DE1813533B1

DE1813533B1 - Work hardenable, heat-resistant tool steel and its use for use in impact and slotting tools

Info

Publication number: DE1813533B1
Application number: DE19681813533
Authority: DE
Inventors: Prill Arnold L; Dickson John S
Original assignee: Chromalloy American Corp
Current assignee: Chromalloy American Corp
Priority date: 1968-12-09
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1970-10-15

Description

Die Erfindung betrifft einen kaltverfestigbaren, hitzebeständigen Werkzeughartstahl und im besonderen kaltverfestigbare Hartmetalleinlagen für Schlag- oder Stoßwerkzeuge u. dgl. The invention relates to a work-hardenable, heat-resistant Tool steel and, in particular, cold-hardenable hard metal inserts for impact or cutting tools and the like.

Hitzebeständige Werkzeughartstähle nach früheren Vorschlägen sind solche, die Teilchen von Titancarbid enthalten, welche in einer heißvergütbaren Stahlgrundmasse vollkommen dispergiert sind. Ein derartiger Werkzeugstahl ist in der USA.-Patentschrift 2 828 202 vorgeschlagen worden. Die Stähle sollen unter Verwendung von Pulvermetallurgietechniken hergestellt werden. Feinteilige Teilchen von hitzebeständigem Carbid, wie Titancarbid, sollen gleichmäßig mit pulverförmigen stahlbildenden Bestandteilen gemischt und dann die Mischung in eine gewünschte Form gepreßt werden. Der Preßling wird danach unter nichtoxydierenden Bedingungen, beispielsweise im Vakuum, erhitzt, wobei die Erhitzungstemperatur vorzugsweise oberhalb des Schmelzpunktes der stahlbildenden Bestandteile und unterhalb des Schmelzpunktes des Carbids liegt. Heat-resistant tool steels according to earlier proposals are those that contain particles of titanium carbide, which in a heat-treatable Steel matrix are completely dispersed. Such a tool steel is in U.S. Patent 2,828,202. The steels are said to be using be made by powder metallurgy techniques. Fine particles of heat-resistant Carbide, like titanium carbide, is said to be evenly mixed with powdered steel-forming components mixed and then pressed the mixture into a desired shape. The compact is then heated under non-oxidizing conditions, for example in a vacuum, wherein the heating temperature is preferably above the melting point of the steel-forming Components and is below the melting point of the carbide.

Allgemein ausgedrückt soll die Temperatur nicht mehr als ungefähr 100"C über dem Schmelzpunkt der Stahlgrundmasse liegen. Das vorgenannte Verfahren wird als Sintern in der flüssigen Phase bezeichnet. Generally speaking, the temperature should be no more than approximately 100 "C above the melting point of the steel matrix. The aforementioned method is called sintering in the liquid phase.

Als Ergebnis des Sinterns verdichtet sich der Preßling, und nach dem Kühlen besteht die metallographische Struktur aus einer im wesentlichen einheitlichen Dispersion von Carbidteilchen in einer Stahlgrundmasse. Wenn auch die hergestellte Zusammensetzung wegen der Gegenwart von im wesentlichen großen Mengen von Carbiden in einem gewissen Ausmaß gehärtet wird, kann sie weiterhin durch Abschrecken vom austenitischen Temperaturbereich auf Raumtemperatur gehärtet werden, um eine martensitische Stahlgrundmasse zu bilden. Durch diese Wärmebehandlung wird eine Härte bis ungefähr 72 Rc erhalten. As a result of the sintering, the compact compacts and gradually upon cooling, the metallographic structure consists of a substantially uniform Dispersion of carbide particles in a steel matrix. Even if the manufactured one Composition because of the presence of essentially large amounts of carbides is hardened to some extent, it can continue to be quenched from Austenitic temperature range can be hardened to room temperature to a martensitic To form steel matrix. This heat treatment results in a hardness of up to approx 72 Rc received.

Das hitzebeständige Carbid, welches in Mengen von ungefähr 15 bis 85 Volumprozent, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, vorhanden sein kann, verleiht dem gesinterten Produkt Verschleißfestigkeit. The refractory carbide, which is available in amounts from about 15 to 85 percent by volume, based on the total composition, can be present the sintered product wear resistance.

