DE2259992A1

DE2259992A1 - Superschnellstaehle mit hoher zerspannungsleistung

Info

Publication number: DE2259992A1
Application number: DE19722259992
Authority: DE
Inventors: Sandor Dr Enekes; Istvan Farkas; Henrik Giflo; Geza Dr Ivan; Jozsef Molnar; Janos Dr Sziklavari; Janos Valko; Jozsef Vamosi; Pal Zambo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1973-07-12
Also published as: HU164430B; SE379555B; CS160073B1; FR2170654A5; CA971399A; YU34909B; SU452104A3; JPS4878016A; DD100497A5; ATA1108772A; AT327264B; YU327472A

Description

n/wa

Lenin Kohaszati Müvek Miskoloc-Diosgyörvasgyar

Ungarn

Superschnellstähle mit hoher Zerspannungsleistung

Die Spanleistung der Schnellstähle wird bei Übereinstimmung der sonstigen Paktoren in entscheidendem Masse durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften , die Grossenmasse, die Dispersität, die Verteilung der Karbide des Stah les in dem Gefüge bestimmt.

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Unter Berücksichtigung der Auswirkungen dieser Faktoren wurden die verschiedenen bekannten, als "Superschnellstäh-Ie" hoher Harte bezeichneten Schneidwerkzeugstähle, z.B. die amerikanischen Stähle vom Typ M3O-M-4O, entwickelt.

Gemeinsames Merkmal der Superschnellstähle ist, dass sie wesentlich mehr Kohlenstoff enthalten, als dies zur stöehiometrisehen Deckung ihres Karbid bildenden Legierungsstoffgehaltes erforderlich ist.

Diese Superschnellstähle weisen neben der Eigenschaft, dass sie über einen geringeren Legierungsstoffgehalt verfügen, eine höhere Kalt- und Wärmehärte auf, widerstehen demzufolge besser der Abriebwirkung des Spanes und ermöglichen das Erreichen einer höheren Spanleistung bei einer ökonomischen Standzeit.

Ein derartiger bekannter Superschnellstahl ist die der USA-Norm /AISl/ entsprechende Serie M4o, die 1,10 - 1,25 % C, 3,75 - 4,25 % Cr, 1,15 - 2,25 % V, 1-5 - 8,75 % W, 3,75 9,5 % Mo und 5 - 12 % Co enthält..Diese Gruppe der Superschnellstähle zeigt Härten zwischen 65 und 68 HRc und BIe-

gefestigkeiten zwischen 200und 250 kp/mm .

Ebenfalls bekannte Superschnellstahlsorten können auch in der Bundesdeutschen Stahlnorm/StahMSisen-Werkstoffblatt 320-63/ mit Härten zwischen 63 und 66 HRc und Biegefestigkei-

ten zwischen 250 und 350 kp/mm oder mit der Typenbezeichnung S12-1-4-5 mit Härten zwischen 64 und 67 HRc und Biegefestigkeiten zwischen 200 und 300 kp/mm vorgefunden werden. Der Superschnellstahl S6-5-3 enthält 1,15 - 1,25 # C, 3,8 - 4,5 % Cr, 4,6 - 5,2 % Mo, 3,0 - 3,5 % V und 6,0 - 6,7 % W, der Superschnellstahl 5-12-1-4-5 1,25 - 1,4 )ό C, 4,5 - 5 % Co,

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3,8 - 4,5 $ Cr, 0,7 - 1,0 $. Mo, 3,5 -'4 # V und 11,5 -"' 12,5 # W. .■-...,-.·

Die vorgenannten.Superschnellstähle verfugen zwar über günstigere spanabhebende Eigenschaften als die herkömmlichen Schnellstähle, jedoch sind zur weiteren Entwicklung der Zerspanungstechnologie - im Interesse der wirtschaftlichen, mit einem grossen Sp'airiquerschnitt erfolgenden Spanabhebung - hinsichtlich der Härte und insbesondere der Biege- -festigkeit noch günstigere Eigenschaften aufweisende Schnellstähle erforderlich.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines die bisher bekannten an Hart, Biegefestigkeit und Spanleistung übertreffenden ausse'rordentlichen, abnutzungsbeständigen Superschnell Stahles, der sich für die moderne mit ökonomischen Zerspanungsparametern erfolgende Spanabhebung eignet.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Erfindung in der Weise erfüllt, dass der Stahl 6,05 - 6,95 fo Mo, 2,16 4,50 % V, OJLO - 4,0 % Nb, und 0,11 - 0,25 % N₂ enthält.'

