DE2061485A1

DE2061485A1 - Heat and corrosion-resistant, chromium-rich, nickel-containing alloy with a content of a hard-to-melt carbide produced by powder metallurgical sintering

Info

Publication number: DE2061485A1
Application number: DE19702061485
Authority: DE
Inventors: Arnold L Edmond OkIa Tarkan Stuart E Monsey N Y PnIl, (V St A) P
Original assignee: Chromalloy American Corp
Current assignee: Chromalloy American Corp
Priority date: 1970-10-21
Filing date: 1970-12-14
Publication date: 1972-04-27
Also published as: GB1332061A; FR2111570A5

Description

206H85206H85

DR. S. VOSH DR. ί. Η'DR. S. VOSH DR. Ί. Η '

u:.iN8gu: .iN8g

Lucite-Gralin-Strafe 38
Telefon 44,'i?,55Lucite Graine Punishment 38
Telephone 44, 'i?, 55

Oase 0284Oasis 0284

Ciiromalloy American Corporation, 169 Western Highway, West Hyaclc, Hev/ York (V. St.A.)Ciiromalloy American Corporation, 169 Western Highway, West Hyaclc, Hev / York (V. St.A.)

Durch pulverrnetallurgisches Sintern hergestellte, hitze- und korrosionsbeständige, chromreiche, nickelhaltige Legierung mit einem Gehalt an einem schwer schmelzbarenHeat-resistant sintering produced by powder metallurgical and corrosion-resistant, chromium-rich, nickel-containing alloy containing a difficult-to-melt one

CarbidCarbide

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch pulvermetallurgisches Sintern gewonnene, hitze- und korrosionsbeständige, chromreiche, nickelhaltlge Legierung mit einem Gehalt an einem schwer schmelzbaren Carbid sowie die daraus hergestellten hitze-behandelten Metallteile oder Elemente, wie Ventile, Ventilteller, Dichtungen, Düsen, Strangpreßwerkzeuge, hitzebeständige Maschinenelemente u.dgl., die sowohl bei Raumtemperatur als auch uci erhöhter Temperatur hitze- und korrosionsbesein müssen.The present invention relates to a heat and corrosion-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant, obtained by powder metallurgical sintering Chromium-rich, nickel-containing alloy with a hard-to-melt carbide content as well as the heat-treated metal parts made from it or elements such as valves, valve plates, seals, nozzles, extrusion tools, heat-resistant machine elements and the like, which are heat and corrosive both at room temperature and uci at elevated temperatures have to.

In den USA-Patenten 3 369 891 und 3 369 892 (die üer Anmelderin dor· vorliegenden Erfindung erteilt wurden) sindU.S. Patents 3,369,891 and 3,369,892 (assigned to applicant of the present invention)

SAD ORISfNALSAD ORISfNAL

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Werkzeugstähle mit einem Gehalt an einem schwer ü ■ baren Carbid beschrieueii worden, bei denen primäre Körner des schwer schmelzbaren Carbide, /vie Titancarbid, Niobcarbid, Vanadincarbid und Tantalcarbid, in einer Nickellegierungsgrundmasse dispergiert sind, die - in Gewichtsprozent ausgedrückt etwa 10 bis 30 % Nickel,
etwa 0,2 bis 9 ft Titan,
bis zu etwa 5 % Aluminium,Tool steels with a difficult-to-melt carbide content have been described in which primary grains of the difficult-to-melt carbide, such as titanium carbide, niobium carbide, vanadium carbide and tantalum carbide, are dispersed in a nickel alloy matrix which, in weight percent, is about 10 to 30 % nickel ,
about 0.2 to 9 ft titanium,
up to about 5 % aluminum,

einen etwa 9 % nicht übersteigenden. Gesamtgehalt an Titan plus Aluminium, bis zu etwa 25 ft Kobalt,
* bis zu etwa 10 ft Molybdän und als Rest im wesentlichennot exceeding about 9 %. Total titanium plus aluminum content, up to about 25 ft cobalt,
* up to about 10 feet of molybdenum and the remainder essentially

wenigstens 50 fti Eisen
enthält.at least 50 fti of iron
contains.

Wie festgestellt wurde, besteht ein Hauptvorteil der vorerwähnten Legierungen darin, daß sie eine Verbesserung in Bezug auf die Hitzebehandlungsfähigkeit gegenüber Titancarbid-Werkzeugstählen mit sich bringen, wie sie in der USA-Patentschrift 2 82b' 202 beschrieben sind und die vorzugsweise als gesinterte Produkte durch pulvermetallurgische Methoden gewonnen werden, wobei diese Produkte durch Herunterkühlen im Ofen von 1300⁰C jk auf Raumtemperatur ausgeglüht werden und die Mikrostruktur der Metallgrundmasse (Stahlgrundmasse) im allgemeinen aus Perlit besteht. Eine typische Grundmasse ist eine solche, die 0,5 ft Kohlenstoff, 3 ft Chrom, 3 ft Molybdän und als Rest im wesentlichen Eisen enthält. Das geglühte Produkt wird dann durch maschinelle Bearbeitung in die gewünschte Form gebracht, und zwar durch Drehen und bzw. oder Schleifen, und danach wird es einer' Härtungs-Hitzebehandlung unterworfen, indem man den ge-It has been found that a major advantage of the aforementioned alloys is that they provide an improvement in heat treatability over titanium carbide tool steels such as those described in U.S. Patent 2,82b '202, which are preferably sintered products by powder metallurgy Methods are obtained, whereby these products are annealed by cooling down in the furnace from 1300 ⁰ C jk to room temperature and the microstructure of the metal matrix (steel matrix) generally consists of perlite. A typical matrix is one that contains 0.5 feet of carbon, 3 feet of chromium, 3 feet of molybdenum, the remainder essentially iron. The annealed product is then machined into the desired shape, namely by turning and / or grinding, and then it is subjected to a hardening heat treatment by means of the

SAO ORIGINALSAO ORIGINAL

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- ³ - 206U85- ³ - 206U85

g.Lunt-en Werkzeugstahl ungefähr 1/4 Stunde auf eine zur Aiistenitbildurig ausreichende Temperatur von etwa 9^>0 C erhitzt, und daran schließt sich das Abschrecken in. öl oder V/asser an. Derartige Titancarbio-Vlerkzeugstähle vermögen Härtegrade bis zu etwa YO Rockr/ell G zu erreichen, ;n : sie haben sich als SpezialStähle ein breites technisches Anwendungsgebiet erschlossen.g.Lunt-en tool steel about 1/4 hour on one Aiistenitbildurig sufficient temperature of about 9 ^> 0 C heated, and this is followed by quenching in oil or V / ater at. Such titanium carbide tool steels are capable of To achieve degrees of hardness up to about YO Rockr / ell G,; n: As special steels, they have a wide range of technical properties Application area opened up.