Diese Eigenschaft ist in hohem Maße bei gewissen Typen von Werkzeugen, wie Schlag- oder Stoßwerkzeugen erwünscht. Beispielsweise in Steinmeißeln ist der Hartmetalleinsatz heftigen Vibrations- und Schlagkräften ausgesetzt, welchen der Einsatz ohne Zerstörung standhalten muß. Titancarbid enthaltende Werkzeugstähle des oben beschriebenen Typs sind in ihrem völlig ausgehärteten Zustand als Einsätze für Steinmeißel nicht besonders gut anwendbar. Der Einsatz neigt zu brechen, wenn er hohen Schlagkräften unterworfen wird. Ein Verfahren versuchte, dieses Problem dadurch zu überwinden, daß man durch Anlassen die Stahlgrundmasse auf eine niedrigere Härte von ungefähr beispielsweise 60Re brachte, um sie zäher zu machen. Obwohl dies insoweit nützlich war, als eine Herabsetzung der Sprödigkeit erreicht wurde, war es im allgemeinen mit einer Erniedrigung der Verschleißfestigkeit verbunden. This property is to a high degree in certain types of tools, such as impact or impact tools desired. For example in stone chiselling is the Carbide insert exposed to violent vibration and impact forces, which the Must withstand use without destruction. Tool steels containing titanium carbide of the type described above are in their fully cured condition as inserts not particularly applicable to stone chisels. The insert tends to break when he is subjected to high impact forces. One procedure attempted this problem to be overcome by tempering the basic steel mass to a lower one Brought a hardness of around 60Re, for example, to make them tougher. Though this was useful in that a reduction in brittleness was achieved it is generally associated with a decrease in wear resistance.

Titancarbid ist bedeutend härter als die umgebende Stahlgrundmasse, wenn die Stahlgrundmasse angelassen wird. Wegen des Unterschieds in der Härte zwischen den beiden Phasen führt dies zu einer selektiven Abnutzung der Grundmasse, wenn erschwerte Bedingungen eintreten, insbesondere wenn der Hartmetalleinsatz in Schlag- oder Stoßwerkzeugen verwendet wird. Wenn eine solche Abnutzung auftritt, führt dies zu einem Ausbrechen der Carbidteilchen aus der Grundmasse, bis schließlich das Einsatzwerkstück abgenutzt ist. Titanium carbide is significantly harder than the surrounding steel matrix, when the steel matrix is tempered. Because of the difference in hardness between the two phases this leads to a selective wear of the base material, if difficult conditions occur, especially if the carbide insert is in impact or cutting tools is used. When such wear and tear occurs, it leads to break out of the carbide particles the basic mass until finally the insert workpiece is worn out.

Versuche, das vorgenannte Problem zu umgehen, sind in Richtung der Oberflächenhärtung der Stahlgrundmasse zwischen den harten Teilchen gemacht worden. Man wendete hierbei ein Verfahren an, das als »Nitrierhärten« bezeichnet wird, um den Unterschied in der Härte zwischen den beiden Phasen zu verkleinern. Dies erfolgte mit Hilfe der Verhinderung der selektiven Abnutzung der Grundmasse, so daß ein Ausbrechen oder Ausfallen der harten Carbidteilchen verhindert wird. Der Vorteil davon ist, daß man eine harte Oberfläche in Verbindung mit einem zähen Kern erhält. Obwohl dies in gewissem Grade Abhilfe schafft, wird die nitrierte Oberfläche nach und nach abgenutzt und legt das weichere Grundmetall frei, wodurch das Grundmetall einer weiteren selektiven Abnutzung, gefolgt von einem Ausbrechen und Ausfallen der harten Carbidteilchen, unterworfen wird. Attempts to circumvent the aforementioned problem are in the direction of the Surface hardening of the steel matrix has been made between the hard particles. A process was used here which is known as "nitriding" to to reduce the difference in hardness between the two phases. This happened with the help of the prevention of selective wear and tear of the matrix, so that it breaks out or precipitation of the hard carbide particles is prevented. The advantage of this is that you get a hard surface in connection with a tough core. Even though this remedies to some extent, the nitrided surface gradually becomes wears out and exposes the softer base metal, making the base metal a further selective wear, followed by a breakout and failure of the hard ones Carbide particles.

Es ist daher erwünscht, einen hitzebeständigen Werkzeughartstahl zu schaffen, wobei die die harten Carbidteilchen umgebende Grundmasse zäh, jedoch in der Lage ist, die Oberfläche während des Gebrauches zu härten, so daß das Problem der selektiven Abnutzung vermindert wird. It is therefore desirable to use a heat-resistant tool steel to create, the matrix surrounding the hard carbide particles tough, however is able to harden the surface during use, so the problem selective wear is reduced.