Die vorzüglichen Zerspanungseigenschaften der erfindungsgemässen Schnellstähle werden durch die zweckdienlichen Anteile der vorgenannten Legierungsstoffe bei entsprechender Wärmebehandlung gesichert. Im Ergebnis der Anwendung dieser Legierungsantelle/Proportionen/ wird die Bildung komplexer,-legierter-Karbide erreicht, mit deren Hilfe das Werkzeug den Legierungsgehalt des Stahles restlos zur Erhöhung der Spanleistung nutzbar machen kann.

So erhöht z.B. die kornverfeinernde Wirkung eines Teiles des aus dem in den Stahl legierten C- und Nb entstehenden stabilen ITbC die "Biegefestigkeit, wobei der andere Teil durch Ausscheidungshärtung die Erhöhung der Härte bewirkt; das

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mit dem N gebildete NbCN ist infolge seiner sutebitionellen Auflösung von verfestigender und die Dislokation festhaltender, d.h. ebenfalls die Härte erhöhender Wirkung. Aus diesem Grunde ergeben die Härte und die Biegefestigkeit der erfindungsgemässen Schnellstähle gemeinsam hinsichtlich einer ökonomischen Spanabhebung ausserordentlich günstige, komplexe Eigenschaften.

Die erfindungsgemässen Supernchnellstähle enthalten neben den üblichen Legierungsctoffen auch spezielle "Zusatzstoffe/ S, Pb/ die die Zerspanbarkeit des Stahles und die Schärfbarke it/Schleifbarkeit/ der daraus gefertigten Werkzeuge, trotz der erhöhten Härte im Vergleich zu den herkömmlichen Schnellstählen im wesentlichen Masse verbessern. Die Zusatzstoffe vermindern neben einer starken Erhöhung des Schielfbarkeits-Indexe dexes den Kolkverschleiss der Werkzeuge, da sie sich bei der Zerspanung als feste Schmierstoffe verhalten und dabei den Wert des Reibungskomponenten der Spanabhebung vermindern.

Die weiteren Details der Erfindung werden an AusfÜhruiigetoeispielen mit Hilfe einer Tabelle beschrieben»

Beispiel 1

'Der die in der Zeile 1 der Tabelle angegeben« zimg aufweisende Superaclmellsfcahl .zeigt jiacäb «iß«*' bei 1250°C erfolgenden Wartung vmd viermalige» Anlass«» feel 580⁰C eine Harte von 68 HRc, eine Blegefeetlgfcelt ve» icp/Hiffi an einem Prüfling w» 7® % IQ χ 6 ist» g&eaeg&en, ma eine DurchfolegunE von 0_#7^ «u Mit einer Ab«ttitziÄ>g vofS 55 Bie zn der für die 2ersp«un»)ig»el@ene^iÄft«n· -6es .an»

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schnellstahl angefertigten einschneidigen Werkzeuges charakteristischen kritischen Standzeit von 12 Minuten gehörende Schnittgeschwindigkeit ist Y.. „ = 4j5 bis 45 m/min,/ 0,42 mm Vorschub bei einer Schnittiefe von 2,5 mm beim Zerspanen von unlegiertem Stahl mit einer Bruchfestigkeit von 80 kp/mm~. Im Verlaufe einer Spanleistungsprüfung mit einer Schnittgeschwindigkeit von 27 m/min betrug bei gleichen Schneidegeometrien und Zerspanungsparametern die Standzeit des Superschnellstahl vom Typ S6-5-3 Minuten, die des erfindungsgemässen Stahles l80 Minuten.

Beispiel 2

GernÜss ähnlicher Prüfungen an einem die in der Zeile 2 der Tabelle angegebene Zusammensetzung aufweisenden Superschnellstahl zeigt dieser nach einer bei 1230°C erfolgenden Härtung und viermaligem Anlassen bei 55O⁰C eine Härte von 69 HRc, eine Biegefestigkeit von 619 kp/mm , eine Durchbiegung von 0,81 mm, und einen Schnittgeschwindigkeitswert von V,p = 45 bis 46 m/min. Im Verlaufe, einer Spanleistungsprüfung mit einer Schnittgeschwindigkeit von 29 m/minο betrug die Standzeit des Superschnellstahles vom Typ S6~5-3 20 Minuten, die des erfindungsgemässen Stahles 64 Minuten.

