DE2325631A1

DE2325631A1 - Kaltarbeitsstahl

Info

Publication number: DE2325631A1
Application number: DE19732325631
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing Eichler; Julius Hanisch; Ekkehard Dr Krainer; Wolfgang Dr Wirth
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1974-10-31
Also published as: IT1005951B; RO67606A; ATA338673A; NL172345C; FR2226476B1; CA1013970A; AT329102B; NL7404685A; DE2325631C3; FR2226476A1; DD110898A5; DE2325631B2; SE390031B; CH598357A5; BE812196A; BR7403030D0; CS216230B2; NL172345B

Description

K 1475

Gebr. Böhler & Co, Aktiengesellschaft in Wien

Kaltarbeitsstahl

Angemeldet am Beginn der Patentdauer:

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Kaltarbeitsstählen.

Kaltarbeitsstähle müssen entsprechend ihrer Beanspruchung eine sehr hohe Verschleißfestigkeit besitzen, die mit einer Mindestzähigkeit verbunden sein muß» Besonders bei hochbeanspruchten Gatter- und Kreissägen sowie bei Blockband- und Trennbandsägen für die Holzbearbeitung treten immer höhere Anforderungen an die Zähigkeitseigenschaften des Stahles heran. "Werkzeuge für diesen Verwendungszweck wurden bisher aus Stählen gefertigt, die 0,50 bis 1_s20 % Kohlenstoff enthalten. Um das Qualitätsniveau zu heben ₉ wurden neben den üblichen Gehalten an Mangan und Silizium diesen Stählen Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadin und Nickel zulegiert.

Die Arbeitshärte von Kaltarbeitsstählen beträgt je nach Verwendungszweck zwischen 50 und 70 HRC₀ Einerseits wird im Hinblick auf die Verschleißbeanspruchung höchste Härte gefordert, andererseits geht bei dieser Forderung die Zähigkeit

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der verwendeten Werkstoffe derart zurück ₉ daß Werkzeuge bereits vor ihrem Einsatz auf dem Transport zum Verbraucher durch geringfügige Stoßbeanspruchungen beschädigt werden können. Eine Verminderung der Härte durch Anlassen bringt wohl erhöhte Zähigkeitseigenschaften, bedingt jedoch im betrieblichen Einsatz einen erhöhten Verschleiß. Die Zugabe der Legierungselemente Chrom, Molybdän und Wolfram brachte nur insofern eine geringe Verbesserung der Verschleißeigenschaften bei erhöhter Temperatur, als sich im Stahl Chrom-, Molybdän- und Wolframkarbide bildeten·. Diese Karbide, waren in die martensitische Grundmasse eingebettet und blieben nur solange wirksam, als auch diese in höchster Härte vorlag. Ein Anlassen, also eine Härteminderung und eine dadurch bedingte Zähigkeitssteigerung, brachte nur Anfangserfolge. Im Verlauf einer weiteren Betriebsbeanspruchung wurde die Grundmasse des Stahles abgenützt, und die Karbide bröckelten aus_o Betriebsbedingte Erwärmungen über 100⁰C beschleunigten diesen Vorgang.

Ein weiterer Vorschlag, die Standzeit von Kaltarbeitswerkzeugen zu verbessern bestand darin, eine besonders verschleißfeste Schicht an der Arbeitskante der Werkzeuge aufzubringen. Dies hatte jedoch den Nachteil, daß nach gewisser Zeit die Oberflächenschicht doch verschlissen wurde und zur Neuaufbringung derselben das ganze Werkzeug ausgebaut und neuerlich behandelt werden mußte.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Standzeit von Kaltarbeitswerkzeugen zu verbessern und gleichzeitig die naturbedingte Sprödigkeit dieser Werkzeuge bei höchster

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Härte zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß Kaltarbeitsstählen Niob in der Größenordnung zwischen 0,05 und 2 % zulegiert sindj, wobei Beimengungen von Tantal zum Niob in der technisch üblichen Größenordnung im Ferroniob enthalten sein können.

Durch Zugabe von Niob wird in kohlenstoffarmen Stählen die Dauerstandfestigkeit bis zu 500⁰C wesentlich verbessert. Weiters ist es bekannt, Niob zu Warmarbeitsstählen. und zu Schnellstählen zuzusetzen. In allen diesen Fällen werden die Warmfestigkeitseigenschaften dieser Stähle erhöht. Bei austenitischen Chrom-Nickel-Stählen wird durch die kohlenstoffabbindende Wirkung von Niobzusätzen in der 8« bis 10-fachen Menge des Kohlenstoff gehaltes der Kornzerfall verhinderte

In allen Fällen erfolgt die Verwendung von Niob als Legierungselement in Anwesenheit von größeren Mengen der Elemente Molybdän, Chrom, Wolfram und Nickel» Der Verwendung von Niob in Werkzeugstählen wurde dadurch ©ine Grenze gesetzt_p daß Hiob mit Kohlenstoff schwerlösliche Karbide bildete die einerseits zur Kohlenstoffverarmung des Grundwerkstoffes und andererseits durch die Schwerlöslichkeit der Niobkarbidausscheidungen zu Schwierigkeiten bei der Wärmebehandlung solcher Stähle führen.