Bei -jer Bearbeitung der vorerwähnten Stähle des durch /'ii-schrfrokimf, härtbaren Typs muß jedoch dafür Sorge ge-.. ragen werden, die maßdimensionalen Änderungen, die wahrer: des: Abschreckens eintreten können, auf das geringstmorliehe Maß zu bringen. So können z.B. Formstücke, die dii-vio oder komplizierte Abschnitte aufweisen, üazu nelt>r., oicn zu verziehen, und in diesem Falle kann es erforderlich sein, überdimensionierte Formstücke zu härten, viii der I'etailtnenfe Rechnung zu tragen, die zur Sicherstellung uev genauen Paß&röße entfernt weroen muß. Die;- iot - allgemein gesagt - nicht gerade erwünscht be j Svihlen, die schwer schmelzbare Carbide enthalten, weil .ie hierbei aufzuwendenden Kosten der maschinellen Bearoeltung und uec- Schleifens wegen des hohen Carbidgehaltes in dei¹ Regel beträchtlich" sind. Darüber hinaus können Gegenstände von komplizierter Form zur Rißbildung während des Abschreckens neigen. Seiost wenn kein Verziehen erfolgt, kann das Schleifen immer noch ein Problem darstellen, weil ein Wachstum eintritt, wenn der Stahl sich vom Austenit zum Martensit umwandelt, wobei das Wachstum ois zu 0,01 mm pro <;^η,·>, 4 mm (0.0004 inch per inch) oetragen kann, so daß das überschüssige Metall entfernt werden muß. Wie oben oereits erwähnt, ist dies wegen der verhältnismäßig großen Mengen (z.B. 45 VoI.-^) ai dem vorhandenen schwer- schmelzbaren Carbid kostspie-When machining the aforementioned steels of the hardenable type, however, care must be taken to reduce the dimensional changes that may occur in the quenching to the lowest possible level. For example, fittings that have dii-vio or complicated sections can be warped, and in this case it may be necessary to harden oversized fittings to take into account the details necessary to ensure uev exact passport & size must be removed. The - iot - generally speaking - not just desirable be j Svihlen containing refractory carbides because .ie here expended costs of the machine and Bearoeltung uec- grinding because of the high Carbidgehaltes in dei ¹ rule are considerable "In addition, items. of complex shape tend to crack during quenching. Even if no warping occurs, grinding can still be a problem because growth occurs as the steel transforms from austenite to martensite, the growth being 0.01 mm per <; ^η , ·>, 4 mm (0.0004 inch per inch) so that the excess metal must be removed. As mentioned above, this is because of the relatively large quantities (e.g. 45 vol.) of what is present difficult-to-melt carbide costly

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lig und zeitraubend. Da das Ansprechen solcher Titancarbid-Werkzeugstähle auf die Hitzebehandlung von der Kohlenstoffmenge in der Stahlgrundmasse abhängt, muß besonders sorgfältig darauf geachtet werden, daß man eine Entkohlung während der Hitzebehandlung vermeidet.lig and time consuming. Since the appeal of such titanium carbide tool steels on the heat treatment depends on the amount of carbon in the steel matrix Particular care should be taken to avoid decarburization during the heat treatment.

Die Arbeitsweisen der USA-Patentschriften 3 369 89I und 3 369 892 stellen bereits eine Verbesserung des in der USA-Patentschrift 2 828 202 beschriebenen Verfahrens insofern dar, als ein Verziehen während der Hitzebehandlung im wesentlichen vermieden wird, und weiter auch insofern, als das Vorhandensein von Kohlenstoff in der Grundmasse nicht nur für Hitzebehandlungszwecke von Bedeutung ist, sondern daß - im Gegenteil - der Kohlenstoffgehalt so niedrig wie möglich sein soll, z.B. unter 0,15 % ^und vorzugsweise nicht über 0,05 $>· Das Härten wird durch Ausscheidungshärtung (aging) bewerkstelligt und stützt sich nicht auf die Phasenumwandlung, wie es bei dem Verfahren des früheren Patentes der Fall ist, sondern das Härten wird durch etwa dreistündiges Erhitzen auf die verhältnismäßig niedrige Temperatur von etwa 480 C und das nachfolgende Abkühlen an der Luft vorgenommen. Wie oben bereits erwähnt, wird bei Anwendung der vorstehend angeführten Hitzebehandlung ein Verziehen im wesentlichen vermieden. Es werden Endhärten von etwa 60 bis 62 oder Rockwell C erreicht.The operations of U.S. Patents 3,369,892 and 3,369,892 are already an improvement on the process described in U.S. Patent 2,828,202 in that warping during heat treatment is substantially avoided and also in that it is present is of carbon in the matrix not only for heat treatment purposes important that but - on the contrary - the carbon content should be as low as possible, for example, less than 0.15% ^an d preferably not more than $ 0.05> · curing is by precipitation (Aging) is not brought about and is not based on the phase change, as is the case with the method of the earlier patent, but hardening is carried out by heating for about three hours to the relatively low temperature of about 480 C and subsequent cooling in the air. As already mentioned above, when the heat treatment mentioned above is used, warping is essentially avoided. Final hardnesses of around 60 to 62 or Rockwell C are achieved.

Wenn auch der vorangehend beschriebene Typ von ausscheidungshärtbaren Legierungen mit dem Gehalt an dem schwer schmelzbaren Carbid einen Schritt vorwärts in Bezug auf die Zurverfügungstellung von verbesserten, harten und verschleißfesten Produkten für den Gebrauch unter den Bedingungen der normalen umgebenden Atmosphäre bedeuten,Albeit the type of precipitation hardenable previously described Alloys with the content of the difficult-to-melt carbide one step forward in relation to the provision of improved, hard and wear-resistant products for use among the Conditions of the normal surrounding atmosphere mean

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so waren doch gewisse Nachteile bei Anwendungszwecken feststellbar., bei denen ein Verschleiß durch Reibung erfolgte und die Nickel-Eisen-Legierungsgrundmasse ein gewisses Anfressen erkennen ließ. Darüber hinaus wies auch die Grundmasse nicht die gewünschte Korrosionsfestigkeit in umgebenden Medien auf, bei denen sie mit korrodierenden ölen in Kontakt kamen (z.B. bei verschleißfesten Maschinenteilen).Certain disadvantages were noticeable for applications in which wear due to friction took place and the nickel-iron alloy matrix showed a certain erosion. In addition, the matrix did not have the desired resistance to corrosion in surrounding media in which they came into contact with corrosive oils (e.g. wear-resistant Machine parts).

Auf diese Weise würde die Lebensdauer des Werkzeuges bei Anwendungszwecken, bei denen die Grundmasse dazu neigt, weg-erodiert oder -korrodiert zu werden, in der Regel aufgrund des Umstandes, daß die Körner des schwer schmelzbaren Carbids ihren Halt in der Grundmasse verlieren, nachteilig beeinflußt werden, denn die Körner wurden sich lösen und herausfallen, was den Verschleiß fördern würde, zumal die Härte der Grundmasse beträchtlich geringer ist- als die arteigene Härte der Carbidkörner. Eine Methode zur Vermeidung dieses Nachteiles besteht darin, die Grundmasse zu nitrieren, um deren Oberflächenhärte soweit wie möglich der Carbidhärte anzugleichen. Im allgemeinen weisen jedoch die Nickel-Eisen-Legierungen des Typs, der üblicherweise als Grundmasse verwendet wird, keine ausgesprochene Neigung auf, sich durch Nitrierung vergüten zu lassen.This would extend the life of the tool for applications in which the matrix tends to be eroded away or corroded away, in the Usually due to the fact that the grains of the heavy fusible carbides lose their hold in the matrix, because the grains are adversely affected would loosen and fall out, which would promote wear, especially since the hardness of the base material is considerable is lower than the hardness of the carbide grains inherent in the species. One method of avoiding this disadvantage is to nitride the matrix in order to reduce it Surface hardness to match the carbide hardness as much as possible. In general, however, the nickel-iron alloys of the type commonly used as a matrix, there is no pronounced tendency, to be tempered by nitriding.

Ein v/eiterer Nachteil besteht darin, daß die Nickel-Eisen-Legierungsgrundmasse bei längerer Gebrauchsdauer bei erhöhten Temperaturen keine angemessene Hitzebeständigkeit aufbringt.Another disadvantage is that the nickel-iron alloy matrix no adequate heat resistance in the event of prolonged use at elevated temperatures brings up.

Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, durch pulvermetallurgisches Sintern gewonnene, hitze- und korrosionsbeständige, chromreiche,It is therefore an object of the present invention to provide an improved sintering by powder metallurgical process extracted, heat- and corrosion-resistant, chromium-rich,

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nickelhaltige Legierung mit einem Gehalt an einem schwer schmelzbaren Carbid zu entwickeln.to develop nickel-containing alloy with a content of a difficult-to-melt carbide.

