DE2008197B1

DE2008197B1 - Gesinterte stahlgebundene karbidhartlegierung

Info

Publication number: DE2008197B1
Application number: DE19702008197
Authority: DE
Inventors: Fritz Frehn
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1970-02-21
Filing date: 1970-02-21
Publication date: 1971-07-15
Also published as: DE2008197C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gesinterte stahlgebundene Karbidhartlegierung nach Patentanmeldung P 20 00 257.7-24.
Gegenstand der Patentanmeldung P 20 00 257.7-24 ist eine gesinterte stahlgebundene Karbidhartlegierung, bestehend aus 15 bis 55 Gewichtsprozent eines Karbids der Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Zirkonium, vorzugsweise Titan, oder Mischkarbide dieser Metalle und 45 bis 85 Gewichtsprozent eines Stahls mit 0,25 bis 0,9 01o Kohlenstoff, 0 bis 3,0 0Io Mangan, 0 bis 1,0°/o Silizium, 0,3 bis 3,00/,Kupfer, 0,1 bis 1,00in Vanadin, 6,0 bis 17,5 01o Chrom, 0 bis 6,001,Kobalt, 2,0 bis 5,00/,Molybdän, 0,1 bis 0,5 0/o Niob, 0,001 bis 0,01 01o Bor, 0 bis 0,8 0Io Nickel, Rest Eisen.
Eine solche Karbidhartlegierung hat eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte auch bei höheren Temperaturen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für kleinere Verschleißteile, die in großen Stückzahlen hergestellt werden, eine geeignete Legierung zu finden, die im geglühten Zustand bearbeitbar, durch eine einfache Wärmebehandlung auf hohe Verschleißhärte verzugs-und zunderfrei ausgehärtet werden kann, eine hohe Warmhärte besitzt und als besonderes Kennzeichen sehr formbeständig herstellbar ist. Damit Formteile in engen Maßtoleranzen hergestellt werden können und nur geringfügig auf Fertigmaß durch Schleifen nachbearbeitet zu werden brauchen, ist es wichtig, daß sich auf den Formteilen nur eine hauchdünne Sinterhaut bildet, die ohne teure Nachbearbeitung in einfacher Weise entfernt werden kann.
Dies kann erreicht werden, wenn gemäß der Erfindung einer Karbidhartlegierung der- obengenannten Zusammensetzung gemäß der Hauptpatentanmeldung 0,8 bis 1,9 0/o Mangan zugesetzt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Karbidhartlegierung kann das Metallkarbid auch aus Vanadiumkarbid allein oder zusammen mit einem oder mehreren der Karbide der Metalle Chrom, Zirkonium, Molybdän, Tantal, Niob, Wolfram oder Titan zugesetzt werden.
Eine bevorzugte Legierung gemäß der Erfindung besteht aus 32 bis 35 Gewichtsprozent Titankarbid und 65 bis 68 Gewichtsprozent Stahl mit 0,4 bis 0,6 01o Kohlenstoff, 0,9 bis 1,2 01o Mangan, 0,9 bis 1,2 0in Kupfer, 0,1 bis 0,5 01o Vanadin, 8,0 bis 12,0 01o Chrom, 2,5 bis 4,0 0/o Molybdän, 0,1 bis 0,25 0Io Niob, 0,008 bis 0,01010 Bor, Rest Eisen.
Die Legierung wird aus den in Pulverform vorliegenden Einzelkomponenten in einer Korngröße bis etwa 10 Fm gemischt, wobei statt der Einzelkomponenten auch Vorlegierungen eingesetzt werden können bzw. müssen, z. B. Ferro-Mangan, Eisen-Aluminium, Eisen-Bor. Die Mischung kann in einem Flügelmischer 30 Minuten trocken gemischt und anschließend etwa 180 Minuten auf eine Korngröße von 3,5 £m und feiner naßgemahlen werden. Die Mischung wird dann unter Vakuum getrocknet und wegen der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der einzelnen Legierungskomponenten nochmals in einem Kollergang durchmischt. Dabei werden auch die Preßzusätze zugegeben.
Das so hergestellte preßfertige Legierungspulver kann auf mechanischen, hydraulischen oder isostatischen Pressen gepreßt werden. Kleinere Formkörper bedürfen für ihre Herstellung eines gut fiießfähigen Pulvers. Zu diesem Zweck wird der an sich preßfertige Pulveransatz auf Spezialmaschinen unter gleichzeitiger Siebklassierung noch granuliert. Die Größe der Granulate bewegt sich je nach Größe der zu pressenden Formkörper zwischen 0,08 und 0,5 mm.
Die hergestellten Preßkörper werden dann im Vakuum von <10-3 Torr gesintert, und zwar im Bereich von 1350 bis 1400"C bei einer je nach Zusammensetzung der Legierung auf 15"C genau eingestellten Temperatur.
Nach der Sinterung erfolgt die Bearbeitung im geglühten Zustand bis fast auf Fertigmaß, da die Härtung, vornehmlich Warmbadhärtung, kaum einen Verzug, jedoch eine kleine Volumenvergrößerung infolge Gefügeänderung bringt, die zum Bearbeiten auf Fertigmaß genügt. Die Härtung erfolgt von 1000 bis 11000 C, vornehmlich von 1060 bis 1070° C, aus Schutzgas- oder Vakuumöfen bzw. neutralem Salzbad durch Abschrecken in Ö1 von etwa 40"C. Für die Warmbadhärtung wird aus den gleichen Öfen und von denselben Temperaturen auf 510"C unterkühlt, vornehmlich in einem neutralen Salzbad, anschließend erfolgt Abkühlung an ruhender Luft. Nach den beschriebenen Härtemöglichkeiten zeigen Teile aus der Legierung gemäß der Erfindung eine Härte von 67 bis 68 HRC.
Durch eine Anlaßbehandlung, 1 bis 4 Stunden bei 500 bis 5200 C, steigt die Härte auf 70 bis 72 Rockwell an.
Es ist ein besonderes Kennzeichen der Legierung gemäß der Erfindung, daß die Anlaßtemperatur zum Erreichen der maximalen Härte um 20 bis 400 C niedriger liegt als bei Legierungen ohne Mangan, Vanadin und Niob.
Die aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Sinterkörper haben sich als gut formbeständig erwiesen und weisen nur eine ganz geringe Sinterhaut auf, die ohne teure Nachbearbeitung zur Erreichung engster Maßtoleranzen leicht durch Schleifen entfernt werden kann. Offenbar wird dies durch die gemeinsame Zugabe von Mangan einerseits und Vanadin und Niob andererseits zu der Stahlgrundmasse der erfindungsgemäßen Karbidhartlegierung - bewirkt.
Auf Grund der hohen Festigkeit gegen Verschleiß, insbesondere Reibverschleiß der erfindungsgemäßen Legierung, eignet sich diese für die Herstellung von Formkörpern, an die solche Anforderungen gestellt werden, z. B. Motoren- und Maschinenteile, insbesondere Dichtleisten für Drehkolbenmotoren, Kolbenringe, Dichtleisten und Dichtringe für Pumpen aller Art, Plunger und Kolben für Pumpen, Mischerflügel, Einsätze für Preßformen, Gleitschienen, Schablonen, Kurvenscheiben u. dgl. und besonders für Teile, die neben Verschleiß hohen Temperaturen bis 6000 C ausgesetzt sind.
Die gute Formbeständigkeit der aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Formkörper ermöglicht eine Massenfertigung von Einzelstücken, die praktisch auf Fertigmaß in verhältnismäßig engen Toleranzen herstellbar sind und keine teure und aufwendige spangebende Nachbearbeitung erfordern.

