DE2462747C2

DE2462747C2 - Extruded billets for the powder metallurgical production of stainless steel pipes

Info

Publication number: DE2462747C2
Application number: DE19742462747
Authority: DE
Inventors: Christer Torshälla Aslund
Original assignee: NYBY BRUK NYBYBRUK SE AB
Current assignee: NYBY BRUK NYBYBRUK SE AB
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1984-02-23

Description

Strangpreßbolzcn zur pulvermetallurgischen Herstellung von dichten, fehlerfreien Rohren aus rostfreiem Stahl, bestehend aus in einer metallischen Hülle eingeschlossenem inertgaszerstäubten mindestens zu einem überwiegenden Teil sphärischem verdichtetem Stahlpulver.Extruded bolts for powder metallurgical production of tight, flawless pipes made of stainless steel, consisting of in a metallic shell enclosed inert gas atomized at least to a predominant part spherical compressed Steel powder.

Aus der DE-AS 21 04 708 ist bereits ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Halbzeug, das der weiteren Bearbeitung, beispielsweise durch Walzen. Schmieden oder spanabhebende Formgebung dient, bekannt, bei dem durch Zerstäuben von Schmelze in Inertgas hergestelltes Pulver aus überwiegend sphärischen Teilchen in eine metallische Hülle eingeschlossen und in einem Vorwärmofen unter gleichzeitiger Entgasung mittels einer Vakuumpumpe auf 300 bis 650⁰C vorgewärmt und nach Verschließen der Hülle auf eine hohe, nahe der Drucksinterntemperatur liegende Temperatur erhitzt und in einer Hochdruckkarhmer durch isostatisches Warmpressen des in der Hülle eingeschlossenen Pulvers bei mindestens 1000 bar durch Drucksintern zum Halbzeug verdichtet wird. Zum isostatischen Warmpressen wird dabei als Druckmittel Inertgas, insbesondere Argongas, verwendet. Das bekannte Verfahren wurde bei der Erzeugung von Schnellarbeitsstählen erprobt, die z. B. 1,25% C, 4% Cr, 6,3% W, 5% Mo, 3,4% V und 8,7% Co enthalten und die bei Temperaturen von 1050 bis 1175°C warmisostatisch zum Halbzeug druckgesintert werden. Um die Erwärmung des in die metallischen Hüllen eingeschlossenen Pulvers zu erleichtern, wird das Metallpulver bei der Herstellung größerer zylindrischer Körper, die z. B. einen Gußblock zum Walzen ersetzen sollen und z. B. einen Durchmesser von 45 cm aufweisen können, durch ein isostatisches Kaltpressen der verschlossenen Hülle "> bc\ einem Druck von 2500 bis 6000 bar in der Hülle gepreßt. Bei dem bekannten Verfahren ist es das Ziel des isostatischen Kaltpressens, die Wärmeleitfähigkeit des Pulvers zu erhöhen und damit seine Erwärmungszeit zu verkürzen, wobei der Erhöhung der Dichte desDE-AS 21 04 708 already discloses a process for the powder-metallurgical production of semi-finished products that can be further processed, for example by rolling. Forging or machining shape is known, included in the produced by atomization of molten metal in inert gas powder of predominantly spherical particles in a metallic sheath and preheated in a preheating furnace, with simultaneous degassing by a vacuum pump to 300-650 ⁰ C, and after closing the shell on a high temperature, close to the pressure sintering temperature, is heated and compacted in a high pressure Karhmer by isostatic hot pressing of the powder enclosed in the shell at at least 1000 bar by pressure sintering to form a semi-finished product. For hot isostatic pressing, inert gas, in particular argon gas, is used as the pressure medium. The known method has been tested in the production of high-speed steels which, for. B. 1.25% C, 4% Cr, 6.3% W, 5% Mo, 3.4% V and 8.7% Co and which are hot isostatically sintered to the semi-finished product at temperatures of 1050 to 1175 ° C. In order to facilitate the heating of the powder enclosed in the metallic sheaths, the metal powder is used in the manufacture of larger cylindrical bodies, e.g. B. to replace an ingot for rolling and z. B. can have a diameter of 45 cm, pressed by an isostatic cold pressing of the closed shell "> bc \ a pressure of 2500 to 6000 bar in the shell. In the known method, the aim of the isostatic cold pressing is to increase the thermal conductivity of the powder increase and thus shorten its heating time, increasing the density of the