Es ist daher eine Notwendigkeit, eine neue, hitzebeständige Werkzeughartstahlzusammensetzung zu schaffen, die das Kennzeichen aufweist, daß die Carbidteilchen im wesentlichen gleichmäßig in der Stahlgrundmasse dispergiert sind, und weiterhin, daß sich die Stahlgrundmasse beim Arbeitsvorgang härtet. There is therefore a need for a new, heat-resistant tool steel composition to provide which is characterized in that the carbide particles are essentially are uniformly dispersed in the steel matrix, and further that the Steel base material hardens during the work process.

Es ist ferner erforderlich, einen kaltverfestigbaren, hitzebeständigen Hartmetalleinsatz für Schlag- bzw. It is also necessary to have a work-hardenable, heat-resistant Carbide insert for impact or

Stoßwerkzeuge, beispielsweise Steinmeißel, zu schaffen, der eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung zeigt.To create impact tools, such as stone chisels, the improved Shows resistance to wear and tear.

Es ist weiter erforderlich, ein Schlag- bzw. Stoßwerkzeug mit Einsätzen aus hitzebeständigen Werkzeughartstahl, die durch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung gekennzeichnet sind, zu schaffen. A striking tool with inserts is also required made of heat-resistant tool steel, which is improved by its resistance marked against wear and tear.

Es besteht ferner ein Bedürfnis nach Schaffung eines Steinmeißels mit Hartmetalleinsätzen, die in der Lage sind, sich während des Gebrauchs zu verfestigen, d. h. There is also a need to create a stone chisel with cemented carbide inserts that are able to solidify during use, d. H.

härter zu werden.to get harder.

Die Erfindung wird beispielsweise in der Zeichnung näher erläutert, in der F i g. 1 und 2 einen Teil eines Schlagwerkzeugs, beispielsweise eines Steinmeißels, zeigen, bei dem die Hartmetalleinsätze der Erfindung angewendet werden können, Fig.3 eine Form eines Hartmetalleinsatzes für die Verwendung in Steinmeißeln wiedergibt, F i g. 4 und 5 ein anderes Teil eines Schlagwerkzeugs zeigen und F i g. 6 einen Einsatz für die Verwendung in dem Werkzeug nach den F i g. 4 und 5 darstellt. The invention is explained in more detail, for example, in the drawing, in FIG. 1 and 2 a part of a striking tool, for example a stone chisel, show in which the cemented carbide inserts of the invention can be applied, Fig.3 represents a form of a cemented carbide insert for use in stone chisels, F i g. 4 and 5 show another part of an impact tool, and FIG. 6 one Insert for use in the tool according to FIGS. 4 and 5 represents.

Allgemein gesprochen sieht die vorliegende Erfindung einen kaltverfestigten, hitzebeständigen Werkzeughartstahl vor, der 15 bis 85 Volumprozent hitzebeständige Carbidteilchen enthält, die in einer Stahlgrundmasse dispergiert sind, welche im wesentlichen den Rest ausmacht und die 0,8 bis 1,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 10 bis 20 Gewichtsprozent Mangan und als Rest im wesentlichen Eisen enthält, wobei unter dem Ausdruck »Rest im wesentlichen Eisen« ein Stahl verstanden werden soll, der andere Bestandteile in solchen Mengen enthalten kann, welche die kaltverfestigenden Eigenschaften des Manganstahls nicht nachteilig beeinflussen, nämlich bis zu 30/,Silicium, bis zu 3 oder 50/» Nickel und 20/o Chrom einschließen. Generally speaking, the present invention provides a work hardened, heat-resistant tool steel, the 15 to 85 percent by volume heat-resistant Contains carbide particles dispersed in a steel matrix which is im essentially makes up the rest and the 0.8 to 1.5 percent by weight carbon, 10 to 20 percent by weight of manganese and the remainder essentially contains iron, with the expression "remainder essentially iron" is to be understood as a steel, which may contain other constituents in such amounts that the work-hardening properties of the manganese steel do not adversely affect, namely up to 30 /, silicon, up to include 3 or 50% nickel and 20% chromium.

Vorzugsweise kann die Stahlgrundmasse 10 bis 15 Gewichtsprozent Mangan enthalten. Eine besonders bevorzugte Stahlzusammensetzung als Grundmasse enthält 1,1 bis 1,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 12 bis 14 Gewichtsprozent Mangan und als Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. The steel matrix can preferably contain 10 to 15 percent by weight of manganese contain. Contains a particularly preferred steel composition as the base material 1.1 to 1.3 weight percent carbon, 12 to 14 weight percent manganese and as The remainder is iron and production-related impurities.

