DE2204886A1 - Verwendung von komplexen ferrolegierungen - Google Patents

Verwendung von komplexen ferrolegierungen

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Description

Verwendung von komplexen Ferrolegierungen
Die Erfindung betrifft die Verwendung durch Erschmelzen hergestellter kohlenstoffhaltiger, komplexer !Ferrolegierungen zur pulvermetallurgischen Herstellung von Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen.
Diese Stähle werden üblicherweise in Lichtbogenofen) Induktionsöfen, gelegentlich auch in Vakuumlichtbogenöfen und Vakuuminduktionsöfen erschmolzen· Sie enthalten, neben Kohlenstoff und den üblichen Verunreinigungen, Chrom, Wolfram und Vanadium sowie in sehr vielen Fällen Molybdän, und gelegentlich auch Titan, Tantal und/oder Niob. Die Legierungselemente sind in diesen Stählen als Garbide vorhanden.
vie schmelztechnische Herstellung solcher Stähle hat gewisse Nachteile, die insbesondere darin gelegen sind, dass infolge von Seigerungen sich eine schlechte Verarbeitbarkeit ergibt und auch ungleichförmige Zusammensetzungen resultieren können·
Die in den Schnellarbeitsstählen enthaltenen Carbide sind durch Mxkrosondenuntersuchungen hinsichtlich ihrer Verteilung und ihrer prozentualen Zusammensetzung untersucht worden· Grundsätzlich bestehen die Carbide aus eisenhaltigen Mischcarbiden der Formel M6C
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(kubisch flächenzentriert) oder M33C6 und aus Mono- oder Doppelcarbiden MC und gegebenenfalls M2C*
Um die Nachteile der schmelztechnischen Erzeugung von Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen zu vermeiden, ist die pulvermetallurgieehe Herstellung solcher Stähle durchgeführt worden. Hierzu wird eine Legierung in der Zusammensetzung des gewünschten Werkzeug- oder " Schnellarbeitsstaliles erschmolzen. Das Schmelzerzeugnis wird fein zerkleinert, entweder auf mechanischem Weg oder durch Versprühen. Das Pulver wird verpresst und anschlieasend gesintert. Es hat sich gezeigt, dass hierfür ausserordentlich hohe Drücke erforderlich sind, um zu dichten und hinreichend festen Enderzeugnissen zu gelangen.
Es ist ferner bekannt, diese Nachteile der pulvermetallurgischen Herstellung zu umgehen, indem Carbide der Legierungselemente gesondert erzeugt werden, die fein zerkleinert mit duktilem Eisen, beispielsweise Eisenschwamm, vermischt werden. Diese Pulvermischung wird gepresst und gesintert.
Es zeigt sich, dass die Pulvermischungen mit den in der Pulvermetallurgie üblichen Pressdrücken bearbeitet werden können, und insofern sind die oben beschriebenen Schwierigkeiten vermieden. Das Verfahren hat aber den Nachteil, dass die Herstellung der erforderlichen Metallcarbide ausserordentlich aufwendig und damit unwirtschaftlich ist. Vorteilhaft ist, dass insbesondere zusätzliche Mono- oder Doppelcarbide zugemischt werden können, ohne dass sich dadurch besondere Schwierigkeiten ergeben, weil die Sinter- und Presstechnik dahin geht, endgültige Gebrauchsformen herzustellen, die einer weiteren Verarbeitung durch Walzen oder Schmieden nicht bedürfen. Dennoch überwiegt der Nachteil der Schwierigkeiten bei der synthetischen Carbidherstellung,
Um auch diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, kohlenstoffhaltige, komplexe Ferrolegierungen mit
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1 - 15 ft C, 5 - 30 $ Cr, 1 - 35 # Wolfram, 1 - 25 j6 Vanadium, Best Eisen, mit schmelzhedingten Verunreinigungen durch Vermählen oder Verdüsen in Pulverform überführt, als Ausgangswerkstoffe für die Xmlvermetallurgische Herstellung von Werkzeug- oder Schnellarheitsstählen zu verwenden. Die Ferrolegierungen können erfindungsgemäss eines oder mehrere der nachfolgenden Elemente in Mengen his zu 30 jo IIolyMän, his zu Ii) fo Titan, his zu 15 $ Tantal, his zu 15 Ljo Nioh enthalten. Diese erfindungsgemäss zu verwendenden Ferrolegierungen enthalten die Metalle in carhidischer Form.
Um in den Legierungen zu einem möglichst niedrigen Sauerstoffgehalt zu gelangen, kann der Schmelze Bor und/oder Schwefel zugesetzt v/erden, sodass die zu verwendenden Legierungen his zu 0,02 fi Bor, und/oder bis zu 0,2 *p Schwefel enthalten.
In manchen Fällen wird in den Werkzeugstählen und Schnellarheitsstählen ein erhöhter Stickstoffgehalt gewünscht, der bekanntlich zu harten Carhonitriden führt. Demgemäss können die zu verwendenden Legierungen his zu 5 J» Stickstoff enthalten.