Ein weiterer Gegenstand besteht darin, gehärtete, gesinterte, hitze- und korrosionsbeständige Erzeugnisse, wie Werkzeugelemente und Maschinenteile, verfügbar zu machen, die aus einer chromreichen, nickelhaltigen Legierung mit einem Gehalt an einem schwer schmelzbaren Carbid geformt worden sind.Another object is to manufacture hardened, sintered, heat and corrosion-resistant products, such as tool elements and machine parts, made from a chrome-rich, nickel-containing alloy containing a hard-to-melt carbide.

Diese und weitere Gegenstände werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und ihr Umfang wird durch die beigefügten Ansprüche festgelegt.These and other items are discussed below Description is explained in more detail and its scope is determined by the appended claims.

In breitem Sinne betrifft die vorliegende Erfindung eine durch pulvermetallurgisches Sintern gewonnene, hitze- und korrosionsbeständige, chromreiche, nickelhaltige Legierung mit einem Gehalt an einem schwer schmelzbaren Carbid, die im wesentlichen aus primären Körnern des Titancarbids, Niobcarbids, Vanadincarbids oder Tantalcarbids besteht, die in einer im wesentlichen den Rest ausmachenden Legierungs-Grundmasse dispergiert sind, die - in Gewichtsprozent ausgedrückt etwa 12 bis 20 % Chrom,In a broad sense, the present invention relates to a heat and corrosion-resistant, chromium-rich, nickel-containing alloy obtained by powder metallurgical sintering with a content of a hard-to-melt carbide, which consists essentially of primary grains of titanium carbide, niobium carbide, vanadium carbide or tantalum carbide, which in a essentially the remainder of the alloy base mass are dispersed, which - expressed in percent by weight, about 12 to 20 % chromium,

etwa 4 bis 10 % Nickel,about 4 to 10 % nickel,

etwa J5 bis 10 % Kobalt,about 5 to 10 % cobalt,

bis zu etwa 5 % Molybdän,up to about 5 % molybdenum,

etwa 0,5 bis 5 % Titan,about 0.5 to 5 % titanium,

bis zu etwa 5 % Aluminium,up to about 5 % aluminum,

nicht mehr als 0,2 % Kohlenstoff und als Rest wenigstens 50 % Eisenno more than 0.2 % carbon and the balance at least 50 % iron

enthält mit der Maßgabe, daß der Chrom- und Nickelgehalt vorzugsweise so eingestellt sind, daß der Ausdruckcontains with the proviso that the chromium and nickel contents are preferably adjusted so that the expression

% Ni % Ni

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einen Wert von etwa I5 % nicht übersteigt, und die Legierungsgrundmasse im lösungsgeglühten Zustand das Mikrogefüge eines weichen Martensits aufweist.does not exceed a value of about 15 % , and the alloy matrix in the solution-annealed state has the microstructure of a soft martensite.

Die Menge des schwer schmelzbaren Carbids beträgt vorzugsweise etwa 30 bis 75 Volumenprozent, und der Rest besteht im wesentlichen aus der Legierungsgrundmasse.The amount of the difficult-to-melt carbide is preferable about 30 to 75 percent by volume and the remainder consists essentially of the alloy matrix.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die gesinterte, hitze- und korrosionsbeständige Legierung etwa 35 bis 55 Volumenprozent des schwer schmelzbaren Carbids und die im wesentlichen den Rest ausmachende Legierungsgrundmasse besteht - in Gewichtsprozent ausgedrückt in der Hauptsache ausAccording to a preferred embodiment, the sintered, heat-resistant and corrosion-resistant alloy contains about 35 to 55 percent by volume of the difficult-to-melt carbide and the alloy matrix making up essentially the remainder is - expressed in percent by weight in the main thing

etwa 12 bis l8 % Chrom,about 12 to 18 % chromium,

etwa 4 bis 9 % Nickel,about 4 to 9 % nickel,

etwa > bis 8 % Kobalt,about> to 8 % cobalt,

bis zu etwa 5 % Molyodän,up to about 5 % molyodene,

etwa 0,5 bis 5 % Titan,about 0.5 to 5 % titanium,

bis zu etwa 5 % Aluminium,up to about 5 % aluminum,

bis zu etwa 0,1 % Kohlenstoff und als Rest aus wenigstens 65 % Eisen.up to about 0.1 % carbon and the balance at least 65 % iron.

Der Kohlenstoffgehalt in der Grundmasse sollte vorzugsweise 0,05 £ nicht übersteigen.The carbon content in the matrix should be preferred Do not exceed £ 0.05.

Eine technisch besonders gut brauchbare Legierungszusammensetzung ist eine solche, die aus etwa 45 Vol.-$ Titancarbid (das sind etwa 33*6 Gewichtsprozent) und als Rest hauptsächlich aus der Legierungsgrundmasse besteht, die - in Gewichtsprozent ausgedrückt -A particularly useful technical alloy composition is one that consists of about 45 vol .- $ Titanium carbide (that is about 33 * 6 percent by weight) and the remainder consists mainly of the alloy base, which - expressed in percent by weight -

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etwa lh % Chrom,about 1h% chromium,

etwa 6 /j Nickel,
5 </, Kobalt,
4 Ji Molybdän,about 6 / j nickel,
5 </, cobalt,
4 Ji molybdenum,

etv/a 1,5 # Titan und als Reε;t im wesentlichen Eisenetv / a 1.5 # titanium and as Reε; t essentially iron

enthält. Die technisch brauchbare l/erkstoffzusammensetzung kann etwa HG bis 55 Volumenprozent schwer schmelzbares Carbid (Titan-, Niob-, Vanadin- und Tantal carbid) und als Rest im wesentlichen die Legierurigsgrundmasse enthalten, wobei diese Gruridrnasse - in * Gewichtsprozent ausgedrückt -contains. The technically usable oil composition can contain about HG up to 55 percent by volume of hard-to-melt carbide (titanium, niobium, vanadium and tantalum carbide) and the remainder essentially the basic alloy mass, this raw mass - expressed in * percent by weight -

etwa 12 bis 16 % Chrom,about 12 to 16 % chromium,

etwa 4 bis 8 # Nickel,about 4 to 8 # nickel,

etwa 3 bis 6 % Kobalt,about 3 to 6 % cobalt,

etwa 2 bis 6 % Molybdän,about 2 to 6 % molybdenum,

etwa 1 bis 3 $ Titan,about $ 1 to $ 3 titanium,

bis zu etwa 2 % Aluminium und als Restup to about 2 % aluminum and the remainder

im wesentlichen Eisen
enthält.essentially iron
contains.

Sämtliche vorangehend erwähnten Legierungsgrundmassen können bis zu einer Gesamtmenge von 10 Gewichtsprozent k im AggregatAll of the alloy matrixes mentioned above can be up to a total of 10 percent by weight k in the aggregate

bis zu etwa 7 % Wolfram,up to about 7 % tungsten,

bis zu etwa 3 % Niob und bzw. oder Tantal, bis zu etwa 6 ^ Kupfer,up to about 3 % niobium and / or tantalum, up to about 6 ^ copper,

bis zu etwa 0,5 % Silicium und bzw. oder Mangan,up to about 0.5 % silicon and / or manganese,

bis zu etv/a 1 % Beryllium neben anderen Elementen enthalten.Contains up to about 1 % beryllium among other elements.