Hitzebeständige Carbide, welche bei der Herstellung der verschleißfesten, hitzebeständigen Werkzeughartstähle verwendet werden können, sind Titancarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid, Vanadiumcarbid, Mischungen oder feste Lösungen dieser Carbide miteinander und feste Lösungen von Titancarbid mit Wolframcarbid. Ein Beispiel für eine feste Lösung von Titancarbid-Wolframcarbid ist eine solche, in der Titancarbid mit Wolframcarbid gesättigt ist. Vorzugsweise können solche Carbide in der Zusammensetzung in Mengen von 35 bis 85 Volumprozent und mit noch größerem Vorteil in Mengen von 65 bis 85 Volumprozent anwesend sein. Diese Zusammensetzungen sind besonders vorteilhaft als Arbeitselemente in Schlag-bzw. Stoßwerkzeugen. Heat-resistant carbides, which are used in the manufacture of the wear-resistant, Heat-resistant tool steels that can be used are titanium carbide, niobium carbide, Tantalum carbide, vanadium carbide, mixtures or solid solutions of these carbides with one another and solid solutions of titanium carbide with tungsten carbide. An example of a solid Solution of titanium carbide-tungsten carbide is one in which titanium carbide with tungsten carbide is saturated. Preferably, such carbides can be included in the composition in amounts from 35 to 85 percent by volume and with an even greater advantage in quantities from 65 to 85 Be present by volume. These compositions are particularly advantageous as Work elements in impact or. Push tools.

Der hierin verwendete Ausdruck »Schlag- bzw. The term used herein »impact or

Stoßwerkzeuge ist im breiten Sinne zu verstehen. Derartige Werkzeuge schließen Seilbohrmeißel, Gesteinsmeißel, Hammerwerke, die Arbeitselemente von Bakkenbrechern und Schleifmühlen u. dgl. ein. Allgemein gesprochen sind derartige Werkzeuge durch ein Teilstück gekennzeichnet, welchem Hartmetalleinsätze oder -elemente zugeordnet sind, die die Arbeitsteile des Werkstücks darstellen.Slotting tools should be understood in a broad sense. Such tools include rope bits, rock bits, hammer mills, the working elements of jaw breakers and grinding mills and the like. Generally speaking, such tools are through a section marked to which hard metal inserts or elements are assigned which represent the working parts of the workpiece.

Infolge der Steuerung der Stahlgrundmassenzusammensetzung innerhalb des zuvor beschriebenen Bereiches, insbesondere in dem Bereich von 10 bis 15°/o Mangan, 1 bis 1,50/0 Kohlenstoff, Rest Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen, wird ein Werkzeughartstahl mit einer hohen Kaltverfestigungsneigung während des Gebrauchs geschaffen. Beispielsweise im Falle der Steinmeißel wird üblicherweise die Kaltverfestigung durch Schlag oder leichte Stöße bewirkt, sogar wenn sie von hoher Geschwindigkeit sind, wie dies beim Gesteinbohren vorherrscht. Bei derartigen Typen der Bearbeitung kann, obwohl sie lediglich eine nichttiefgehende Deformation mit einer dünnen gehärteten Haut verursachen, die Oberflächenhärtung hoch sein. As a result of the control of the steel matrix composition within of the range described above, in particular in the range from 10 to 15% Manganese, 1 to 1.50 / 0 carbon, remainder iron and production-related impurities, is a tool steel with a high tendency to work hardening during the Created for use. For example, in the case of stone chisels, it is common the work hardening caused by impact or light impacts, even if it is from high speed, as is the case with rock drilling. With such Types of machining can, although they are only a non-deep deformation having a thin hardened skin cause the surface hardening to be high.

