20Ti

nach jeweils 2stündiger Nitrierung bei 1980"C besonders gute erfindungsgemäße Werkstücke erhalten.

Das System Vanadium —Molybdän—Titan

Aus diesem icrnärcn System V —Mo—Ti werden nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgcmäße Werkstücke dann erhalten, wenn die Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung den folgenden Bedingungen entsprechen:

15% bis 90"/« Vanadium
1% bis 45% Titan
2% bis 60% Molybdän.

wobei das Verhältnis von Vanadium zu Titan größer als 0.66 : 1 sein soll.

Innerhalb dieses Bereiches werden erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke dann erhalten, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

24% bis 78% Vanadium

1% bis 35% Titan
11% bis 60"/« Molybdän.

wobei das Verhältnis von Vanadium zu Titan größer als 1,5 : 1 sein soll.

In dem Dreiecksdiagramm nach F i g. 6 liegen innerhalb des Polygons ABCDFFA sämtliche Zusammensetzungen für Legierungen aus diesem ternären System, welche nach entsprechender Stickstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergeben. Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auch innerhalb des inneren Polygons HIJKLH. so werden daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke erhallen.

Für beispielhafte Legierungen aus diesem System können die Rcaklionsbedingungen für die Nitrierung aus der Tabelle I entnommen werden. Im allgemeinen werden Ausgangslegierungcn aus diesem System 2 bis 4 Stunden lang zwischen 1540 und 1760"C nitriert, wobei sehr gute erfindungsgemäße Werkstücke, insbesondere ausgezeichnete Schneidwerkzeuge erhalten werden.

Beispielsweise werden gute erfindungsgemäße Werkslücke erhalten, wenn die Ausgangslegierungcn V — 25Mo - 10 Ti bzw. V - 17 Mo - 17 Ti 2 Stunden lang bei 1540"C nitriert werden. Die Legierungen

V -25Mo- 10Ti
V- 17 Mo-28Ti

V — 20 Mo - 24 Ti

V - 30 Mo - 20Ti

lieferten nach 2stündiger Nitrierung bei 1650°C ebenfalls brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke. Weitere Beispiele für brauchbare Ausgangsmaterialien sind die Legierungen V — 10 Mo — 10 Ti, die 2 Stunden lang bei 1540"C nitriert wird; die Legierung V — 30 Mo — 20Ti, die zwischen 1540 und 1760⁰C unterschiedlich lange nitriert wird; die Legierung V — 30 Mo — 30 Ti, die bei 1540⁰C 4 Stunden lang oder bei 1760⁰C 2 Stunden lang nitriert wird; oder die Legierung V — 45 Mo — 15 Ti, die bei 1650° C 4 Stunden lang nitriert wird.

Aus diesem ternären System ist die Legierung V — 25 Mo — 10Ti ein besonders gutes Ausgangsmaterial zur Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke. Mit Schneideinsätzen aus dieser Legierung, die 2 Stunden lang bei 1540⁰C nitriert worden war, wurden bei der spanabhebenden Entfernung von Stahl (AISI 4340) die folgenden Ergebnisse erzielt:

Schnittgeschwindigkeit	Abtrag der	Schnittgeschwindigkeit	Abtrag der
30 m/min	I Schneidkante	230 m/min	1 Schneidkante
entfernte	mm	entfernte	mm
Menge Stahl	0,20	Menge Stah	0,125
cm³	0,30	cm¹	0,15
8,5	0,40	22,0	0,20
14,0	0,47	44,5
24,5	0,52	67,0
30,0
35,0

Die Abnutzung war gleichmäßig, eine Splitterbildung an der Schneidkante wurde nicht beobachtet. Wurde die gleiche Legierung 4 Stunden lang bei 1540° C nitriert, so wurden mit den erhaltenen erfindungsgemäßen Werkstücken die gleichen guten Ergebnisse erzielt.

Wird innerhalb dieses ternären Systems der Gehalt an Vanadium bei 65% gehallen und das Verhältnis von Titan zu Molybdän erhöht, so führen auch diese Ausgangsmaterialien zu guten erfindungsgemäßen Werkstücken, insbesondere zu ausgezeichneten Schneidwerkzeugen. Bei einer noch weiteren Erhöhung dieses Verhältnisses nehmen die guten Eigenschafton jedoch wieder ab. Wird das Ausgangsmaierial V — 17 Mo - 17Ti 2 Stunden lang bei !650"C nitriert, so werden erfindungsgmäße Werkstücke mit ausgezeich- js neten Eigenschaften erhalten, während Werkstücke aus der Legierung V — 2 Mo — 33Ti noch brauchbare, jedoch nicht mehr so gute Eigenschaften aufweisen.

Das System Vanadium —Wolfram—Titan

Aus diesem ternären System V —W—Ti werden nach entsprechender Sticksloffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke dann erhalten, wenn die Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzungen ilen folgenden Bedingungen entsprechen:

15% bis 90% Vanadium
I % bis 45% Titan
2»/» bis 80% Wolfram.

5° wobei das Verhältnis von Vanadium /11 Titan größer als 0,66: I sein soll. Innerhalb dieses Bereichs werden erfindungsgemuß bevorzugte Werkstücke dann erhalten, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

24% bis 80% Vanadium
I % bis 40% Titan
5%bis60%Woirram.

wobei das Verhältnis von Vanadium zu Titan größer als 1,4 : 1 sein soll.

In dem Dreiecksdiagraniin nach Fig. 5 liegen innerhalb des Polygons ABCDEFA sämtliche Zusammensetzungen für Legierungen aus diesem ternären System, weiche nach entsprechender Sückstoffaufnahme brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke ergeben. Liegen die Zusammensetzungen der Legierungen auch innerhalb des inneren Polygons HIIKLH, so werden daraus nach entsprechender Stickstoffaufnahme erfindungsgemäß bevorzugte Werkstücke erhalten.