Die vorstehend angeführten Legierungs-Grundmassen sind insofern von besonderem Gebrauchswert, als die entstehenueThe alloy matrices listed above are of particular use value insofar as they arise

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Legierung mit dem Gehalt an dem schwer schmelzbaren Carbid einem Lösungsglühen unterworfen v/erden kann durch Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur und Abkühlen an der Luft, Lim so ein Grundgefüge aus weichem Martensit zu erzielen, das Eigenschaften aufweist, die es möglich machen, daß das entstehende Produkt leicht maßgerecht maschinell bearbeitet und bzw. oder geschliffen werden kann. Die Härturigsbehandlung besteht in dem Erhitzen der Carbidlegierung auf eine recht mäßige Temperatur von 265⁰C bis 655⁰C, um das Grundgefüge durch eine Vergütungsreaktion, die dank des Vorhandenseins /on ausscheidungshärtbaren Elementen, wie Titan, mit oder ohne Aluminium, zustandekommt, zu härten.Alloy containing the hard-to-melt carbide can be subjected to solution heat treatment by heating to an elevated temperature and cooling in air, so a basic structure of soft martensite with properties which make it possible for the resulting material to be obtained Product can easily be machined and / or sanded to size. The Härturigsbehandlung is moderate temperature of 265 ⁰ C to 655 ⁰ C in the heating of the carbide alloy on a right to the basic structure by a compensation reaction which comes about thanks to the presence / on precipitation elements such as titanium, with or without aluminum to harden, .

Um jedoch sicherzustellen, daß das Grundgefüge weichen Martensit bildet, wenn es von einer erhöhten Lösungstemperatur, z.B. -einer Temperatur von JoO⁰C bis li65°C, heruntergekühlt wird, ist es wichtig, daß der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,2 Gewichtsprozent, besser noch auf nicht über 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf die Legierungsgrundmasse, eingestellt xvird. Dies stellt verständlicherweise ein gewisses Problem dar, da beträchtliche Mengen des schwer schmelzbaren Carbids in der Masse vorhanden sind, und beim Sintern der Masse in flüssiger Phase bei hohen Temperaturen kann eine Zersetzung des Carbids erfolgen und auf diese V/eise Kohlenstoff in die Grundmasse gelangen. Um die Folgen, einer solchen Zersetzung zu kompensieren, können bei der Formulierung der Masse gewisse Vorsichtsmaßregeln getroffen werden, die aus der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden können. However, in order to ensure that the basic structure forms soft martensite when it is cooled down from an elevated solution temperature, for example a temperature of ⁰ ° C. to 65 ° C., it is important that the carbon content is below 0.2 percent by weight, even better is set to not more than 0.05 percent by weight, based on the alloy base mass. Understandably, this poses a certain problem, since there are considerable amounts of the difficult-to-melt carbide in the mass, and if the mass is sintered in the liquid phase at high temperatures, the carbide can decompose and in this way carbon get into the matrix. In order to compensate for the consequences of such a decomposition, certain precautionary measures can be taken when formulating the mass, which can be taken from the following description.

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206U85206U85

Die folgenden Beispiele sollen die verschiedenen Ausführungsformen der' Erfindung näher erläutern.The following examples are intended to illustrate the various embodiments the 'explain the invention in more detail.

example 1

Eine hitze-behandelbare Carbidlegierung, die Titancarbid als schwer schmelzbares Carbid und eine hitze-- und korrosionsbeständige, chromreiohe, nicicelhaltige Legierung als Grundmasse enthält, wurde wie folgt hergestellt :A heat-treatable carbide alloy, titanium carbide as a hard-to-melt carbide and a heat- and corrosion-resistant, chromium-rich, nicicel-containing one Containing alloy as a matrix, was produced as follows:

primäres Carbid etwa ¥} Vol.-?' Titancarbid Legierungsgrundmasse et v/a 55 Vol.-?' Die Grundmasse wies die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf:primary carbide about ¥} vol.-? ' Titanium carbide alloy base mass et v / a 55 vol.-? ' The basic mass had the following composition in percent by weight:

Prozentpercent

Chrom 14Chrome 14

Nickel 6Nickel 6

Kobalt 5Cobalt 5

Molybdän 4Molybdenum 4

Titan 1,5Titanium 1.5

Eisen im wesentlichen als RestIron essentially as the remainder

' Zu dem den Rest ausmachenden Eisen gehören auch geringe Mengen von daneben vorhandenen anderen Bestandteilen, welche die charakteristischen Grundeigenschaften der Legierung nicht nachteilig beeinflußen.'The remainder of the iron also includes small amounts of other iron that is also present Components which do not adversely affect the basic characteristic properties of the alloy influence.

Zur Herstellung des Carbid-Werkzeugstahls v/erden 500 gFor the production of the carbide tool steel, 500 g are grounded

etwa
Titancarbidpulver νοη_Λ3 bis 7 Mikron durchschnittlicherapproximately
Titanium carbide powder νοη _Λ 3 to 7 microns average

Teilchengröße mit loOO g pulverförmigen stahlbildenden Bestandteilen, die der vorerwähnten Zusammensetzung derParticle size with loOO g powdery steel-forming Ingredients that correspond to the aforementioned composition of the

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-ii- 206U85-ii- 206U85

Metallgrundmasse entsprechen, vermischt. Das verwendete Titancarbidpulver v/eist einen Gesamtkohlenstoffgehalt con etwa 19, 45 Gewichtsprozent auf, was einer Gesamtmenge von etwa 6,48 Gewichtsprozent in den I5OO g Pulvergemisch entspricht. Zur Erzielung bester Ergebnisse ist es empfehlenswert, den Kohlenstoffgehalt der Metallgrundmasse auf unter 0,15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Grundmasse, zu halten. Da Titancarbid etwas freien Kohlenstoff enthält und ferner dazu neigt, sich während eier Behandlung unter Bildung einer zusätzlichen geringen Menge von freiem Kohlenstoff zu zersetzen, der normalerweise in das Grundgefüge mit eingeht, wird ein starker Carbidbildiier, und zwar ein anderer als Molybdän und Chrom, und der in der Grundmasse,wie das Carbid, im wesentlichen unlöslich ist, z.B. überschüssiges metallisches Titan, dem Gemisch zugesetzt, um den überschüssigen freien Kohlenstoff unter Bildung eines sekundären Titanearbids durch eine chemische Reaktion zu binden. Dies wird durch Zugabe des Titans in Form von TiH^ bewerkstelligt, welches aktives Titan liefert, das sich mit dem freien Kohlenstoff verbindet. Ein anderer starker Carbiöbilaner, der zugegeben v/erden kann, ist Zirkon in Form von Zirkonhydrid. Die zugesetzte Titanmenge ist so zu berechnen, daß sie wenigstens das Vierfache der Menge des als Titancarbid zu bindenden freien Kohlenstoffes beträgt und daß daneben noch so viel überschüssiges Titan zur Verfügung steht, daß etwa 0,2 bis 0,4 % freies Titan in die Metallgrundmasse eingehen kann. Als Beispiele anderer starker Carbidbildner, die im wesentlichen unlösliche Carbide bilden, sind Vanadin, Niob, Tantal u.dgl. anzuführen.Metal base, mixed. The titanium carbide powder used has a total carbon content of about 19.45 percent by weight, which corresponds to a total amount of about 6.48 percent by weight in the 1500 g powder mixture. To achieve the best results, it is advisable to keep the carbon content of the metal matrix below 0.15 percent by weight, based on the matrix. Since titanium carbide contains some free carbon and also tends to decompose during treatment to form an additional small amount of free carbon which is normally included in the matrix, a strong carbide former, other than molybdenum and chromium, and which is essentially insoluble in the matrix, such as the carbide, for example excess metallic titanium, is added to the mixture in order to bind the excess free carbon by means of a chemical reaction to form a secondary titanium carbide. This is done by adding the titanium in the form of TiH ^, which provides active titanium that combines with the free carbon. Another strong carbiobalan that can be added is zircon in the form of zirconium hydride. The amount of titanium added must be calculated so that it is at least four times the amount of the free carbon to be bound as titanium carbide and that there is also enough excess titanium available that about 0.2 to 0.4 % free titanium is in the metal matrix can enter. Examples of other strong carbide formers which form essentially insoluble carbides are vanadium, niobium, tantalum, and the like.