Eine solche Oberflächenhärtung verbindet sich mit den Carbidteilchen, um die gewünschte Verschleißfestigkeit zu schaffen, und dient ebenfalls dazu, die harten Carbidteilchen an ihrem Ort zu halten und zu verankern. Die Stahlgrundmasse ist im wesentlichen austenitisch, bis sie kaltgehärtet ist, woduch die Oberfläche der Grundmasse in den harten Martensitzustand überführt wird. Daher weist die Stahlgrundmasse ein zähes Inneres von austenitischem Zustand jedoch ein sehr hartes Äußeres auf. Die Kalthärtungskapazität an der Oberfläche ist sehr hoch und kann von einer Brinell-Härte von 170 bis 200 auf eine Härte von 600 und höher gebracht werden. Dieser Typ einer harten Oberfläche, die ungleich einer nitrierten Oberfläche ist, erneuert sich während des Gebrauchs von selbst. So bleiben die Carbidteilchen in geeigneter Weise in der Grundmasse verankert, weil die die Partikeln umgebende Stahlgrundmasse nicht selektiv, so wie bei anderen Stählen, abgenutzt wird und weil die oberflächengehärtete Stahlgrundmasse bei der Anwendung kontinuierlich bestehenbleibt.Such surface hardening combines with the carbide particles, to create the desired wear resistance, and also serves to improve the to hold and anchor hard carbide particles in place. The basic steel mass is essentially austenitic until it is work hardened, which affects the surface the base mass is converted into the hard martensite state. Hence the steel matrix a tough interior in an austenitic state, however, has a very hard exterior. The cold hardening capacity on the surface is very high and can be as hard as Brinell from 170 to 200 to a hardness of 600 and higher. That guy one hard surface, which is unequal to a nitrided surface, renews itself during of use by itself. Thus, the carbide particles suitably remain in the Base mass anchored because the steel base mass surrounding the particles is not selective, As with other steels, it wears out and because the surface hardened steel matrix persists in the application.

Beispiele der Zusammensetzungen, wie sie durch die Erfindung vorgesehen sind, sind die folgenden: Beispiel 1 Ungefähr 25 Volumprozent Titancarbid, ungefähr 75 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 11 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 1,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Examples of the compositions as provided by the invention are as follows: Example 1 Approximately 25 volume percent titanium carbide, approximately 75 volume percent manganese steel containing about 11 weight percent manganese, approximately 1.2 weight percent carbon and one consisting essentially of iron Rest.

Beispiel 2 Ungefähr 45 Volumprozent Niobcarbid, ungefähr 55 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 13 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 1,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Example 2 About 45 volume percent niobium carbide, about 55 volume percent Manganese steel containing about 13 weight percent manganese, about 1.1 weight percent Carbon and a residue consisting essentially of iron.

Beispiel 3 Ungefähr 50 Volumprozent Titancarbid, ungefähr 50 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 14 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 1,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Example 3 About 50 volume percent titanium carbide, about 50 volume percent Manganese steel containing about 14 weight percent manganese, about 1.4 weight percent Carbon and a residue consisting essentially of iron.

Beispiel 4 Ungefähr 55 Volumprozent Tantalcarbid, ungefähr 45 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 16 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 2 Gewichtsprozent Chrom, ungefähr 1,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Example 4 About 55 volume percent tantalum carbide, about 45 volume percent Manganese steel containing about 16 weight percent manganese, about 2 weight percent Chromium, about 1.1 weight percent carbon and one consisting essentially of iron existing remainder.

Beispiel 5 Ungefähr 65 Volumprozent Titancarbid, ungefähr 35 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 12 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 3 Gewichtsprozent Nickel, ungefähr 1,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Example 5 About 65 volume percent titanium carbide, about 35 volume percent Manganese steel containing about 12 weight percent manganese, about 3 weight percent Nickel, about 1.2 weight percent carbon and one consisting essentially of iron existing remainder.

Beispiel 6 Ungefähr 85 Volumprozent einer gesättigten festen Lösung aus Titancarbid-Wolframcarbid, ungefähr 15 Volumprozent Manganstahl, enthaltend ungefähr 10 Gewichtsprozent Mangan, ungefähr 1,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest. Example 6 Approximately 85 volume percent of a saturated solid solution of titanium carbide-tungsten carbide, containing approximately 15 percent by volume manganese steel about 10 weight percent manganese, about 1.4 weight percent carbon, and a residue consisting essentially of iron.