Claims

Patentansprüche:

1. Gesinterte stahlgebundene Karbidhartlegierung, bestehend aus 15 bis 55 Gewichtsprozent eines Karbids der Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Zirkonium, vorzugsweise Titan, oder Mischkarbide dieser Metalle und 45 bis 85 Gewichtsprozent eines Stahls mit 0,25 bis 0,9% Kohlenstoff, 0 bis 3,0% Mangan, 0 bis 1,00/, Silizium, 0,3 bis 3,00/0 Kupfer, 0,1 bis 1,0°/o Vanadin, 6,0 bis 17,5 01o Chrom, 0 bis 6,0 01o Kobalt, 2,0 bis 5,0 01o Molybdän, 0,1 bis 0,5010 Niob, 0,001 bis 0,01 01o Bor, 0 bis 0,8 0lo Nickel, Rest Eisen, nach Patentanmeldung P 20 00 257.7-24, d adurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mangan im Stahl 0,8 bis 1,9 °/o beträgt.

2. Karbidhartlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Karbid Vanadiumkarbid allein oder zusammen mit einem oder mehreren der Karbide der Metalle Chrom, Zirkonium, Molybdän, Tantal, Niob, Wolfram oder Titan zugesetzt wird.

3. Karbidhartlegierung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 32 bis 35 Gewichtsprozent Titankarbid und 65 bis 68 Gewichtsprozent Stahl mit 0,4 bis 0,60/0 Kohlenstoff, 0,9 bis 1,20/, Mangan, 0,9 bis 1,2% Kupfer, 0,1 bis 0,5°/0 Vanadin, 8,0 bis 12,0 0/, Chrom, 2,5 bis 4,0 0lo Molybdän, 0,1 bis 0,25 01o Niob, 0,008 bis 0,01 01o Bor, Rest Eisen besteht.