Geht man so von etwa 45 Vol,-$ Titancarbid (die etwa 33 Gewichtsprozent entsprechen) aus, die etwa 19*45 Ge-Assuming about 45 vol. $ Titanium carbide (which is about 33 percent by weight), which is about 19 * 45

209818/0499209818/0499

2Ü6H852Ü6H85

wichtsprozent Gesamtkohlenstoff enthalten, der sich ■ zersetzt unter Hinterlassung eines Gehalts von etwa 17*75 % an gebundenem Kohlenstoff, so verbleiben etwa 1,7 % freier Kohlenstoff, die der Behandlung bedürfen. Der freie Kohlenstoff macht in einem Gemisch aus ^5 Volumenprozent (gleich 33 Gewichtsprozent) Titancarbid und 55 Volumenprozent (gleich 67 Gewichtsprozent) Stahlgrundmasse etwa 0,56 Gewichtsprozent aus. Zu diesem Gemisch werden etwa 2,8 Gewichtsprozent TiHp, bezogen auf das Gemisch, zugegeben, und diese Menge liefert nicht nur genügend aktives freies Titan für die Bindung des fe freien Kohlenstoffes unter Bild\mg eines sekundären Titancarbids, sondern daneben noch überschüssiges freies Titan, (etwa 0,2 bis 0,^l\ Gewichtsprozent) zum Verbleib in der Stahlgrundmasse.contain weight percent total carbon that decomposes, leaving behind a content of about 17 * 75 % of bound carbon, about 1.7 % of free carbon remains, which require treatment. In a mixture of 5 volume percent (equal to 33 weight percent) titanium carbide and 55 volume percent (equal to 67 weight percent) steel matrix, the free carbon makes up about 0.56 weight percent. About 2.8 percent by weight of TiHp, based on the mixture, is added to this mixture, and this amount not only provides enough active free titanium for binding the free carbon to form a secondary titanium carbide, but also excess free titanium, (about 0.2 to 0 ^l \ percent by weight) to remain in the steel matrix.

Zu den I500 g Gemisch (500 g Titancarbid und 1000 g der stahlbildenden Bestandteile) wird 1 g Paraffinwachs auf je 100 g Gemisch zugegeben, und oas Gemisch wird in einer Kugelmühle aus rostfreiem Stahl, die zur Hälfte mit Kugeln aus rostfreiem Stahl gefüllt ist, unter Verwendung von Hexan als Anfeuclitungsmittel etwa 60 Stunden lang vermählen. Nach dem Vermählen wird das Gemisch auf einer heißen Platte bei 68 C getrocknet, h bis sämtliches Hexan abgetrieben ist. Das trockene PuI-ver wird danach unter· einem Druck voi, 2,3 t/cm^c zu Formungen oder Preßlingen verformt.To the 1500 g mixture (500 g titanium carbide and 1000 g of the steel-forming constituents) 1 g paraffin wax is added for every 100 g mixture, and the oas mixture is placed in a stainless steel ball mill half of which is filled with stainless steel balls Use hexane as a moistening agent to grind for about 60 hours. After grinding the mixture on a hot plate at 68 C is dried, is stripped h until all the hexane. The dry powder is then shaped under a pressure of 2.3 t / cm ^c to form moldings or compacts.

Die so erzeugten Preßlinge werden dann einem Sintern in flüssiger Phase unterworfen, indem man sie in 2 1/2 Stunden auf etwa 1425°C im Vakuum erhitzt und die Temperatur 45 Minuten lang hält, und man sie dann in 30 Minuten auf 1300⁰C abkühlt und danach durch Ofenkühlung vonThe moldings thus produced are then subjected to a sintering in the liquid phase by being heated in 2 1/2 hours at about 1425 ° C under vacuum and maintaining the temperature for 45 minutes, and they were then cooled in 30 minutes at 1300 ⁰ C and then by furnace cooling of

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206U85206U85

C auf Raumtemperatur weiter abkühlt. Das Sintern '"wird vorzugsweise auf einer Keramikplatte von vorher gebranntem "Magnorite" (einem im Handel erhältlichen feuerfesten Material auf MgO-Basis) durchgeführt. Die Härte nach dem Sintern beträgt 56 Rockwell C und der Preßling weist eine Dichte von über 99 % der wahren Dichte auf.C further cools to room temperature. The sintering is preferably carried out on a ceramic plate of pre-fired "Magnorite" (a commercially available MgO-based refractory material). The hardness after sintering is 56 Rockwell C and the compact has a density of over 99 % of the true Density on.

Die gesinterte Legierung wird einem Lösungsglühen unterworfen durch Erhitzen auf eine Temperatur, bei welcher Austenit vorherrscht, z.B. von etwa 76O C bis 1165⁰C, mit nachfolgendem Abkühlen an der Luft. Nach j50 Minuten langem Erhitzen der Legierung auf 982⁰C und Abkühlen an der Luft auf Raumtemperatur wies sie eine Rockwell C-Härte von ungefähr 48 auf und die Mikrostruktur der Grundmasse bestand aus weichern Martensit. In diesem Zustand kann die Legierung leicht durch maschinelle Bearbeitung oder Schleifen in genau dimensionierte Formstücke übergeführt werden. Durch Abkühlen der Legie-The sintered alloy is subjected to a solution treatment by heating to a temperature which predominates wherein austenite, for example of about 76o C to 1165 ⁰ C, followed by cooling in air. After J50 minutes heating the alloy to 982 ⁰ C and cooling in air to room temperature, it had a Rockwell C hardness of about 48, and the microstructure of the matrix consisted of softer martensite. In this condition, the alloy can easily be converted into precisely dimensioned fittings by machining or grinding. By cooling the alloy

an der Luftin the air

rung_Avon der Temperatur des Lösungsglühens auf Raumtemperatur wird die Umwandlung zum weichen Martensit bewerkstelligt. Daher bereitet jegliches Wachstum, das im Zuge der Umwandlung zum Martensit eingetreten ist, keine Schwierigkeiten, weil die Carbidlegierung leicht maschinell formgeben^ bearbeitet werden und danach gehärtet werden kann, ohne daß ein weiteres Wachstum erfolgt.tion _A of the temperature of the solution heat treatment to room temperature, the conversion is accomplished, for soft martensite. Therefore, any growth that has occurred in the course of the transformation to martensite is not difficult because the carbide alloy can be easily machined and then hardened without further growth occurring.

Die Legierung wird durch Ausscheidungshärtung gehärtet, indem man sie etwa 3 bis 15 Stunden auf eine Temperatur zwischen etwa 260°C und 65O⁰C erhitzt und danach an der Luft abkühlt.The alloy is hardened by precipitation hardening, by heating them about 3 to 15 hours at a temperature between about 260 ° C and 65O ⁰ C and then cooled in air.

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Wie oben bereits erwähnt, ist es für die'Zwecke der vorliegenden Erfindung wichtig, die Kohlenstoffmenge in der nickelhaltigen Stahlgrundmasse so niedrig 'wie möglich zu halten, z.B. auf unter 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Grundmasse. Stellte man eine Legierung ähnlich der vorher genannten her und ließ das TiHp aus dem Gemisch fort, so führte das zu dem Ergebnis, daß die Härte des Produktes, wie es in dem gesinterten Zustand anfiel, hoch war und die Lösungshärte nach dem Herunterkühlen von 982⁰C über 60 Rockwell C betrug. Da der freie Koh-As already mentioned above, it is important for the purposes of the present invention to keep the amount of carbon in the nickel-containing steel base material as low as possible, for example below 0.2 percent by weight, based on the base material. Presented to an alloy similar to the aforementioned ago and had continued the TiHp from the mixture, so that led to the result that the hardness of the product, how it was incurred in the sintered state was high and the solution hardness after cooling from 982 ⁰ C was above 60 Rockwell C. Since the free carbon

»lenstoff nicht an das Titan gebunden war, stieg die Lösungshärte auf wesentlich über 50 Rockwell C.“If the fuel was not bound to the titanium, the hardness of the solution increased to well over 50 Rockwell C.