ίο Pulvers keine Bedeutung beigemessen wird. Wie aus der Fig. 6 der DE-AS 21 04 708 entnehmbar ist. nähert sich die Dichte des vorgepreßten Pulvers dort bei steigendem Druck asymptotisch einem Maximalwert von etwa 5,95 g/cm⁵, woraus sich für das vorgepreßte Pulver eineίο No importance is attached to powder. As can be seen from FIG. 6 of DE-AS 21 04 708. the density of the pre-pressed powder there approaches asymptotically a maximum value of about 5.95 g / cm ⁵ with increasing pressure, which results in a

r> maximale Dichte von etwa 74% der theoretischen Dichte errechnet, wenn für Schnellstahlvollmaterial eine Dichte von ca. 8 g/cm' angenommen wird.r> maximum density of about 74% of the theoretical Density calculated if a density of approx. 8 g / cm 'is assumed for high-speed steel solid material.

Das vorgenannte, aus der DE-AS 21 04 708 bekannte Verfahren, das vielfach als ASEA-STORA-VerfahrcnThe aforementioned method known from DE-AS 21 04 708, which is often referred to as ASEA-STORA-Verfahrcn

:o bezeichnet wird, ist auch in der Zeitschrift »Stahl und Eisen 90« (1970) Nr. 19, Seiten 1046 und 1047, beschrieben, der zu entnehmen ist, daß das Verfahren zur Herstellung steigerungsarmer Edelstahle entwickelt, jedoch nur bei der Erzeugung von Schneliarbcitsstählen: o is referred to, is also in the magazine »Stahl und Eisen 90 "(1970) No. 19, pages 1046 and 1047, described, from which it can be seen that the method Developed for the production of low-rise stainless steels, but only for the production of high-speed steel

r> erprobt wurde, wobei kompakte Körper von 1,3 t Gewicht hergestellt wurden, die auf die gewünschten Abmessungen geschmiedet oder gewalzt wurden. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß das isostatische Warmpressen, das in einer mittels Inertgasr> was tested, whereby compact bodies of 1.3 t weight were produced, which on the desired Dimensions were forged or rolled. The known method has the disadvantage that the Hot isostatic pressing, which is carried out in an inert gas

in als Druckmittel betriebenen Hochdruckkammer erfolgt, sehr zeitaufwendig und sehr kostspielig ist.takes place in a high-pressure chamber operated as a pressure medium, is very time consuming and very costly.

In der Veröffentlichung von N.R.Gardner, Alan D. Donaldson und Frank M. Yans mit dem Titel »The Extrusion of Metal Powders«, erschienen in derIn the publication by N.R. Gardner, Alan D. Donaldson, and Frank M. Yans entitled "The Extrusion of Metal Powders «, published in

η Zeitschrift »Progress in Powder Metallurgy« Band 19, Seiten 135 bis 141 (1963), ist das Strangpressen von Stangen und Rohren und Spezialprofilcn aus Metallpulver beschrieben, wobei im 1. Verfahrensschrilt die Pulver gemischt werden, falls es sich um Legierungenη magazine "Progress in Powder Metallurgy" Volume 19, Pages 135 to 141 (1963), is the extrusion of bars and tubes and special profiles from metal powder described, whereby in the 1st procedural step the powders are mixed if they are alloys

•to handelt: im 2. Verfahrensschritt das Pulver einer Vorverdichtung unterzogen wird, um einen Preßkörper zu erhalten; im 3. Verfahrertsschritt der Preßkörper in eine metallische Hülle gegeben wird, die im 4. Verfahrensschritt evakuiert und dicht verschlossen wird: im• to act: in the 2nd process step the powder one Is subjected to precompression to obtain a compact; in the 3rd process step the pressed body in a metallic shell is given, which is evacuated and tightly sealed in the 4th process step: im