Ein Beispiel eines die Hartmetalleinsätze nach vorliegender Erfindung verwendenden Steinmeißels ist in den F i g. 1 und 2 gezeigt. F i g. 1 zeigt den Steinmeißel im Grundriß und F i g. 2 im Aufriß. F i g. 3 veranschaulicht eine Form des Einsatzes, welcher in dem Steinmeißel verwendet werden kann. An example of the cemented carbide inserts according to the present invention using stone chisel is shown in FIGS. 1 and 2 shown. F i g. 1 shows the Stone chisel in plan and FIG. 2 in elevation. F i g. 3 illustrates one shape the insert that can be used in the stone chisel.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 weist der Steinmeißel, so wie er gezeigt ist, ein Teilstück 1 mit vier radialen Flügeln 2 und eine mittig angeordnete Luft-Ausströmöffnung 7 auf. Jeder Flügel 2 ist mit einer Nut 3 versehen, in welcher ein Hartmetalleinsatz 4 hartverlötet sitzt. Ein ähnlicher Einsatz ist in perspektivischer Sicht in F i g. 3 gezeigt. Das Ende 5 des Teilstücks 1 weist ein Innengewinde 6 zur Aufnahme eines Bohrgestänges auf, mit dem es fest verschraubt wird. With reference to FIGS. 1 and 2 indicate the stone chisel, so as shown, a section 1 with four radial blades 2 and one in the middle arranged air outflow opening 7. Each wing 2 is provided with a groove 3, in which a hard metal insert 4 sits hard-soldered. A similar bet is in a perspective view in FIG. 3 shown. The end 5 of the section 1 has an internal thread 6 for receiving a drill string with the it is screwed tight.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform eines Schlag- bzw. Stoßwerkzeuges, das ein Teilstück 10 mit einem Arbeitskopf 11 aufweist, das in drei radial angeordnete Teile oder Flügel 12, 13 und 14 unterteilt ist. Jeder dieser radialen Flügel ist mit Vertiefungen 15 zur Aufname von Hartmetalleinsätzen des in F i g. 6 gezeigten Typs versehen. Dieser Typ von Einsatz benötigt keine Hartverlötung in den Vertiefungen, doch kann er durch Einwirkung von Druck in die Vertiefungen eingepaßt werden. Der Einsatz 16 hat einen kugeligen Kopf 17 und ein leicht abgeschrägtes Ende 18, um das paßgerechte Einsetzen in die Vertiefung zu unterstützen. Wie man aus den F i g. 4 und 5 entnehmen kann, ist der Kopf des Meißels mit peripheren Kerben 19 und Nuten 20 versehen, um ein Abziehen der Gesteinsteilchen während des Bohrens zu ermöglichen. Die Mitte des Kopfes und der Nuten ist mit Durchgangslöchern 21 für das Durchdrücken bzw. Einspeisen von Wasser oder Luft versehen. The F i g. 4 and 5 show another embodiment of a percussion or impact tool, which has a section 10 with a working head 11, the is divided into three radially arranged parts or wings 12, 13 and 14. Everyone this radial wing has recesses 15 for receiving hard metal inserts of the in FIG. 6 provided. This type of insert does not require brazing in the depressions, but it can penetrate the depressions by the application of pressure be fitted. The insert 16 has a spherical head 17 and a slightly beveled one End 18 to aid in fitting it into the recess. How one from FIGS. 4 and 5 is the head of the chisel with peripheral notches 19 and grooves 20 are provided to allow removal of the rock particles during drilling to enable. The center of the head and the grooves is provided with through holes 21 for pushing through or feeding in water or air.

Zur Herstellung der Einsätze besteht das angewendete Verfahren im Vermischen der Bestandteile miteinander, Formgebung der Mischung in eine Gestaltung des Einsatzes und Sintern dieser Form bei erhöhter Temperatur während einer Zeit, die ausreichend ist, um im wesentlichen eine vollständige Verfestigung zu erhalten. Im allgemeinen besteht dieses Verfahren im Mischen der geeigneten Menge stahlbildender Bestandteile mit der geeigneten Menge des ursprünglichen Carbids unter Verwendung einer geringen Menge Wachs, um dem nach dem Pressen erhaltenen Preßling eine ausreichende Grünfestigkeit zu verleihen. The process used to manufacture the inserts is Mixing the ingredients together, shaping the mixture into a design the use and sintering of this mold at an elevated temperature for a time which is sufficient to obtain essentially complete consolidation. Generally this procedure consists of mixing the appropriate amount of steel forming agents Ingredients with the appropriate amount of the original carbide using a small amount of wax to give the compact obtained after pressing a sufficient To give green strength.