Für beispielhafte Legierungen aus diesem System können die Reaktionsbedingungen für die Nitrierung aus der Tabelle 1 entnommen werden. Vanadiumhaltige Ausgangslegierungen können in der Regel bei etwas niedrigeren Temperaturen nitriert werden als die entsprechenden Legierungen mit Niob oder Tantal. Auch bei höheren Wolframgehalten lassen sich vanadiumhaltige Ausgangslegierungen schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zu erfindungsgemäßen Werkstücken nitrieren. Aus vanadiumhaltigen Ausgangslegierungen werden in der Regel nach 2stündiger Nitrierung bei 1540°C bis 1560⁰C brauchbare erfindungsgemäße Werkstücke erhalten. Ausgangslegierungen mit hohem Vanadiumgehalt oder mit verhältnismäßig niedrigem Wolframgehalt erfordern in der Regel niedrigere Nitriertemperaturen und/oder kürzere Nitrierzeiten. Legierungen mit höherem Wolframgehalt, die außerhalb des bevorzugten Bereiches liegen, liefern nach 2stündiger Nitrierung bei 1760⁰C brauchbare Werktücke.

Beispielsweise werden gute erfindungsgemäße Werkstücke erhalten, wenn die Ausgangslegierungen

V-IOW- 10 Ti

V - 35 W - 20 Ti

V - 40 W - 24 Ti

V - 60 W - 15 Ti

2 Stunden lang bei 1560"C nitriert werden, bzw. die Ausgangslegierungen

V - 42 W - 4,5 Ti
V- 50W- 10Ti

V - 20 W - 24 Ti
V-10W- 36Ti

2 Stunden lang bei lb5()"C nitriert werden. Eine besonders gute Ausgangslegierung für die Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke ist die Legierung V — 20 W — 15Ti. jeweils 2g schwere Proben aus dieser Legierung zeigten unter den folgenden Nitrieriingsbedingungen die folgende Gewichtszunahme:

55

Nilrieningsbehandliing	Sid.	Gewichts
	4	/imuhine
C	8	nig/cni-
1430	2	7,3
1430	4	10,7
1650	14,7
165t)	20.0

Oberflächig nitrierte Werkstücke aus dieser I euierutig /eigten zumeisi mit zunehmendem Stickstof!^ hall bessere mechanische Eigenschaften.

1 löhcr lcgicrle Systeme

Erfindungsgemäße Werkstücke können nicht nur aus geeigneten, nitrierten Legierungen aus den aufgeführten, jeweils ternären Systemen bestehen, sondern auch aus nitrierten, höher legierten Materialien mit mehr als drei verschiedenen l.egiertmgsbestandteilen.

Repräsentative Beispiele für solche l.cgierungs/iisammensetzungen mit mehr als drei Bestandteilen, die Bedingungen tier Nitrieniiigsbehandlung und die Ergebnisse von Schneitlvcrsiichen bringt tlic folgende

Tabelle II. Maßstab für die Beurteilung, ob eine bestimmte Legieri.'ngszusammensct/ung nach entsprechender Slickstoffaufnahme /u erfindungsgemäßen Werkstücken führt, ist wiederum die Beständigkeit solcher Werkstücke bei der spanabhebenden Entfernung von Stahl; die Bedingungen der .Schneidversuche wurden bereits bei der Erläuterung der Tabelle I im ein/einen angegeben. Unter die Erfindung fallen nur

Tabelle Il

solche Werkstücke, welche die Ji cm» Stahl (Prüfstahl Rc 4 3-45) bei Schnittgeschwindigkeiten von 230 und 30 m/min ohne übermäßigen Verschleiß der Schneidkante entfernen. Wiederum bedeuten in der Spalte »Ergebnisse« die Symbole

P⁴ = befriedigend, bevorzugt
P = befriedigend

Legierungszusammensetzung
Gew.-°/o

35 Nb - 35 Ta - 10 Mo - 20 Ti

30Nb- 30Ta - 10 Mo - 10W- 20Ti

50Nb- 12,5Mo- 12,5 W - 25Ti

52,4Ta - 12,5 Mo - 12,5 W - 22.5 Ti

30 Nb - 20 V - 10 Mo - 40 Ti

29 Nb - 39 V - 8 Mo - 24 Ti '

37 Nb - 30 V - 8 Mo - 25 Ti

13 Nb - 25 Ta - 34 V - 7 Mo - 21 Ti

53 Ta - 22 V - 7 Mo - 18 Ti

18 Nb-36 Ta - 10 V- 18Mo- 18Ti

12 V - 42 Ta - 26 Mo - 20 Ti

25 Nb - 25 Ta - 25 V - 15 Ti - 5 W - 5 Mo

Es gibt gewisse zahlenmüßige Beziehungen, aus welchen man vorhersagen kann, ob eine bestimmte Legierung mit mehr als 3 Bestandteilen aus der Gruppe (Nb, Ta, V)-Ti-(Mo, W) als Ausgangsmaterial zur Herstellung erfindiingsgemäßer Werkstücke brauchbar ist oder nicht. Hierbei wird zur Bestimmung der zahlenmäßigen Mengenbeziehungen zwischen den einzelnen Legierungsbestandteilen von den nachstehenden Formeln ausgegangen; die Formeln repräsentieren lineare Proportionalwerte, ausgedrückt in Gewichtsprozent.

Nitrierungsbehandlung	Std.	Ergebnisse	bei Schnitt-	30 m/min
	2	gesehwindigkeiten von	P+
"C	2	230 m/min	P+
1980	2	P^	P⁺
1980	2	P+	P+
1980	4	P⁺	P
1980	2	P+	P
1650	2	P+	P⁺
1540	6	P₊	P⁺
1540	2	P⁺	P
1540	2	P+	P^
1540	2	P^	P"
1540	2	P+	P⁺
1760	2	P⁺	P+
1870	P*
1650	P*

ίο halt an Niob. Tantal und Vanadium bei mindestens (204 + 25/?+ 15C) liegt, wenn die Metallegierung aus mehr als einem der Metalle Niob,Tantal und Vanadium zusammen mit allein Molybdän und Titan besteht: wenn der Gesamtgehalt an Niob, Tantal und Vanadium bei

j5 mindestens (104 + IOß+ 15C) liegt, wenn die Metalllegierung aus mehr als einem der Metalle Niob. Tantal und Vanadium zusammen mit allein Wolfram und Titan besteht; wenn der Gesamtgehall an Niob. Tantal und Vanadium bei mindestens