5. Verfahrensschritt wird der in der Hülle befindliche Preßkörper erhitzt und im 6. Verfahrensschritt siranggepreßt. Um sicherzustellen, daß die Deformation des in der Hülle eingeschlossenen Preßkörpers nicht zu einer Faltenbildung der Hülle führt, wird dort beim Strang-5th process step, the pressed body located in the shell is heated and sirang-pressed in the 6th process step. To ensure that the deformation of the pressed body enclosed in the shell does not lead to a Leads to wrinkling of the casing, there is

"'<> pressen von Stangen der Stempel der Strangpresse so ausgebildet, daß er in das Innere der zylindrischen Hülle eindringt, wodurch eine Faltenbildung der Hülle vermieden werden soll. Der dort aufgezeigte Weg zur Verhinderung der Faltenbildung der Hülle hat sich in"'<> press from bars the punch of the extruder like this designed to penetrate the interior of the cylindrical shell, thereby wrinkling the shell should be avoided. The way shown there to prevent wrinkling of the casing has been shown in

Yi der Praxis nicht bewährt und weist den Nachteil auf, daß die Hülle aufreißt und Luft hinzutreten kann. Yi practice not proven and has the disadvantage that the casing tears and can draw near air.

Verschiedene weitere Vorschläge sind gemacht worden, um das Problem der Faltenbildung der Hülle zu lösen, jedoch hat bisher keiner dieser Vorschläge einVarious other proposals have been made to address the wrinkling problem solve, however, so far none of these suggestions has one

w) wirtschaftlich und technisch zufriedenstellendes Ergebnis geliefert. So ist z. B. vorgeschlagen worden, die Hülle, nachdem das Pulver eingefüllt und die Hülle verschlossen worden ist, mechanisch kaltzupressen. Diese Methode hat jedoch zur Folge, daß aufgrund derw) economically and technically satisfactory result delivered. So is z. B. has been proposed that Casing, after the powder has been filled in and the casing has been closed, mechanically cold-pressed. However, this method has the consequence that due to the

f>5 auftretenden Reibungskräfte zwischen der Hülle und dem mechanischen Werkzeug, das zum Kaltpressen angewendet wird, das Resultat nicht zufriedenstellend ist, besonders wenn die Länge der Hülle zu ihremf> 5 occurring frictional forces between the shell and the mechanical tool used for cold pressing, the result is not satisfactory is especially if the length of the sheath is too hers

Nflp-ff^W^VNflp-ff ^ W ^ V

«Art·** * in «Art · ** * in

Durchmesser in einem Verhältnis von mehr als eins steht. Durch die Reibungskräfte wird auch die erreichbare Dichte zu gering und variiert über die Länge des Strangpreßbol/.cns, was u. a. zu ungünstigen Verhältnissen beim Aufheizen des Strangpreßbolzens > vor dem Strangpressen führtDiameter in a ratio greater than one stands. Due to the frictional forces, the achievable density is too low and varies over the Length of the extrusion bolt / .cns, which i.a. too unfavorable Conditions when heating the extrusion bolt> leads before the extrusion

Der weitere Stand der Technik ergibt sich aus der DR-PS 17 58 540; aus F. Eisenkolb »Einführung in die Werkstoffkunde«, Band V, 2. Auflage, Seite 58 und 60; aus R. Kicffer und W. llotop »Pulvcrmetallurgische und i< > Sinterwerkstoffe« 1948, S. 23 bis 25; aus Eisenkolb, F. »Fortschritte in der Pulvermetallurgie«, 1963, Band I, S. 290-292,327,328, sowie aus der DE-AS 15 39 848. In keiner dieser Druckschriften ist die erfindungsgemäße Anwendung der Pulvermetallurgie beschrieben, mit r> dem Ziel, Strangpreßbolzen für Rohre mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Eigenschaften herzustellen.The further state of the art results from DR-PS 17 58 540; from F. Eisenkolb »Introduction to the Material Science «, Volume V, 2nd edition, pages 58 and 60; from R. Kicffer and W. llotop "Powder Metallurgy and i" > Sinterwerkstoffe "1948, pp. 23 to 25; from Eisenkolb, F. "Advances in Powder Metallurgy", 1963, Volume I, S. 290-292,327,328, as well as from DE-AS 15 39 848. In none of these publications describes the application of powder metallurgy according to the invention, with r> the aim of extrusion bolts for pipes with the properties mentioned in the preamble of claim 1 to manufacture.