Überraschenderweise wurde gefunden _s daß NiobEueätE© zu niedriglegierten kohlenstoffhaltigen Kaltarbeitsstählen zu einer xtfesentlichen Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei gleichzeitig optimaler Zähigkeit und Stärke führen_o Diese Eigenschaften ergeben bei der Herstellung von Kreis= _s Ketten= und Bandsägen wie auch von Messern jeglicher Art extrem höh© Standzeiten.

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Wider Erwarten zeigte sich, daß die optimale Wirkung von Niobzusätzen bei Kaltarbeitsstahlen dann besonders zur Geltung kommt, wenn die übrigen Legierungselemente, wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Nickel und Vanadin, innerhalb der Prozentsätze von 0,01 bis 1 % Chrom, 0,01 bis 1 % Molybdän, 0,01 bis 1 % ,.Wolfram, 0,01 bis 2 % Nickel und 0,01 bis 0,5 % Vanadin liegen.

Zur Herstellung von Band- und Kettensägen eignen sich Stähle mit 0,55 bis 0,95 % Kohlenstoff, 0,25 bis 0,50 % Silizium, 0,30 bis 0,50 % Mangan, 0,1 bis 0,2 % Chrom, 0,1 bis 0,2 % Molybdän," 0,1."bis 0,2 % Wolfram, 0,05 bis 0,1 % Vanadin, 0,8 bis 1,2 % Nickel und 0,25 bis 0,35 % Niob, Rest Eisen und Stahlbegleiter. .

Für Maschinenmesser, Handmeißel, Schlacht- und.Brotmesser, Scherenmesser, Schnitte, Stanzen, landwirtschaftliche Schneidwerkzeuge und Abgratwerkzeuge haben sich Stähle mit der Zusammensetzung 0,60 bis 1,10 % Kohlenstoff, 0,25 bis 0,50 % Silizium, 0,20 bis 0,70 % Mangan, 0,15 bis 0,25 % Molybdän, 0,15 bis 0,25 % Chrom, 0,01 bis 0,05 % Vanadin, 0,30 bis 0,55 % Niob, Rest Eisen und Stahlbegleiter, besonders bewährt.·

Gewindeschneidmesser, Spiralbohrer, besonders schnitthaltige Messer werden vorteilhafterweise aus einem Stahl mit 0,95 bis 1,35 % Kohlenstoff, Q30 bis 0,60 % Silizium, 0,80 bis 1,20 % Mangan, 0,30 bis 0,60 % Chrom, 0,30 bis 0,60 % Wolfram, 0,15 bis 0,20 % Vanadin, 0,40 bis 0,65 % Niob, Rest Eisen und Stahlbegleiter, hergestellt.

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Für Zwecke, die neben Verschleißfestigkeit und Zähigkeit auch eine erhöhte Elastizität erfordern, empfiehlt es sich, den erfindungsgemäßen Stählen Silizium bis zu 1,8 % zuzulegieren.

Extreme Anforderungen bezüglich der Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Elastizität treten bei Preßlufthämmern auf. Ein erfindungsgemäßer Stahl der Zusammensetzung 0,45 bis 0,60 % Kohlenstoff, 1,30 bis 1,70 % Silizium, 0,60 bis 1,00 % Mangan, 0,50 bis 1,00 % Chrom, 0,10 bis 0,30 % Molybdän, 0,30 bis 0,80 % Nickel, 0,30 bis 0,60 % Niob, Rest Eisen und Stahlbegleiter, erfüllte in der Erprobung die Anforderungen, die an Hohlbohrstähle gestellt werden.

Gegenstand der Erfindung sind somit Kaltarbeitsstähle, die aus 0,45 bis 1,50 % Kohlenstoff, 0,2 bis 2 % Mangan, 0,2 bis 1,8 % Silizium, gegebenenfalls bis zu 1 % Chrom, bis zu 1 % Molybdän, bis zu 1 S< Wolfram, bis zu 0,5 % Vanadin, bis zu 2 % Nickel, Rest Eisen und Stahlbegleiter, bestehen, und die Erfindung besteht darin, daß Stähle dieser Zusammensetzung 0,05 % bis 2,5 % Niob enthalten.

Zur Verbesserung der Warmformgebung kann es zweckmäßig sein, erfindungsgemäßen Stählen bis zu 2 % Mangan zuzugeben.

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Claims

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Patentanspruch

Kaltarbeitsstahl, bestehend aus 0,45 bis 1,50 % Kohlenstoff, 0,2 bis 2 % Mangan, 0,2 bis 1,8 % Silizium, gegebenenfalls bis zu 1 % Chrom, bis zu 1 % Molybdän, bis zu 1 % Wolfram, bis zu 0,50 % Vanadin, bis zu 2 % Nickel, bis zu 0,5 % Kupfer, Rest Eisen und Stahlbegleiter, dadurch gekennzeichnet , daß er 0,05 bis 2,5 % Niob enthält.

Gebr.Böhler & Co

Aktiengesellschaft

Patentbüro

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