A —

ö =■

% Nb
%Nb t-%Ta

% Ta
%Nb I- ".„Ta I-¹VoV

¹V₁₁V
%Nb I- ".„Ta I-% V

"/« Mo
%Mn I- ".„ W

% W
'!',,Mo I ¹Vi, W

Brauchbare Aiisgangslegieiimgen für die Herstellung erfindiingsgemäßer Werkstücke aus mehr als drei verschiedenen metallischen Bestandteilen liegen dann vor, wenn der Gehall an Niob zwischen (K)E t-20D) uiui: 85% liegt, wenn die Metallegierung allein ans Niob, Molybdän und Wolfram und Titan besteht: wenn der Gehalt an Tantal zwischen (K)E I-25O) und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Tantal. Molybdän und Wolfram wu\ Tiian besteht: wenn der Gesamtge-E+25O) +

[(4

liegt. wenn die Metallegierung aus mehr als einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium zusammen mit Molybdän, Wolfram und Titan besteht; wenn der Gcsamthöchstgehalt an Niob, Tantal und Vanadium etwa bei (854 I-88/J + 90C) liegt, wenn die Metallegierung mehr als eines dieser Metalle enthält; wenn der Gehalt an Titan den Wert (454 + 45Γ+35/?) nicht übersteigt und das Verhältnis des Gesamtgehalles an Niob. Tantal und Vanadium /u Titan bei mindestens dem Wert (4 + ß + 0,b6C) : 1 liegt, wenn die Metallegierung Titan, mehr als eines der Metalle Niob, 'Tantal und Vanadium und mindestens eines der Metalle Molybdän und Wolfram enthält; wenn der Gcsaintgehalt an Molybdän und Wolfram den Wert

[60ü(4 + (T) + 5<K B χ D) + 80E|

nicht übersteigt, wenn die Metallegierung allein aus Molybdän, Wolfram, Titan und mindestens einem der Metalle Niob,Tantal und Vanadium besteht.

Eine sinngemäße Anwendung obiger Legierungen zeigt, daß beispielsweise die Legierung 37 NB — JO V — 8 Mo — 25 Ti als Ausgangsmaterial für die Herstellung erfindimgsgemäBer Weikslücke brauchbar ist, während die Legierung it) Nb - H) la — 30 V 2 Ti — 4 Mo — 4\V hierfür unbrauchbar isl (da der

Gesamtgehalt an Nb + Ta + V mit 90% höher ist als die Beziehung K, nämlich

85 χ 0,33 + 88 χ 0,33 + 90 χ 0,33 = 87,

zuläßt). Im allgemeinen müssen diese Beziehungen nur s dann beachtet werden, wenn Ausgangslegierungen mit mehr als drei verschiedenen metallischen Bestandteilen vorliegen und die Menge eines oder mehrerer Bestandteile im jeweiligen noch zulässigen Grenzbe- -eich liegt. Wenn in den Legierungn mehr als eines der Metalle Niob, Tantal und Vanadium enthalten ist, und wenn der Gesamtgehalt dieser Metalle zwischen 85% und 90% liegt, sollten die Beziehungen berücksichtigt werden. Liegt der Gesamtgehalt dieser Metalle der Gruppe A über 90%, so sind entsprechende Legierun- i; gen als Ausgangsmaterialicn für die Herstellung erfiiidungsgemäßer Werkstücke nicht brauchbar. Liegt der Gesamtgehalt dieser Metalle der Gruppe A zwischen 25%> und 85%. so braucht man wiederum die Beziehungen nicht zu berücksichtigen, wenn die übrigen zahlenmäßigen Bedingungen eingehalten werden. Die Beziehungen sollten aber wieder angewandt werden, wenn der Gesamtgehali an Metallen der Gruppe A zwischen 10% und 25% liegt, wieder unter der Voraussetzung, daß mehr als eines dieser Metalle zugegen ist. Liegt der Gesamtgehali an Metallen der (jruppc A unter 10%, so sind entsprechende Legierungen wiederum nicht mehr zur Herstellung crfindiingsgcmäßcr Werkstücke geeignet. Ebenso muß der Tiiangehalt nur dann nach diesen Beziehungen berechnet werden, wenn Tantal und entweder Niob oder Vanadium oder beide zugegen sind, und der Titangehuli zwischen 35%) una 45% liegt. Liegt derTitangehall über 45%. so sind entsprechende Legierungen nicht brauchbar, und bei Titangehaltcn zwischen 1 und 35% braucht _vs die obige Beziehung, daß der Gehalt an Titan den Wert (45,4+ 45C+35Ö) nicht übersteigt, und das Verhältnis des Gcsamtgehaltcs an Niob. Tantal und Vanadium zu Titan bei mindestens dem Wert (A + ü + 0,66f) : 1 liegt, wenn die Metallegierung Titan, mehr als eines der Metalle Niob. Tantal und Vanadium und mindestens

40

eines der Metalle Molybdän und Wolfram en'häll. zui Bestimmung des Titan-Höchstgehaltes ebenfalls nicht angewandt werden.

Sind Niob oder Tantal oder beide zugegen. Vanadium aber nicht, so muß das Verhältnis von Niob und/oder Tantal zu Titan größer als 1 sein. Bei einem Mengenverhältnis von weniger als 1 sollen nur diejenigen Legierungen berücksichtigt werden, die Vanadium enthalten.

Wenn die Legierungen Molybdän und Wolfram enthalten und allein Niob und/oder Vanadium zugegen ist, so brauchen die Beziehungen nur dann angewandt zu werden, wenn die Gesamtsumme für Molybdän und Wolfram zwischen 60% und 80% liegt. Liegt der Gehalt an Molybdän und/oder Wolfram zwischen 2% und 60%, so sind entsprechende Legierungen brauchbare Ausgangsmaterialien zur Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke.