Example 2

Primäres Carbid etwa 30 Vol.-^ Titancarbid Legierungsgrundmasse etwa 70 Vol.-$Primary carbide about 30 vol .- ^ titanium carbide Alloy matrix about $ 70 vol

Die zahlenmäßige Zusammensetzung der Legierungsgrundmasse war folgende:The numerical composition of the alloy base was as follows:

Prozentpercent

Chrom l6Chrome l6

Nickel 7Nickel 7

Kobalt 7Cobalt 7

Molybdän 3Molybdenum 3

* Titan 0,5* Titanium 0.5

Aluminium 0,5Aluminum 0.5

Eisen im wesentlichen als Rest.Iron essentially as the remainder.

Wie den Zahlenwerten entnommen werden kann, ist der Ausdruck As can be seen from the numerical values, the expression is

_+% _N1 in diesem Beispiel gleich 15. _+% _N1 equals 15 in this example.

209818/0499209818/0499

-15 - 2061A85-15 - 2061A85

Die Menge an vorhandenem Titanearbid schließt überschüßiges Titan mit ein, das zugesetzt worden war, um den freien Kohlenstoff zu binden und um zu verhindern, daß er in die Grundrnasse gelangt und die charakteristischen Eigenschaften des Martensits nachteilig beeinflußt.The amount of titanium carbide present includes excess titanium that was added to make up the free To bind carbon and to prevent it from getting into the ground mass and the characteristic properties of martensite is adversely affected.

Example 3

Primäres Carbid etwa 55 Vol.-$ Niobcarbid Legierungsgrundmasse etwa ^5Primary carbide about 55 volume $ niobium carbide Alloy base about ^ 5

Die zahlenmäßige Zusammensetzung der Grundmasse ist die folgende:The numerical composition of the basic mass is that the following:

Weight percent

Chrom 12Chrome 12

Nickel 9Nickel 9

Kobalt " 3Cobalt "3

Titan 2Titanium 2

Eisen im wesentlichen als Rest.Iron essentially as the remainder.

Die Menge an vorhandenem Niobcarbid schließt auch eine gewisse Zirkonmenge ein, die zugesetzt worcten war, um sämtlichen vorhandenen freien Kohlenstoff zu binden und ihn daran zu hindern, in die Legierungsgrundmasse zu gelangen. The amount of niobium carbide present also includes some amount of zircon that was added to bind all free carbon present and to prevent it from getting into the alloy matrix.

Example 4

Primäres Carbid etwa 65 Vol.-3> Tantalcarbid Legierungsgrundmasse etwa 55 VoI-.-^.Primary carbide about 65 vol. -3> Tantalum carbide alloy matrix about 55 VoI -.- ^.

Die zahlenmäßige Zusammensetzung der Legierungsgrundmasse war die folgende:The numerical composition of the alloy matrix was as follows:

Prozentpercent

Chrom . l8Chrome. l8

Nickel 6Nickel 6

Kobalt 8Cobalt 8

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206H85206H85

Molybdän
Titan
Aluminium
Eisenmolybdenum
titanium
aluminum
iron

0,5
1,00.5
1.0

3
im wesentlichen als Rest3
essentially as the remainder

Dem Gemisch wurde TiHp in einer Menge zugesetzt, die ausreichte, um die Bindung des freien Kohlenstoffes sicherzustellen und diesen Kohlenstoff während des Sinterns in ein sekundäres Titancarbid umzuwandeln.TiHp was added to the mixture in an amount sufficient to ensure binding of the free carbon and converting this carbon to a secondary titanium carbide during sintering.

Example 5

Primäres Carbid etwa 70 VoI,-% Vanadincarbid Legierungsgrundmasse etwa 30 Vol.-$.Primary carbide about 70 % by volume vanadium carbide alloy matrix about 30% by volume.

Die zahlenmäßige Zusammensetzung der Legierun^sgrunomasse ist die folgende:The numerical composition of the alloy mass is the following:

Weight percent

Chrom 19Chrome 19

Nickel 4Nickel 4

Kobalt 10Cobalt 10

Molybdän 5Molybdenum 5

Titan 3,5Titanium 3.5

Eisen im wesentlichen als Rest.Iron essentially as the remainder.

Wie in dem vorangehenden Beispiel wurde dem Gemisch p zugesetzt, damit es den freien Kohlenstoff während des Sinterns binden und ihn in das sekundäre Carbid umwandeln und εο verhinern konnte, daß der freie Kohlenstoff in die Grundmasse gelangte.As in the previous example, the mixture p added so that it binds the free carbon during sintering and converts it to the secondary carbide and εο could prevent the free carbon from getting into the matrix.

Example 6

Primäres Carbid etwa 60 Vol.-$ TitaucarbidPrimary carbide about 60 volume $ titanium carbide

Legierungsgrundmasse etwa ¹IO Vol. -%. Alloy matrix about ¹ IO vol -.%.

Die zahlenmäßige Zusammensetzung der Le, J crungsgrunumasse war die folgende:The numerical composition of the Le, J crungsgrunumasse was the following:

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206U85206U85

1515th 55 Restrest 66th 55 OO 4,4, OO 2,2, 1,1, im wesentlichen alsessentially as

Prozent Chrom '
Nickel
Kobalt
Molybdän
Titan
Aluminium
EisenPercent chromium '
nickel
cobalt
molybdenum
titanium
aluminum
iron

Die Menge an vorhandenem freien Kohlenstoff wird durch Zugabe von ZrHp kompensiert, das den Kohlenstoff unter Bildung eines sekundären Zirkoncarbids bindet.The amount of free carbon that is present is compensated for by adding ZrHp, which underlies the carbon Formation of a secondary zirconium carbide binds.

Bei der Herstellung der vorerwähnten Stahlmassen hat sich die pulvermetallurgische Arbeitsmethode des Mi — schens der pulverförmigen Legierungsbestandteile und des Verdichtens des Gemisches unter Druck zu dem Formling der gewünschten Gestalt mit nachfolgendem Sintern in flüssiger Phase oder festem Zustand bei erhöhter Temperatur zur Erzielung der vollen Verdichtung als vorteilhaft für die erfindungsgemäßen Zwecke erwiesen. In breitem Sinne betrifft diese Methode das Vermischen der zweckentsprechenden Menge der stahlbildenden Bestandteile mit der zweckentsprechenden Menge des primären Carbids unter Mitverwendung einer geringen Wachsmenge von z.B. 1 g Wachs auf je 100 g des Gemisches, um dem entstandenen gepreßten Formling die genügende Naßfestigkeit zu verleihen. Dem Gemisch kann auf verschiedenen Wegen seine Form gegeben werden, lis ist empfehlenswert, das Gemisch bis zu einer Dichte, die wenigstens 50 % der wahren Dichte beträgt, unter Anwendung eines Preßdruckes von etwa 1,5 bis 11,6 t/cm , vorzugsweise von 2,3 bis 7,7 t/cm" (10 t.s.i. - 75 t.s.i., preferably I^ t.s.i. - 50 t.s.i.), zu verpressen und danach das Sintern in einem Vakuum von vorzugsweise unter 0,3 mm (300 Mikron) Quecksilbersäule bei einer Temperatur,In the production of the aforementioned steel masses, the powder-metallurgical method of mixing the powdery alloy components and compressing the mixture under pressure to form the molding of the desired shape with subsequent sintering in the liquid phase or solid state at elevated temperature has proven to be advantageous to achieve full compression Proven for the purposes of the invention. In a broad sense, this method relates to the mixing of the appropriate amount of the steel-forming components with the appropriate amount of the primary carbide using a small amount of wax, e.g. 1 g of wax for every 100 g of the mixture, in order to give the resulting pressed molding sufficient wet strength. The mixture can be given its shape in various ways, it is advisable to process the mixture to a density which is at least 50 % of the true density, using a compression pressure of about 1.5 to 11.6 t / cm, preferably of 2.3 to 7.7 t / cm "(10 tsi - 75 tsi, preferably I ^ tsi - 50 tsi), and then sintering in a vacuum of preferably less than 0.3 mm (300 microns) mercury at a Temperature,