Die zu verwendenden komplexen Legierungen werden in der gewünschten Zusammensetzung aus üblichen Ferrolegierungen, gegehenenfalls unter Zusatz von legiertem Schrott erschmolzen. Es ist aher auch möglich, dass die zu verwendenden komplexen Ferrolegierungen aus oxidischen itohstoffen, beispielsweise Erzen, reduzierend erschmolzen werden. Die so erzeugten Ferrolegierungen werden im feinzerkleinerten Zustand mit dem für die Herstellung der Werkzeug- und Schnellarheitsstähle erforderlichen Menge an duktilem Eisenpulver , wie heispielsweise Eisenschwamm, vermischt. Dem duktilen Anteil kann Kobalt und/oder Nickel in Mengen heispielsweise his zu 15 1Jo zugesetzt werden. Zur Einstellung des Kohlenstoffgehaltes kann der Pulvermischung Graphit in entsprechenden Mengen zugegehen werden» Eine solche Pulvermisciiung lässt sich seihst mit hohem Carhidanteil ohne weiteres mit den in der Pulvermetallurgie üblichen Pressdrücken verarbeiten und in hekannter Weise sintern. Mit der
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erfindungsgemässen Verwendung der Lecisrixngen kann gezielt auf eine grosse Variationsbreite der Zusammensetzung der Enderzeugnisse hingearbeitet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispieles näher erläutert:
Ist beabsichtigt, einen Schnellarbeitsstahl , der etwa 5 p Molybdän, 6 '/o 7/olfram, k )o Chrom, 2 }b Vanadium, 1 )o Kohlenstoff, liest Eisen enthält, herzustellen, so erschmilzt man im Elektroofen eine kohlenstoffhaltige, komplexe Ferrolegierung unter Verwendung berechneter Mengen an Ferrochrom, iait etwa 70 )o Chrom und 4 - b j0 Kohlenstoff, Ferro wo If ram mit etwa 80 c/o Wolfram und 1 'p Kohlenstoff, Ferromolybdän mit etwa 70 1Jo Molybdän und 0,1 Jö Kohlenstoff, und Ferro vanadium mit etwa 80 '/o Vanadium und 0,1 > Kohlenstoff. Durch Zusammenschmelzen der oben genannten Komponenten wurde eine Legierung etwa folgender Zusammensetzung erhalten:
"Wolfram 24 >
Chrom 17
Vanadium 8
Molybdän 19
Silicium 2 $
Kohlenstoff 4
Diese Legierung wurde zerkleinert, vermählen und im Verhältnis 1 Teil Legierung und 4 Teile duktilem Eisenpulver vermischt, verpresst und gesintert» Das so erhaltene Formstück entsprach der Zusammensetzung des angestrebten Stahles· Bei der pulvermetallurgischen Verarbeitung der Pulvermischung wurden Schwierigkeiten hinsichtlich der Verpressbarkeit nicht beobachtet.
Es ist auch möglich, entsprechend anderen Stahlzusammensetzungen , wahlweise weitere Legierungselemente, wie Titan, Niob, und/oder Tantal, der Legierungsschmelze zuzugeben.
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Die Zugabe dxeser Legierungselemente erfolgt zveckiaässigerveise ebenfalls in form von Ferrolegierungen vie z.B. Ferrotitan, Eerroniofa, bzw. Ferrotantal. Auch Sor, Schwefel und Stickstoff können als Ferrobor, Schwefeleisen \>zwo stickstoffhaltige Ferrolegierungen wie z.B. stickstoffhaltiges Ferrochrom zugesetzt werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verwendung durch Erschmelzen hergestellter, kohlenstoffhaltiger, komplexer Ferrolegierungen mit
    1 - 15 $ Kohlenstoff
    5 - 50 Jfe Chrom
    1 - 55 0Jo Wolfram
    1 - 25 cfi Vanadium
    und einem oder mehreren der nachfolgenden Elemente in Mengen
    bis zu 50 $ Molybdän bis zu 15 Titan bis zu 15 Tantal bis zu 15 Niob
    Best Eisen mit schmelzbedingten Verunreinigungen
    durch Vermählen oder Verdüsen in Pulverform überführt, als Ausgangswerkstoffe für die pulvermetallurgische Herstellung von Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen.
    2· Verwendung von Legierungen gemäss Anspruch 1 mit einem zusätzlichen Gehalt bis zu 0,02 ^ Bor, für den Zweck nach Anspruch 1.
    3· Verwendung von Legierungen gemäss Anspruch 1 mit einem zusätzlichen Gehalt bis zu 0,2 J» Schwefel für den Zweck nach Anspruch 1.
    4. Verwendung von Legierungen gemäss Anspruch 1 mit einem Gehalt
    bis zu 5 ^ Stickstoff für den Zweck nach Anspruch 1.
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    Verwendung von Legierungen gemäss Anspruch 1 mit der Massgabe, dass die koriplexen Ferrolegierungen aus üblichen Ferrolegierungen, gegebenenfalls unter Zusatz von legiertem Schrott erschmolzen sind, für den Zweck nach Anspruch 1.
    Verwendung von Legierungen gemäss Anspruch 1 mit der Massgabe, dass die komplexen Ferrolegierungen aus oxidischen ilohstoffen (Erze) reduzierend erschmolzen werden für äen Zweck nach Anspruch 1.
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