Ist von den Metallen der Gruppe A allein Tantal zugegen, so muß die Beziehung, daß der Gesamtgehalt an Molybdän und Wolfram den Wert

[MD(A + C)+ SQ(B χ D)+80 E]

nicht übersteigt, wenn die Metallegierung allein aus Molybdän. Wolfram, Titan und Mindestens einem der Metalle Niob, Ta tal und Vanadium besteht, nur dann angewandt werden, wenn mehr als 40% Molybdän und Wolfram zugegen sind.

In der Tabelle 11 sind verschiedene Legierungen aufgeführt, die nach der vorgesehenen Nitrierung gute und sehr gute erfindungsgemäße Werkstücke liefern; einige dieser Ausgangslcgicrungcn werden daher bevorzugt eingesetzt. Enthalten solche bevorzugten Aiisgangslcgierungen neben anderen Bestandteilen Niob, Molybdän und Titan, oder Vanadium, Molybdän und Titan, so werden sehr gute Ergebnisse jeweils dann erzielt, wenn der Molybdängchalt zwischen 8% und 11% liegt: offensichtlich ist hier ein synergistischer E.ffckt wirksam. Sehr gute erfindfngsgemäßc Werkslükkc weiden aus der Legierung 37 Nb — 30 V — 8 Mo — 25 Ti erhalten, wie die folgenden Ergebnisse zeigen:

Nilricriingsbchandlung

Gewichtszunahme

Abtrug der Schneidkante bei Schnittgeschwindigkeiten von

m/min 2J0 m/min

Abtrag etui. Menge Abtrag

cntf. Menge Stahl

etui. Menge
Stahl

¹C

1540

Std.

mg/cm-¹ cm¹

111111

11.3

17

15.0
3 3.0
26,0
56.5

0.1
0.175

0.1
0,15

33

54

42.5

90,0

0.075
0.1

0.125
0.15

Vorstehend wurden verschiedene Lcgierungssyslcme und eine große Zahl einzelner Legierungen erörtert, welche als Ausgangsmaterialicn zur Herstellung erfiiidungsgemäßer Werkstücke geeignet sind. In Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzimg und den Nitricrungsbedingimgen werden brauchbare oder bevorzugte crfindimgsgcmäßc Werkstücke erhalten. Maßstab der Beurteilung sind die mechanischen Eigenschaften der Werkstücke, insbesondere die Abriebbeständigkeil von Schneidansät/cn. welche bei Sehiiitlgeschwindij'keilen von 30 und 2 JO m/min bei der spanabheben den Enilcrnung von gehärtetem Stahl gepriili winden. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dall innerhalb der bereits genannten Gehallsgrcnzcii lür brauchbare Legierungen weitere engere Gchaltshereiche tür spezielle Legierungen existieren, aus denen nach entsprechender Nitrierung erfindungsgemäßc Werkstücke mit ganz besonders guten mechanischen Eigenschaften erhalten werden. Diese erfindungsgemiißen Werkstücke haben Ähnlichkeit mit keramischen Materialien, /eigen besonders hohe Abriebbeständigho keil und können insbesondere dort als Schneidcinsätzc verwendet werden, wo besonders hohe Schnittgeschwindigkeiten angestrebt werden.

Zur Prüfung, oh erfindungsgemäßc Werkstück!, diesen besonders hoben Anforderungen standhalten ds werden Schnitu ersuche bei einer Schnitigcsclnvindig keil von 380 m/min diirchgeliihrl. wobei die Schnittiefι 0.5 nun beträgt. Die Ergebnisse sind in tier folgender tabelle III aufgclühi 1.

Tabelle III
l.egienings/iisaniim-nsiM/ung

80Ta - K)W - K)Ti
80Ta — K)Mo - K)Ii
88 Ta -dW-ti Ti
74Ta — 4.4 Mo - 21,5Ti
80 V - K)W- K)Ti
80Nb — K)Mo - K)Ti
7b Nb — 19 W - 5 Ti
C-b-Wolframcarbid

Die Lrgebnisse /eigen, dal! unter diesen Bedingungen »C-b-Wolframcarbid«, das als tines der abriebbcsländigstcn Materialien bekannt ist. völlig versagte.

Hinsichtlich der Zusammensetzung von Ausgangslcgicrungcn, welche nach entsprechender Nitrierung crfindungsgeniäße Werkstücke mit besonders guten mechanischen Eigenschaften ergeben, lassen sich folgende allgemein? Kegeln angeben:

Per Mindestgehalt an bestandteilen aus der (j nippe A, das sind Niob. Tantal und/oder Vanadium, mul.i wenigstens 74% betragen;

ist aus der Gruppe A lediglieh Niob zugegen, so muß der Niobgchall/wischen 74% und 85% liegen; ist aus der Gruppe A lediglich Tantal zugegen, so muß der Tantalgehall /wischen 74% und 88% liegen;

ist aus der Gruppe A lediglich Vanadium zugegen.

so muß der Vanadiumgchalt zwischen 74'Mi und 90% liegen;

sind aus der (3nippe A /wci oder drei Metalle zugegen, so muß der C icsamlhöchstgchalt /wischen 85% und 90°/« liegen und entspricht der Beziehung:

CJcsamthöchstgchall 85Λ Η 88Ö-I 9OC;

der Titangchalt liegt /wischen 1% und 24%;

der Wolfram- und/oder Molyhdmigcha.il liegt zwischen 2% und 25%.

Im einzelnen gelten die lolgendcn Bedingungen: In dem lernären System Nb-W-Ii werden nach entsprechender StickstolIaufnahme crfindiingsgemäßc Werkstücke mit besonders guten mechanischen Ligcnschaften aus Aiisgangslcgicriingcn folgender Zusammensetzung erhalten:

üiilf. Menge Abtrag der
Stiihl Schneidkante

SuI

1980	2	14.5	0.175
1980	2	21.5	0,175
1980	I	24.5	0.150
198(1	2	19.5	0.125
17f>0	2	3.5	0.500
1980	2	10.0	0.125
1980	1	14.5	0.300
		1.0	0.750

₁₁ Niob
2% bis 25% Wolfram
I % bis 24"/(.IiIiIn

In dem Drcieckdiagraiiim nach Γ ig. I liegt die Zusammensetzung diesel Ausgangslcgicriiiigcn innerhalb des Polygons MIlC 'NM.