So wird beispielsweise 1 g Wachs pro 100 g Mischung verwendet. Die Mischung kann auf verschiedene Weise geformt werden. Es wird bevorzugt, die Mischung auf eine Dichte von wenigstens 500/» der wahren Dichte zu pressen, indem das Pressen in einem Bereich von ungefähr 1,57 bis 11,8 t/cm2, vorzugsweise 2,36 bis 7,87 t/cm2 (10 bis 75 tsi, vorzugsweise 15 bis 50 tsi), durchgeführt wird. Danach folgt das Sintern unter inerten Bedingungen, beispielsweise in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum. Die angewendete Temperatur liegt oberhalb des Schmelzpunktes der Stahlgrundmasse, beispielsweise bei einer Temperatur bis zu ungefähr 100"C über dem Schmelzpunkt für eine Zeit. die zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes für das ursprüngliche Carbid und die Grundmasse und zum Erhalten einer im wesentlichen vollständigen Verfestigung ausreichend ist, beispielsweise für ungefähr 1 Minute bis 6 Stunden.For example, 1 g of wax is used per 100 g of mixture. the Mixture can be shaped in a number of ways. It is preferred to use the mixture pressing to a density of at least 500 / »the true density by pressing in a range from about 1.57 to 11.8 t / cm2, preferably 2.36 to 7.87 t / cm2 (10 to 75 tsi, preferably 15 to 50 tsi) is performed. Then that follows Sintering under inert conditions, for example in an inert atmosphere or in a vacuum. The temperature used is above the melting point of the steel matrix, for example at a temperature up to about 100 "C above the melting point for a time. the one to achieve a state of equilibrium for the original Carbide and matrix and for obtaining substantially complete consolidation is sufficient, for example for about 1 minute to 6 hours.

Wenn die Sinterung in der flüssigen Phase beendet ist, läßt man das Produkt im Ofen auf Raumtemperatur abkühlen. Falls erforderlich, wird das so gesinterte Produkt einer mechanischen Reinigung unterworfen. When the sintering in the liquid phase is finished, that is left Cool the product in the oven to room temperature. If necessary, the so sintered Subject to mechanical cleaning.

Ein Erhitzen für 1 bis 6 Stunden auf 475 bis 700"C führt zu einem leichter verarbeitbaren gesinterten Preßkörper.Heating at 475 to 700 "C for 1 to 6 hours results in a more easily processable sintered compacts.

Ein Härtermachen der Zusammensetzung wird durch Erhitzen der Legierung auf eine Temperatur des austenitischen Zustandes, beispielsweise im Bereich von ungefähr 850 bis 1250"C, für eine Zeit erreicht, die im wesentlichen zur Überführung der Grundmasse in eine kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur ausreichend ist, beispielsweise 1 Minute bis 3 Stunden oder noch vorteilhafter, über 20 Minuten. Der Stahl wird dann anschließend durch Kühlen in öl oder Wasser abgeschreckt, wobei im wesentlichen aller Austenit beibehalten wird. Die Vergütungstemperatur ändert sich mit dem Kohlenstoffgehalt. Wenn beispielsweise der Kohlenstoffgehalt an der oberen Grenze des Bereichs liegt, sollte die Temperatur zur Überführung in den austenitischen Zustand an der oberen Grenze des obengenannten Bereichs liegen. Hardening of the composition is accomplished by heating the alloy to a temperature of the austenitic state, for example in the range of about 850 to 1250 "C, for a time essentially necessary for conversion the basic mass in a face-centered cubic lattice structure is sufficient, for example 1 minute to 3 hours or more advantageously over 20 minutes. The steel is then subsequently quenched by cooling in oil or water, whereby essentially all Austenite is retained. The tempering temperature changes deal with the carbon content. For example, if the carbon content of the If the upper limit of the range is, the temperature should be converted to the austenitic State are at the upper limit of the above range.

Nachdem der Preßling in den austenitischen Zustand überführt worden ist, kann er einer Reinigungsoperation unterworfen werden, beispielsweise einem Druckstrahlläppen. Wenn der Preßling ein endgültiger Einsatz für einen besonderen Steinmeißel ist, kann er einem Sandstrahlblasen unterworfen werden, um eine in hohem Maße kaltverfestigte Oberfläche mit einer hohen Härte herzustellen. Ein Einsatz oder anderes Hartstahlelement, welches auf diese Weise behandelt worden ist, wird eine Mikrostruktur aufweisen, die durch ein Substrat oder einen verfestigten Kern von Austenit und einer sehr harten Oberfläche von Martensit gekennzeichnet ist. Wie bereits weiter oben ausgeführt worden ist, erneuert sich die Oberfläche unter den Arbeitsbedingungen von selbst, so daß daher stets eine harte Oberfläche gesichert ist. After the compact has been converted into the austenitic state is, it can be subjected to a cleaning operation such as a Pressure jet lapping. When the compact is a final use for a special Stone chisel is, it can be sandblasted to an in high Dimensions of work-hardened surface with a high degree of hardness. A mission or other high carbon steel element which has been treated in this way have a microstructure defined by a substrate or a solidified core characterized by austenite and a very hard surface of martensite. As has already been explained above, the surface is renewed below the working conditions by itself, so that a hard surface is always ensured is.