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- -¹⁸ - 2ÖB1485- - ¹⁸ - 2ÖB1485

die im allgemeinen über dem Schmelzpunkt der Stahlgrundmasse liegt und je nach Art der vorhandenen legierenden Bestandteile zwischen 1500⁰C und 1575°C liegt, folgen zu lassen, und zwar so lange, bis das primäre Carbid und die Grundmasse ihre Gleichgewichtseinstellung erreicht haben, um so eine im wesentlichen vollständige Verdichtung zu erzielen, wobei diese Zeit z.B. mehr als 6 Stunden betragen kann.lying, and generally above the melting point of the steel base composition depending on the type of the existing alloying components is between 1500 ⁰ C and 1575 ° C, to follow, and have indeed until the primary carbide and matrix have reached their equilibrium, so as to to achieve an essentially complete compaction, which time can be, for example, more than 6 hours.

Ist das Sintern in flüssiger Phase beendet, so läßt man das Produkt unter Anwendung der Ofenkühlung auf Raumtemperatur abkühlen. Erforderlichenfalls wird das gesinterte Produkt so, wie es anfällt, einer mechanischen Reinigung und danach einem Lösungsglühen bei Temperaturen zwischen etwa 760⁰C und ll65°C unterworfen und dann an der Luft abgekühlt. Als besonders vorteilhaft hat sich der Temperaturbereich von 87I⁰C bis 1093°C erwiesen. Das Lösungsglühen kann bei einer Temperatur l/h Stunde oder länger, z.B. eine ganze Stunde, durchgeführt werden.When the sintering in the liquid phase has ended, the product is allowed to cool to room temperature using oven cooling. Where necessary, the sintered product is such as obtained is subjected to a mechanical cleaning and then to a solution treatment at temperatures between about 760 ⁰ C and LL65 ° C and then cooled in air. Particularly advantageous is the temperature range of ⁰ 87i C to 1093 ° C has been found. The solution heat treatment can be carried out at a temperature of 1 / h hour or longer, for example a whole hour.

Zusammenfassend ist darauf hinzuweisen, daß durch die vorliegende Erfindung ein Carbid-Werkzeugstahl zur Verfügung gestellt wird, der aus etwa 30 bis 75 bzw. 35 bis 55 Volumenprozent primären Carbidkörnern, die in einer den Rest ausmachenden, kohlenstoffarmen, chromreichen, nickelhaltigen Stahlgrundmasse verteilt sind, besteht, wobei die Grundmasse beim langsamen Herunterkühlen von ihrer austenit-bildenden Temperatur durch ein Mikrogefüge gekennzeichnet ist, das in der Hauptsache aus Martensit in verhältnismäßig weichem Zustand besteht und wenigstens ein ausscheidungshärtbares Element aufweist. Die vorerwähnte Stahlzusammensetzung weist trotz des Vorhandenseins von beträchtlichen Mengen eines pri-In summary, it should be pointed out that the present invention provides a carbide tool steel is made, which consists of about 30 to 75 or 35 to 55 percent by volume of primary carbide grains, which in a low-carbon, chromium-rich, nickel-containing steel matrix that makes up the rest are distributed, consists, with the basic mass when slowly cooling down from its austenite-forming temperature by a Microstructure is characterized, which consists mainly of martensite in a relatively soft state and at least one precipitation hardenable element. The aforementioned steel composition shows despite the presence of substantial amounts of a pri-

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mären Carbids insofern Vorteile auf, als sie nach dem Sintern einem Lösungsglühen unter Herunterkühlen an der Luft von einer hohen Temperatur (d.h. der austenitbildenden Temperatur) unterworfen werden kann, um ein Grundgefüge aus verhältnismäßig iveichem Martensit' zu bilden. In diesem Zustand kann ein aus einem Stahl dieser Zusammensetzung bestehender Gegenstand präzise in jede gewünschte Form, auch eine komplizierte Form, durch maschinelle Bearbeitung gebracht und danach bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gehärtet werden, ohne daß ein Verziehen, eine Rißbildung oder Volumenänderungen in nennenswertem Maße eintreten. Andererseits erfordert ein Carbid-Werkzeugstahl, der ein durch Abschreckung härtbares Stahlgefüge aufweist, wegen der Volumenzunahme, des Verziehens usw. in der Regel eine Nachbearbeitung nach dem Härten. Sin weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stahlmassen ist darin zu erblicken, daß die Entkohlung kein Problem darstellt, da die Grundmasse auf das Vorhandensein von Kohlenstoff nicht angewiesen ist, um die erforderliche Härtung durchführen zu können. So ist die übliche \^rorsichtsmaßnahme einer strengen Überwachung der Atmosphäre während der Hitzebehandlung nicht erforderlich.These carbides have advantages in that, after sintering, they can be subjected to solution heat treatment with cooling in air from a high temperature (ie, the austenite-forming temperature) to form a matrix of relatively iveichem martensite. In this condition, an article made of steel of this composition can be precisely machined into any desired shape, including a complex shape, and thereafter hardened at relatively low temperatures without significant warping, cracking or volume changes. On the other hand, a carbide tool steel having a quench hardenable steel structure usually requires post-hardening because of the increase in volume, warpage, etc. Another advantage of the steel compositions according to the invention is that decarburization does not pose a problem, since the base composition does not depend on the presence of carbon in order to be able to carry out the required hardening. So the usual \ ^r Precaution to strict monitoring of the atmosphere during the heat treatment is not required.

Die vorliegende Erfindung liefert eine hitze- und korrosionsbeständige , hitze-behandelbare, chromreiche, nickelhaltige Carbid-Eisenlegierung, die in Form von Stangenmaterial mit rundem, vierkantigem und anderem Querschnitt, von Blöcken und Barren zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, Schlag- und Stauchmatrizen, Ziehsteinen, Walzen, Strangpreßnatrizen, Schmiedematrizen, Gesenkschmiedeformen, Reibahlen und ganz allgemein von verschleißfesten,The present invention provides a heat and corrosion resistant one , heat-treatable, chromium-rich, nickel-containing carbide-iron alloy, which is in the form of rod material with round, square and other cross-sections, of blocks and bars for the production of cutting tools, Punch and upsetting dies, drawing dies, rollers, extrusion dies, forging dies, drop forging molds, Reamers and, in general, of wear-resistant,

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

206U85206U85

korrosionsbeständigen und bzw. oder hitzebestänctigen Elementen, Werkzeugen oder Maschinenteilen aller Art verwendet v/erden kann.corrosion-resistant and / or heat-resistant Elements, tools or machine parts of all kinds can be used.

Wenn auch die vorliegende Erfindung vornehmlicn in ihren bevorzugten Ausführungsformen veranschaulicht wurde, so versteht es sich doch van selbst, daß dem Fachmann Modifikationen und Variationen geläufig sind, die er vornehmen kann, ohne vom eigentlichen erfinderischen Prinzip abzuweichen. Derartige Modifikationen und Variationen fallen selbstverständlich unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er aus den nachfolgenden Ansprüchen zu entnehmen ist.Even if the present invention is primarily in its preferred embodiments has been illustrated, it goes without saying that those skilled in the art Modifications and variations are common that he make can without deviating from the actual inventive principle. Such modifications and variations are of course included within the scope of the present invention as defined in the following claims can be found.