In dem lernäicn System Nb-Mo —'Ii werden nach entsprechender Stickst öl I au I nah mc crfiiulimgsgemaße Werkstücke mit besonders guten mechanischen Ligenschaften ans Ausgaiigslegieriingcn folgender Zusammensetzung erhalten:

74% bis 85% Niob
2"/(. bis 25"/u Molybdän
l"/(i bis 24"/(i Titan

In dein Dreieck sdiagramm nach I'ig. 2 liegt die Zusammenset/iitij· diesel Aiisgiingslegicrimgen innerhalb des PoKgoiis Ml)I 'NM.

In dem terniiien S\siem I a W--'Ii werden nach cnlsprcchendei Sl ick st öl I au I na h mc crlindiingsgeniäße I^ Werkstücke mit besonders guten medianischen Ligenschaltcn aus Ausgaugslegicrungen folgender Zusammensetzung erhallen:

74% bis 88% Tantal

2% his 25% Wollram
1% bis 24"!¹Ii Titan

In dem Dreiecksdiagramm nach I i g. 3 liegl die Zusammensetzung dieser Aiisgangslcgicrungen innerhalb des Pol\gons A//)/.7VA/.

In ilcm tcniiiren System Ta —Mo —Ti werden nach en 1 sprechender Stickstoff auf nähme erfindungsgemäße Werkstiicke mit besonders guten mechanischen Ligenschaltcii aus Aiisgangslegicningcn folgender Ziisainmensctzimg erhalten:

■^1O 74% bis 88% Tantal

2"/(ibis25"/iiMol>bdäii
l"/(i bis 24% Titan

In dem Dreiecksdiagramm nach I'ig.4 liegl die 3S Zusammensetzung dieser Aiisgangslegieruugcn innerhalb des Polygons MI)IINM.

in dem tertiären System V—W—Ti werden nach entsprechender Stickstoff auf nähme crfindiingsgcinäße Werkstücke mit besonders guten mechanischen lügenschäften aus Ausgangslegicriingen folgender Zusammensetzung erhallen:

74% bis 90% Vanadium
2% bis 25% Wolfram
l"/(i bis 24% Titan

In dem Dreiecksdiagramm nach Fig.5 liegt die Zusammensetzung dieser Ausgangslcgicrungen inncihalb des Polygons MEI⁷NM.

In dem ternären System V —Mo—Ti werden nach yi entsprechender Sticksloffaufnahme erfindungsgemäße Werkstücke mit besonders guten mechanischen Eigenschaften aus Ausgangslcgicrungen folgender Zusammensetzung erhalten:

74% bis90% Vanadium
2% bis 25% Molybdän
1»/(ΐ bis 24% Titan

In dem Drciccksdiagranim nach I i g. 6 liegt die Zusammensetzung dieser Ausgangslcgierungcn innerhalb des Polygons MI)IINM.

Die Ausgangslcgicrungen für die Herstellung erfindungsgemäßer Werkslücke können nach verschiedenen Verfahren erhallen werden: beispielsweise durch (iießvci laliren. Überziehen, Plattieren oder durch piilvermetalliirgische Verlahrcn. Besonders zweckmäßig isl es. wenn sich die Legierungen direkt nach dem (iießen heiß oder kall v. al/cn lassen. Ls hi't sich gezeigt, daß (lic Verarbeitbarkeil der Aiisgangslegierungen von

33

ihrer Zusammensetzung hceiulliißt wird. In der Kegel lassen sieh solche Legierungen jriii verarbeiten, tieren Harte uiinintelbar nach dem Gießen unter I)PN-I!iiiheilen, das einspricht einer Rockwell-Α -lliirte von etwa 70, liegt. Die folgende Tabelle IV bringt Angaben über die I !arte frisch gegossener I .cgieningeii.

DI'N l'inhcitcn

250 245

-'8J 24'> 270 210 J")(l 282 240 530 282 575 270 JbO JJO 515

leicht 430

Im allgemeinen lassen sich geeignete Aiisgangslegie-Hingen dann leicht verarbeiten, wenn das Verhältnis Titan zu Molybdän und/oder Wolfram in der Metallegierung größer als I ist. Im einzelnen gellen die folgenden Bedingungen:

Aus dem ternären System Nb-W— Ti lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

JJ¹Vo bis 85¹Vo Niob
2% bis JJ'Vii Wolfram
7,5% bis 45%-Titan

gut verarbeiten. Indem Dreiecksdiagramm gem. Fig. I liegt tue Zusammensetzung dieser gut verai heilbaren Legierungen innerhalb des Polygons PQIA IIP.

Aus dem lernären System Nb-Mo— Ii lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

J J¹Vo bis 85% Niob
2% bis J J¹Vo Molybdän
7,5% bis 45% Titan

gut verarbeiten. In dem Dreiecksdiagramm gem. T' i g. 2 r,_o liegt die Zusammensetzung dieser gut verarbeitbaren Legierungen innerhalb des Polygons PQlKDP.

Aus dem ternären System Ta — W-Ti lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

J4% bis 88% Tantal
2% bis JJ"/(i Wolfram
b% bis J5% Titan

I	Tabelle IV	20 Ti	Härte	- 15Ti	75
		- 20 Ti	Rockwell A	- 20 Ti	77
I I	Lcgicrunps/usunimcnsiM/iing	- 17 Ti	58	K)Ti	75
f,		- 30Ti	57
	Nb - 9 W -	- 40 Ti	hl,5
	Nb - JO W -	- 20 Ti	bl
1	Nb - 17 W -	- K)Ti	57
	Nb - K)M.)	- 20 Ti	b4
	Nb - K)Mo	• JO Ti	bl
i	Nb - 20 Mo	18 Ti	bJ
i	Ta - K)W-	K)Ti	)<)
	Ta - K)W -	• 22 Ti	b8
	Ta - 20 W -	- IO Ti	b4
	Ta - 18 W -	- K)Ti	bO
	Ta - 5 Mo -	- 28 Ti	b8
	Ta - 4 Mo -	K) Π	b4
	Ta - K)Mo	Jb Ti	b^l),5
	V - K)Mo -	40 I i	bi
	V - 17Mo -	a - 25 V -	b¹)
	V-IOW-	- 5 Mo	h7
	V- K)W-		hb
	V - 20 W -
	25 Nb - 2") T	(Die nachstehenden Legierungen sind nicht
	15 Ti - 3 W	verarbeiten)
		Nb - JOMo
	Ta - JOMo
	V - 50 W -

gut verarbeiten. In dem Dreiecksdiagramm gemäß Fig. 3 liegt die Zusammensetzung dieser gut verarbeilbaren Legierungen innerhalb des Polygons PQIiCDP.