Daß der Carbidstahl nach der Erfindung eine hohe Neigung zum Kaltverfestigen hat, ist aus einem Versuch ersichtlich, der mit einem Preßling durchgeführt wurde, welcher durch Zusammensintern einer gepreßten Pulvermischung hergestellt wurde, die 45 Volumprozent Titancarbid und den Rest Manganstahl, bestehend aus 12 bis 14 Gewichtsprozent Mangan, 1 bis 1,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff und einen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Rest, enthielt. That the carbide steel according to the invention has a high tendency to work hardening has, can be seen from an experiment that was carried out with a compact, which was produced by sintering together a pressed powder mixture, the 45 volume percent titanium carbide and the remainder manganese steel, consisting of 12 to 14 Weight percent manganese, 1 to 1.2 weight percent carbon and one essentially remainder consisting of iron.

Nachdem der Carbidstahl in den austenitischen Zustand überführt worden ist, wird der Preßling einem Hochleistungsschneiden mittels einer Säge unterworfen.After the carbide steel has been converted to the austenitic state is, the compact is subjected to high-performance cutting by means of a saw.

Der derart kaltgehärtete Carbidstahl kann nicht geschnitten werden.The carbide steel hardened in this way cannot be cut.

Die ursprünglichen Carbide der Gruppe Titancarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid und Tantalcarbid können begrenzte Gewichtsmengen anderer Carbide einschließen, wie Mischungen mit bis zu 500/0 Molybdäncarbid, bis zu 100/0 Chromcarbid, bis zu 25 0/, Zirkoncarbid. Die Gesamtmenge der anderen Carbide wird im allgemeinen im Bereich bis zu 50 Gewichtsprozent der ursprünglichen Carbide liegen. The original carbides of the group titanium carbide, vanadium carbide, Niobium carbide and tantalum carbide can include limited amounts by weight of other carbides, such as mixtures with up to 500/0 molybdenum carbide, up to 100/0 chromium carbide, up to 25 0 /, zirconium carbide. The total amount of the other carbides is generally in Range up to 50 percent by weight of the original carbides.

Die Erfindung sieht ebenfalls einen kaltverformbaren, vergüteten hitzebeständigen Werkzeughartstahl zur Verwendung in Stanzwerkzeugen, Formstanzen, Ziehwerkzeugen bzw. -matrizen, Bohrern u. dgl. The invention also provides a cold-deformable, tempered heat-resistant tool steel for use in punching tools, form punching, Drawing tools or dies, drills and the like.

Claims

Patent claims:

1. Work hardenable, heat-resistant tool steel, marked with a content of 15 to 85 percent by volume of titanium carbide, niobium carbide, vanadium carbide, Tantalum carbide, mixtures of these carbides with one another or solid solutions of titanium carbide and tungsten carbide dispersed in an austenitic steel matrix made from 0.8 to 1.5%, carbon, 10 to 20%, manganese, 0 to 3 »/» silicon and 0 to 5 »/» nickel, the remainder iron and manufacturing-related impurities.

2. Work hardenable, heat-resistant tool steel according to claim 1, characterized in that the cartoid content is 35 to 85 percent by volume.

3. Work hardenable, heat-resistant tool steel after Claim 1, characterized in that the carbide content is 65 to 85 percent by volume amounts to.

4. Work hardenable, heat resistant tool steel after a of claims 1 to 3, characterized in that the steel base mass additionally Contains 0 to 3% nickel.

5. Work hardenable, heat-resistant tool steel after a of claims 1 to 3, characterized in that the steel base mass additionally 20 /, contains chrome.

6. Work hardenable, heat-resistant tool steel after a of claims 1 to 5, characterized in that the steel base mass 1.1 to 1.3 Contains 0 /, carbon and 12 to 14 0 /, manganese.

7. Cold-hardenable, heat-resistant tool steel after a of claims 1 to 6, characterized in that the carbides of titanium, niobium, Vanadium, tungsten and / or tantalum up to half through 0 to 50% molybdenum carbide, 0 to 10 ° / o chromium carbide and 0 to 25 ° / o zirconium carbide, singly or in groups, based on the total carbide content.

8. Work hardenable, heat resistant tool steel after a of claims 1 to 7, characterized in that the surface is sandblasted or the like. is work-hardened.

9. Use of a work-hardening, heat-resistant tool steel according to one of claims 1 to 8 for the production of inserts for impact or Slotting tools.