In der DE-PS 17 58 540 ist von Stangen. Rohren oder Draht die Rede, die aus einer Metallpulvermischung 2» unter Verwendung von Kunststoff-Hüllen durch Pressen geformt werden, jedoch handelt es sich dabei insbesondere um Legierungen, die nicht plastisch bearbeitbar sind. Als Beispiele sind dabei Legierungen aus Eisen-Aluminium mit hohem Al-Gehalt und aus r> Eisen-Nickcl-Kobalt mit hohem Ni- und Co-Gchalt erwähnt. Diese Eisenlegierungen fallen aber nicht unter die Gruppe der rostfreien Stähle.In DE-PS 17 58 540 is from rods. We are talking about pipes or wire that are formed from a metal powder mixture 2 » using plastic sheaths by pressing, but these are in particular alloys that cannot be plastically worked. Alloys of iron-aluminum with a high Al content and of r> iron-nickel-cobalt with a high Ni and Co content are mentioned as examples. However, these iron alloys do not fall under the group of stainless steels.

In F. Eisenkolb »Einführung in die Werkstoffkunde«, Band V, 2. Auflage, Seiten 58 und 60, wird nur /.!gemein )< > die Gestalt der Pulverteilchen und die technologischen Eigenschaften von Metallpulvern beschrieben, ohne aber auf spezielle Legierungspulver oder auf die Herstellung von Rohren unter Verwendung solcHr Pulver einzugehen. r>In F. Eisenkolb "Introduction to Material Science", Volume V, 2nd edition, pages 58 and 60, only /.!gemein) <is used > the shape of the powder particles and the technological properties of metal powders described without but on special alloy powders or on the manufacture of tubes using such Enter powder. r>

Auch die in R. Kieffer und W. Hotop, »Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe«, 1948, Seite 23. Zahlentafel 3, gemachten Angaben unter »c) spröde Legierungen« (u.a. Fe-Cr-Pulver) geben keine Anregung für Strangpreßbolzen für Rohre aus rostfreiem Stahl, da ■'" dort unter der Anwendung »Sintermagnete und Maschinenteile aus gesinterten Fe-Legierungen« genanntsind. Also that in R. Kieffer and W. Hotop, "Powder Metallurgy and Sintered Materials", 1948, page 23. Numbers table 3, information given under "c) brittle alloys" (including Fe-Cr powder) do not provide any suggestion for Extrusion studs for pipes made of stainless steel, since ■ '" there under the application "sintered magnets and machine parts made of sintered Fe-alloys" are mentioned.

In F. Eisenkolb, »Fortschritte der Pulvermetallurgie«, 1963, Band I, Seiten 290 bis 292 und 327, 328 sind - ■*'< unter Strangpressen von Metallpulvern — auf Seite 327 nur Aluminium, Magnesium und Titanlegierungen, nicht aber rostfreier Stahl erwähnt.In F. Eisenkolb, "Advances in Powder Metallurgy", 1963, Volume I, pages 290 until 292 and 327, 328 - ■ * '<under extruding metal powders - on page 327 only aluminum, magnesium and titanium alloys, stainless steel mentioned .