Aus dem ternären System Ta —Mo—Ti lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

34% bis 88% Tantal
2% bis 3 3% Molybdän
6% bis 35% Titan

gut verarbeiten. In dem Dreiecksdiagramm gemäß F i g. 4 liegt die Zusammensetzung dieser gut verarbeitburen Legierungen innerhalb des Polygons PQBCPP.

Aus dem ternären System V — W—Ti lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

25% bis 90% Vanadium
2% bis J7% Wolfram
6% bis 35% Titan

gut verarbeiten. In dem Dreiecksdiagranim genial) F i g. 5 liegt die Zusammensetzung dieser gut verarbeitbaren Legierungen innei halb des Polygons PQCDHP.

Aus dem ternären System V— Mo—Ti lassen sich 1 .egieriingen der Zusammensetzung

25% bis ¹H)¹Vo Vanadium
2% bis 57% Molybdän
b'Vobis J5% Titan

gut verarbeiten. In dem Dreiecksdiagramm gemäß F i g. b liegt die Zusammensetzung dieser gut verarbeitbaren Legierungen innerhalb des Polygons PQHCDP.

Unter diesen leicht veraibeitbaren Legierungen gibt es wiederum solche, welche nach entsprechender Nitrierung besonders hcwuviigie eifindungsgem.iße Weiksii'icke, insbesondere höchst abliebbeständige Schneidwerkzeuge, liefern. I-Tir diese besonders bevor z.iiglen erfiiuliingsgeinäßen Werkstücke, insbesondere die Schneidwerkzeuge, wird mit besonderer wirtschall Melier Dedeuliing gerechnet. Auch für diese besonderen Aiisgangslcgierungeii muß das Vcihältnis von I hau zu Molybdän und/oder Wolfram gleich oder größer als I sein. Im einzelnen gellen die folgenden Bedingungen:

Aus dem ternären Systein NIv-W-'Ii lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

Ii¹Vo bis 73¹Vo Niob
IO¹Vo bis 29¹Vo Wolfram
12,5% bis SJ,5% Titan

gut verarbeiten und ergehen nach entsprechender Nitrierung besonders bevorzugte erfindimgsgcniäße Werkstücke, insbesondere höchst wertvolle Schneidwerkzeuge. In dem Dreiecksdiagramm nach F i g. I liegt die /usainmensetzung dieser I .egieriingen innerhalb des Polygons ItSIIR.

Aus dem ternären .System NIv-Mt)- Ii lassen sich I .egieriingen der Zusammensetzung

45¹Vo bis 75¹Vo Niob
8¹Vo bis 27¹Vo Molybdän
I 2,5"/(i bis J5"/(i Titan

gut verarbeiten und ergchen nach einsprechender Nitrierung besonders bevorzugte erl'iiulungsgcinäße Werkstücke, insbesondere höchsi wertwllc Schneidwerkzeuge. In dem Dreiecksdiagramm gemäß I i ;:. 2

liegt die Zusammensetzung dieser Legierungen ium.·!' halb des Polygons K.S//K.

Aus dem lernärcii System Ia-VV-II lassen sich Legierungen der /iisammcnsei/img

48% bis 78"/b Tuntal
^r>% bis 2b% Wolfram
11% bis M"/.. litan

gut verarbeiten und ergeben nach entsprechender Nitrierung besonders bevorzugte eiTuuhingsgcmütic Werkstücke, insbesondere höchst wertvolle Schneidwerkzeuge. In dem Dreiecksdiagramm gemäU I-i g. i liegt die Zusammensetzung dieser Legierungen innerhalb des Polygons HPIJR.

Aus dem tertiären System la — Mo— Ti lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

48% bis 78% Tantal
5% bis 2b% Molybdän
I l%bis 34% Titan

gut veraibeiteti und ergeben ii.ilh enispiechender Nitrierung besonders bevorzugte eiliiidiingsgcmäße Werkstücke, insbesondere höchst weitvnlle Sihneidwerkz.eiige. In dem Dreiecksdiagramm gem.ill I i g. t liegt die Zusammensetzung dieser Legierungen inner halb des Polygons RSI/K.

Aus dem ternüren System V —W—Ii l.issen sich Legierungen der Zusammensetzung

41% bis 80% Vanadium
"5"/O bis 29% Wolfram
10% bis 40% Titan

gut verarbeiten und ergeben nach entsprechender Nitrierung besonders bevorzugte eilindiingsgeniälle Werkstücke, insbesondere IuU list wertvolle Schneidweikzeiige. In dem Drcietksdiagraniiii gemall I Ί g. 5 liegt die Zusammensetzung dieser Legierungen inner halb des Polygons ItSIIIi.

Aus dem lcinären Systemen V—Mo—Γι lassen sich Legierungen der Zusammensetzung

4 3% bis 78% Vanadium
I 1% bis 28% Mol\bdän
I l"/iibis 33% lit.ni

gin verarbeiten und ergeben nach entsprechender Nitrierung besonders bevorzugte erfindungsgemalje Werkstücke, insbesondere höchst wrrtvolle Schneidwerk/enge. In dem Dreiecksdiagramm gem. Fi g. 6 liegt die Zusammensetzung dieser I .egierungen innerhalb des Polygons/K//.