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Claims

- ²¹ - 20BH85

Claims

Powder metallurgically sintered, heat and corrosion resistant, Chromium-rich alloy containing nickel and a hard-to-melt carbide, thereby characterized in that it consists essentially of primary grains of titanium carbide, niobium carbide, vanadium carbide or tantalum carbide, which is essentially the remainder of the alloy base are dispersed, which - expressed in percent by weight -

about 12 to 20 % chromium,

about K to 10 % nickel,

about 3 to 10 # cobalt,

up to about 5 % molybdenum,

about 0.5 to 5 % titanium,

up to about 5 fj aluminum,

no more than $ 0.2 carbon and the balance at least. 50 per cent iron

contains with the proviso that the chromium and nickel content are set so that the expression

does not exceed a value of about 15 % , the basic structure having a microstructure of soft martensite in the solution-annealed state.

2. Sintered, heat-resistant and corrosion-resistant alloy according to claim Ij, characterized in that the amount of the hard-to-melt carbide about 30 to 75 percent by volume and the remainder consists essentially of the said alloy matrix.

3 · Sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 2, characterized in that the

098 18/04 99098 18/04 99

206-85

The amount of the difficult-to-melt Caroicis is about yj> to 55 "percent by volume and the alloy base, which essentially makes up the remainder - expressed in percent by weight - mainly consists of about 12 to 18 % chromium,

about 4 to 9 % nickel,

about 5 to 8 % cobalt,

up to about 5 % titanium,

up to about 5 fo aluminum, up to et v / a 0.1 % carbon and the remainder off

at least 65 % iron
consists.

4. Sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 2, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of titanium carbide.

5. Sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 2, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of nitrocarbide.

6. Sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 2, characterized in that the Difficult-to-melt carbide is composed of vanadium carbide.

7. Sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 2, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of tantalum carbide.

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Hardened, obtained by powder metallurgical sintering, Heat and corrosion resistant, rich in chromium, containing nickel and a hard-to-melt carbide Alloy, characterized in that it consists essentially of primary grains of titanium carbide, Consists of niobium carbide, vanadium carbide or tantalum carbide, which are dispersed in an alloy matrix which essentially makes up the remainder, which - in Expressed weight percent -

about 12 to: -: 0 ' f. chrome,

etv / a 4 Dis 10 ?> Nickel,

about j5 to 10 < cobalt,

up to about 5'P molybdenum,

about 0.5 to 5 f> titanium,

up to about 5 ',' aluminum, 'no more than about 0.2% carbon and the remainder at least 50 $ iron

It is maintained with the proviso that the chromium and nickel content ate are set so that the expression

+ 1> Ni +1> Ni

a value of etvra 15 Γ- 'not overseas, whereby the Base mass is a microstructure made from precipitation hardened Martensir on v / ei st.

\}. Hardened, pssintered, heat- resistant and corrosion-resistant alloy according to claim b, characterized in that the amount of hard-to-melt carbide is about 30 to 75 percent by volume and the remainder of the above-mentioned 'hardened: -! Alloy matrix consists.

10. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Alloy according to claim 8, characterized in that the difficult-to-melt carbide is about 35 to 55 volume

9818/04999818/0499

8AD ORfGiNAL8AD ORfGiNAL

206H85

Percent makes up, and the alloy matrix, which essentially makes up the rest - expressed in percent by weight - mainly from about 12 to 18 % chromium,

et via ^] \ up to 9 % nickel,

about $ 3 to $ 8 cobalt,

up to about 5 % molybdenum,

about 0.5 to 5 % titanium,

up to about 5 % aluminum, up to about 0.1 % carbon and the balance off

at least $ 65 iron
consists.

11. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant alloy according to claim 9 * characterized in that that the hard-to-melt carbide consists of titanium carbide.

YcL. Hardened, sintered, heat and corrosion-resistant alloy according to claim '), characterized in that the hard-to-melt carbide consists of niobium carbide.

13 · Hardened, heat and corrosion resistant alloy according to claim 9 * characterized in that the hard-to-melt carbide consists of V-nnad in carbide.

I ^. Hardened, heat-resistant and corrosion-resistant alloy according to Claim Q, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of tantalum carbide.

15. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Products such as tool elements or machine parts, characterized in that it is made of such a chrome

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-25- 206H85

Rich, nickel-containing alloy with a content of a hard-to-melt carbide have been formed, which consists essentially of primary grains of titanium carbide, niobium carbide, vanadium carbide or tantalum carbide, which are dispersed in an essentially the remainder of the alloy base, which - in percent by weight expressed etv; a 12 to 20 % chromium,

about 4 to 10 % nickel,

about J to 10 % cobalt,

ois to about 5 λ> Molybdenum, about 0.5 to 5 λ titanium,

up to et via 5 f-> aluminum, not more than about 0.2 % carbon and the remainder at least 50 ^l /> iron

contains with the proviso that the chromium and nickel content are adjusted so that the expression

% Cr.

% Ni

does not exceed a fourth of about 15 % , the basic mass having the microstructure of precipitation-hardened martensite and the gross hardness of the alloy with the content of the difficult-to-melt carbide being at least about 55 Rockwell C.

l6. Hardened, sintered, heat- and corrosion-resistant products according to claim 15 * characterized in that that their content of the difficult-to-melt carbide is about 36 to 75 percent by volume and the The remainder consists essentially of the hardened alloy matrix.

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-6- 206U85

'ΐγ. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Products according to claim 15, characterized in that their content is difficult to melt Carbide is about 35 to 55 percent by volume and the essentially the remainder of the alloy matrix - expressed in percent by weight - from

about 12 to l8 ⁽ /> chrome,

about 4 to 9 ?> nickel,

about J to 9 % cobalt,

up to about 5 ° A molybdenum,

about 0.5 to 5 % titanium,

b, -y

up to about 5 % aluminum,

up to et v / a 0.1 $ carbon and the remainder of at least 65 $ iron
consists.

18. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Products according to claim 16, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of titanium caroid.

19. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Products according to claim Ιό, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of niobium carbide.

20. Hardened, sintered, heat and corrosion-resistant products according to claim Ιό, characterized characterized in that the hard-to-melt carbide consists of vanadium carbide.

BATH

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₂₇ _ 2Q61A85 ₂₇ _ 2Q61A85

21. Hardened, sintered, heat and corrosion resistant Products according to claim 16, characterized in that the hard-to-melt carbide consists of tantalum carbide.

22. Sintered, heat-resistant and corrosion-resistant alloy according to claim J, characterized in that its content of the difficult-to-melt carbide is about 40 to 55 percent by volume and the alloy matrix which essentially makes up the remainder - expressed in percent by weight - from about 12 to 16 ? Chromium, about 4 to 8 f 'Nickel, et v / a 3 to 6?' Cobalt, about 2 to 6 $ molybdenum, about 1 to j5 f titanium, up to etv / a 2 <? J aluminum and the balance essentially of

iron
consists.

2J>. Hardened, sintered, heat-resistant and corrosion-resistant alloy according to claim 10, characterized in that the content of the difficult-to-melt carbide is about 40 to 55 percent by volume and the alloy base, which essentially makes up the remainder - in percent by weight - of about 12 to 16 % chromium ^ about 4 to 8 # nickel, about 3 to 6 % cobalt, et v / a 2 to 6 % molybdenum, about 1 to 3 f? Titanium,

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2Ü6U85

up to 2 '*; ■ aluminum and as] ii - ::.; ti: i; essential a ^: ir>

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BATH ORIGINAL

2Ü9818 / 0499