Beispiel

Laut ähnlicher Prüfungen an einem die in der Zeile 3 der . Tabelle angegebenen Zusammensetzung aufweisenden Superschnellstahl zeigt dieser nach einer bei 12'30⁰C erfolgenden Härtung und viermaligem" Anlassen bei 550⁰C eine Härte von 70 HRc, eine

- β 309 828/ 070S ^{: %; 5}- ^;; BAD

7 7 b :■) 9 9

υ -

Biegefestigkeit von 427 kp/mtn , eine Durchbiegung von 0,76 mm und Schnittgeschwindigkeitswerte von V, _o ~ 4'") bis 49 m/min, Bei einer mit einer Sohnittiefe von 1 mm und einem Vorschub von 0,14 mm/U durchgeführten Spanabhebung war der Wert V₁₂ = 83 bis 84 m/min.

Beispiel 4

Laut ähnlicher Prüfungen an einem die in der Zeile 4 der Tabelle angegebenen Zusammensetzung aufweisenden Superschnellstahl zeigt dieser nach einer bei 12'3O C erfolgenden Härtung und viermaligem Anlassen bei. 55O^CC eine Härte von 70 HRc, eine

ο
Biegefestigkeit von 474 kp/mrn^c", eine Durchbiegung vcn 0,69 mm und Schnittgeschwindigkeitswerte von V._o - 48 bis 51 m/min. Bei einer mit einer Schnittiefe von 1 mm-und einem Vorschub von 0,14 mm/U durchgeführten Spanabhebung war der Wert V,_o ■-■■■ 93 bis 105 m/min.

Die hinsichtlich der Spanabhebung optimale komplexe Karbidzusammensetzung und -verteilung sowie günstige Korngrösse der erfindungsgemässen Superschnelfetähle gewährleistet in einem weiten Bereich der Wärmebehandlungsparameter die zur Spanabhebung erforderliche e-ntsprechende Härte der Werkzeuge. Daraus resultierend kann mit diesen Stählen eine breite Skala der hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften von Werkzeugen gestellten Anforderungen befriedigt werden. Durch den metallurgischen Aufbau der neuen Superschnellstähle werden auch die hinsichtlich der Zerspanbarkeit von Schnellstahl und der Verbesserung der Schärfbarkeit/Schleifbarkeit/ der bereits fertigen Werkzeuge gestellten Anforderungen erfüllt.

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Mit de« aus dem erfindungsgemässen Superschnellstahl gefertigten Schneidwerkzeugen ergibt sich so die Möglichkeit
zur Anwendung zeitgemässer und wirtschaftlicher Zerspanungsmethoden und -parameter zur Verminderung des Verbrauchs und der Kosten der Werkzeuge sowie zur Erhöhung der Zerspanungslcapazitäten.

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Claims

116 υ 9 9 Patentansprüche

1. Superschnellstahl auf Mo-Basis mit grosser Spanleistung, mit 1,05 - 1,50 Gew.$ 0» 4,0 - 5,0 Gew.JÜ Cr-, 5-6 Gew. Ji V/-, 0,05 - 2,0 Gew.^ S-, 0,05 - 0,50 Gew.$ Pb-Gehalt sowie neben Eisen und den üblichen Legierungs- und Premdstoffen und fallweise mit Co-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass er 6,05 - 6,95 Gew.% Mo, 2,16 - 4,50 Gew.^ V, 0,10 - 4,0 Gew.% Nb, und 0,11 - 0,25 Gew.% N₂ enthält.

2. Superschnell-stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein V-Gehalt 2,16 -3,0 Gew.% und sein Nb-Gehalt 0,10 - 2,0 Gew.% beträgt.

3. Superschnellstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein V-Gehalt 3,05 - 3,50 Gew.% und sein Nb-Gehalt 0,10 - 2,0 Gew. % beträgt.

4. Superschnellstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein V-Gehalt 3*55 - 4,0 Gew.% und sein Nb-Gehalt 0,10 - 2,0 Gew.% beträgt.

5. Superschnellstahl nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeiphnet, dass sein V-Gehalt 4,00 - 4,50 Gew.fs' und sein Nb-Gehalt 2,05- ^* 0 Cew.# beträgt.

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