Die Brauchbarkeit der erliiulungsgeinaHen, oberflächig nitrierten Werkstücke zur spanabhebenden Kntl'eriiiiiig von gehärtetem Stahl bei hohen Schnittgeschwindigkeiten ist beschrieben worden. Die eifindungsgemä Ilen Werkstücke können auch zur lieaibeitung anderer, schwierig /u bearbeitender Stolle verwendet werden: beispielsweise kann mit vielen cifuiduiigsgcnalten Weikstücken die !^Cobaltlegierung .ins 0.05 bis ii.Ij Cew.-% Kohlensloll. 1.0 bis 2.0 Cevv.-% Mangan, bis max. 1.0 Ce«. % Silicium. W.O bis 21.0 (iew. "Ai Chrom ').O bis 11.0 (iew. % Nickel. I 1.1) bis Ih.O Ce«."" Wolfram, bis max. i.O (ic«. "" I isen und -Ih.O bis ij.0 (ie«. % Kobalt bearbeitet «erden; nach der spauahlic beiulen Lnll'crnung von jeweils !inn' Kobalilegieiiuit; bei einer Schnitlgeschvv iiuligkeit von 1 20 in 'min vvuide an ileiu Schneideinsatz nurgeiinger Abtr.iü leMgesielll. Unter diesen lietliiigiiugeu siiul die bekannten gesinter len ( arbide nicht brauchbar.

Die ciTuulungsgcm.illen Wei kstüike erw iesen sii Ii .ils sehr beständig gegen Abrieb; lerner zeigen sie gute Beständigkeit gegen verschiedene sl.uke Säuren. Die cil'iuilungsgemäTlcn Weikslucke sind somit sovmiIiI gegen Korrosion v\ ic gegen Abrasion beständig.

Die crfiiuliiugsgcmällcu Weikslucke kcmnen aber auch liir andere /wecke verwendet «erden. /.11. Im luecli.misch beanspruchte Cegensiande. irsbesondere bei höheren I'emperaiiiren.

lliei/u I ItIaIt /eichnunuen

Claims

Patentansprüche:

1. Oberflächennitrierte, abriebbeständige Werkstücke, insbesondere Schneidwerkzeuge, aus Metall- legierungen, deren Stickstoffgehalt von der Oberfläche zum Inneren hin abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt je cm² der Oberfläche wenigstens 1 mg beträgt und die an sich bekannten Metallegierungen aus mindestens je einem Metall der Gruppe Niob, Tantal und Vanadium, der Gruppe Molybdän und Wolfram und ferner aus Titan bestehen, gegebenenfalls mit üblichen Verunreinigungen, wobei

a) der Gehalt an Niob zwischen 20 und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Molybdän und Titan besteht;

b) der Gehalt an Niob zwischen 10 und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Wolfram und Titan besteht;

c) der Gehalt an Niob zwischen (1OE+20D) und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Molybdän und Wolfram und Titan besteht;

d) der Gehalt an Tantal zwischen 25 und 88% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Tantal, Molybdän und Titan besteht;

e) der Gehalt an Tarr.al zwischen 10 und 88% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Tantal, Wolfram und Titan besteht;

f) der Gehalt an Tantal zwischen (1OE+25D) und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein auü Tantal, Molybdän und Wolfram und Titan besteht; .'5

g) der Gehalt an Vanadium zwischen 15 und 90% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Vanadium, Molybdän und/oder Wolfram und Titan besteht;

h) der Gesamtgehalt an Niob, Tantal und Vanadium bei mindestens (20A+25B+ 15C) liegt, wenn die Metallegierung aus mehr als einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium zusammen mit allein Molybdän und Titan besteht;

i) der Gesamtgehalt an Niob, Tantal und Vanadium bei mindestens (10,4+ 10ß+ 15C) liegt, wenn die Metallegierung aus mehr als einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium zusammen mit allein Wolfram und Titan besteht;

j) der Gesamtgehalt an Niob, Tantal und Vanadium bei mindestens [(A + S)(IOE+25Ü)+ 15C] liegt, wenn die Metallegierung aus mehr als einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium zusammen mit Molybdän, Wolfram und Titan besteht;

k) der Gesamthöchstgehalt an Niob, Tantal und Vanadium etwa bei (85/1+ 888+90C) liegt, wenn die Metallegierung mehr a!s eines dieser (,o Metalle enthält;

I) der Gehalt an Titan zwischen 1 und 45% und das Verhältnis von Niob /u Titan bei mehr als 1 liegt, wenn die Metallegierung allein aus Titan, Niob und Wolfram und/oder Molybdän besteht;

m) der Gehalt an Titan /wischen 1 und 35% und das Verhältnis von Tantal zu Titan bei mehr als I liegt, wenn die Metallegierung allein aus Titan, Tantal und Molybdän und/oder Wolfram besteht;

n) der Gehalt an Titan zwischen 1 und 45% und das Verhältnis von Vanadium zu Titan bei mehr als 0,66 liegt, wenn die Metallegierung allein aus Titan, Vanadium und Molybdän und/oder Wolfram besteht;

o) der Gehalt an Titan den Wert (45/1+45C+ 35 B) nicht übersteigt und das Verhältnis des Gesamtgehaltes an Niob, Tantal und Vanadium zu Titan bei mindestens dem Wert (/4+ S+0,66C) : 1 liegt, wenn die Metallegierung Titan, mehr als eines der Metalle Niob, Tantal und Vanadium und mindestens eines der Metalle Molybdän und Wolfram enthält;

p) der Gehalt an Molybdän zwischen 2 und 60% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Molybdän, Titan und mindestens einem der Metalle Niob und Vanadium besteht;

q) der Gehalt an Molybdän zwischen 2 und 50% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Molybdän, Titan und Tantal besteht;

r) der Gehalt an Wolfram zwischen 2 und 80% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Wolfram, Titan und mindestens einem der Metalle Niob,Tantal und Vanadium besteht;

s) der Gesamtgehalt an Molybdän und Wolfram den Wert [60D(A+ C)+50(B ■ D)+»0E\ nicht übersteigt, wenn die Metallegierung allein aus Molybdän, Wolfram, Titan und mindestens einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium besteht;

und wobei die Symbole A, B, C, D und E die nachstehende Bedeutung haben:

A =

B =

D =

E =

% Nb
%Nb + %fa + %V

% Ta

%Nb+ %fu+%V

% V _
%Nb I %fa~+ %V

% Mo % Mo V % W

%W % Mo + % W

2. Werkstücke nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der Metallegierung bis zu 3% des Gehalts an Titan durch Zirkonium ersetzt sind.

X Werkstücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrohärte der Oberfläche wenigstens 1000 DPN beträgt und diese Härte wenigstens bis zu einer Tiefe von (),() 13 mm reicht.

4. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 10 bis 85% Niob, 2 bis 80% Wolfram. I bis 45% Titan besteht.

5. Werkstücke m.ch Anspruch 1 bis i, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 20 bis 8")% Niob, 2 bis 60% Molybdän, I bis 45% Titan besteht.

6. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 10 bis 88% Tantal, 2 bis 80% Wolfram, 1 bis 35% Titan besteht

7. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 25 bis 88% Tantal, 2 bis 50% Molybdän 1 bis 35% Titan besteht

8. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 15 bis 90% Vimadium, 2 bis 80% Wolfram, 1 bis 45% Titan besteht

9. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 15 bis 90% Vanadium, 2 bis 60% Molybdän, 1 bis 45% Titan besteht.

10. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 24 bis 75% Niob, 10 bis 60% Wolfram, 3 bis 36% Titan besteht >o

11. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 25 bis 75% Niob, 8 bis 60% Molybdän, 4 bis 35% Titan besteht.

12. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 26 bis 78% Tantal, 5 bis 60% Wolfram, 1 bis 34% Titan besteht.

13. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 39 bis 78% Tantal, 5 bis 40% Molybdän, 1 bis 34% Titan besteht

14. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 24 bis 80% Vanadium, 5 bis 60% Wolfram, I bis 40% Titan besteht.

15. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 24 bis 78% Vanadium, 11 bis 60% Molybdän, 1 bis 35% Titan besteht.

16. Werkstücke nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a') der Gehalt an Niob zwischen 74 und 85% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Niob, Titan und Molybdän und/oder Wolfram besteht; ^s

b') der Gehalt an Tantal /wischen 74 und 88% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Tantal, Titan und Molybdän und/oder Wolfram besteht;

c') der Gehalt an Vanadium zwischen 74 und 90% liegt, wenn die Metallegierung allein aus Vanadium, Titan und Molybdän und/oder Wolfram besteht;

d') der Gesamtmindestgchalt an Niob, Tantal und Vanadium bei 74% liegt, und del G esa mlhöchstgehalt dieser Metalle durch die Formel

8M + 88/J+90C

ausgedrückt wird, wenn die Metallegierung aus ^₀ mehr als einem der Metalle Niob, Tantal und Vanadium zusammen mit Titan und Molybdän

oder Wolfram besteht;
e') der Gehalt an Titan in der Metallegierung /wischen 1 und 24% liegt; und

P) der Gesamtgehall an Molybdän und/oder Wolfram in der Metallegierung /wischen 2 und 25% liegt.

17. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 85% Niob, 2 bis 25% Wolfram, 1 bis 24% Titan besteht.

18. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 85% Niob, 2 bis 25% Molybdän, 1 bis 24% Titan besteht.

19. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 88% Tantal, 2 bis 25% Wolfram, 1 bis 24% Titan besteht.

20. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 88% Tantal. 2 bis 25% Molybdän, 1 bis 24% Titan besteht

21. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 90% Vanadium, 2 bis 25% Wolfram, 1 bis 24% Titan besteht.

22. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 90% Vanadium, 2 bis 25% Molybdän, 1 bis 24% Titan besteht

23. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 85% Niob, 2 bis 25% Molybdän und Wolfram, 1 bis 24% Titan besteht.

24. Werkstücke nach Anspruch lfi, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 88% Tantal, 2 bis 25% Molybdän und Wolfram, 1 bis 24% Titan besteht.

25. Werkstücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 74 bis 90% Vanadium, 2 bis 25% Molybdän und Wolfram. 1 bis 24% Titan besteht.

26. Werkstücke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Titan zu Molybdän und/oder Wolfram in der Metallegierung größer als 1 ist.

27. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 33 bis 85% Niob, 2 bis J3% Wolfram, 7,5 bis 45% Titan besteht.

28. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus JJ bis 85% Niob. 2 bis 33% Molybdän, 7,5 bis 45% Titan besteht.

29. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus JJ bis 85% Niob, 7,5 bis 45% Titan, 2 bis i3°k Wolfram und Molybdän besteht.

30. Werkstücke nach Anspruch 2(5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 34 bis 88% Tantal, 2 bis 33% Wolfram, b bis 33% Titan besteht.

31. Werkstücke nach Anspruch 2b, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 34 bis 88% Tantal, 2 bis 33% Molybdän, b bis J)¹Vn Titan besteht.

32. Werkstücke nach Anspruch 2b, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus J4 bis 88% Tantal, 6 bis 35% Titan. 2 bis 3 5% Wolfram und Molybdän besteht.

33. Werkstücke nach Anspruch 2b, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung ans 2ϊ his W/n Vanadium. 2 bis 37¹¹Zi Wolfram. 6 bis 4V¹Zn Titan besteht.

34. Werkstücke nach Anspruch 26. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 25 bis 90% Vanadium, 2 bis 37% Molybdän, 6 bis 45% Titan besteht.

35. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 25 bis 90% Vanadium, 6 bis 35% Titan. 2 bis 37% Wolfram und/oder Molybdän besteht.

36. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 43 bis 75% Niob, 10 bis 29% Wolfram, 12,5 bis 33,5% Titan besteht.

37. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 45 bis 75% Niob, 8 bis 27% Molybdän, 12,5 bis 35% Titan besteht.

38. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 48 bis 78% Tantal, 5 bis 26% Wolfram, 11 bis 34% Titan besteht.

39. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 48 bis 78% Tantal, 5 bis 26% Molybdän, 11 bis 34% Titan besteht.

40. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 48 bis 78% Tantal, 11 bis 34% Titan, 5 bis 26% Wolfram und Molybdän besteht.

41. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 41 bis 80% Vanadium, 5 bis 29% Wolfram. 10 bis 40% Titan besteht.

42. Werkstücke nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus 43 bis 78% Vanadium, 11 bis 28% Molybdän, 11 bis 35% Titan besteht.