Au;h aus der DE-AS 15 39 848 ist kein Hinweis auf die besondere Art der Ausbildung von Strangpreßbol- ">" zen zur Herstellung von Verbundrohren aus rostfreiem Stahl (vgl. Anspruch 4) zu entnehmen, vielmehr ist in dieser Druckschrift nur die Anordnung von Trennwänden für die zur Herstellung eines Mehrschichtenhalbzeugs (aus dem Kontaktstücke geformt werden können) "> erforderlichen verschiedenen Pulverqualitäten beschrieben. Au; h from DE-AS 15 39 848 is no reference to the special type of formation of extrusion bolts ">" zen for the production of composite pipes made of stainless steel (see. Claim 4) can be found in this document only the arrangement of partitions for the production of a multilayer semi-finished product (from which contact pieces can be formed) "> the various powder qualities required are described.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Strangpreßbolzens zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren aus rostfreiem Stahl, der sich ·>·' wirtschaftlich und technisch zufriedenstellend herstellen läßt und der stranggepraßte Rohre ergibt, die fehlerfrei, insbesondere frei von Oberflächenfehlern sind.The object of the invention is to create an extrusion bolt for powder metallurgical production of pipes made of stainless steel, which is ·> · ' can be produced economically and technically satisfactory and results in extruded tubes that are free of defects, in particular are free from surface defects.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Strangpreßbolzen der eingangs genannten Art erfindungsgc- < >5 maß dadurch gelöst, daß eine gasdicht verschlossene, ringförmige, aus einem Außen- und einem Innenmantel bestehende dünnwandige Hülle aus duktilem Metall eine Wanddicke von 0,1 bis 5 mm, jedoch maximal von 5% des Außendurchmessers der Hülle aufweist und mit Stahlpulver eines Teilchendurchmessers von weniger als 1 mm und einer kaltisostatisch erzeugten Dichte von mindestens 80% der theoretischen Dichte gefüllt ist.This task is based on an extrusion bolt of the type mentioned erfindungsgc- < > 5 measured solved in that a gas-tight, ring-shaped, made of an outer and an inner jacket existing thin-walled shell made of ductile metal has a wall thickness of 0.1 to 5 mm, but a maximum of Has 5% of the outer diameter of the shell and with steel powder having a particle diameter of less than 1 mm and a cold isostatically generated density of at least 80% of the theoretical density is filled.

Der erfindungsgemäße Strangpreßbolzen ermöglicht erstmals eine wirtschaftlich und technisch zufriedenstellende pulvermetallurgisch^ Herstellung von Rohren aus rostfreiem Stahl, wobei die erhaltenen Rohre fehlerfrei, insbesondere frei von Obcrflächenfchlern sind. Weiter zeichnet sich der erfindungsgemäße Strangpreßbolzen dadurch aus, daß seine Herstellung einen niedrigen Energieverbrauch erfordert, da das einen hohen Energieverbrauch verursachende und zudem sehr zeitaufwendige und teuere isostatische Warmpressen entfällt. Wegen dieser Vorteile ermöglicht der erfindungsgemäße Strangpreßbolzen eine kostengünstige pulvermetallurgische Herstellung von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl, die überraschenderweise sogar wirtschaftlicher ist als das üblicherweise beim Herstellen von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl angewandte, von gegossenen Gußblöcken ausgehende Verfahren. Wegen dieser Vorteile hat der erfindungsgemäße Strangpreßbolzen innerhalb kürzester Zeit Eingang in die Praxis gefunden. Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Strangpreßbolzen die pulvermetallurgische Herstellung von Rohren aus rostfreiem Stahl, ohne daß die Rohrqualität durch ein Knittern oder eine Faltenbildung der Hülle gemindert wird.The extrusion bolt according to the invention enables for the first time an economically and technically satisfactory powder metallurgy ^ Manufacture of stainless steel tubes, the tubes obtained being flawless, in particular are free of surface scars. The extruded bolt according to the invention is also distinguished characterized in that its production requires a low energy consumption, since a high one Energy consumption, which is also very time-consuming and expensive, isostatic hot pressing not applicable. Because of these advantages, the extrusion bolt according to the invention enables a cost-effective powder metallurgical production of extruded stainless steel tubes, surprisingly is even more economical than what is commonly used in making extruded stainless steel tubing Processes used in steel, starting from cast ingots. Because of these advantages, the Extrusion bolts according to the invention found their way into practice within a very short time. Furthermore the extrusion bolt according to the invention enables the powder-metallurgical production of pipes from stainless steel, without the pipe quality being degraded by creasing or wrinkling of the casing will.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Strangpreßbolzens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the extruded bolt according to the invention are set out in the subclaims marked.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Strangpreßbolzens wird die Dichte des in die Hülle eingefüllten, zum überwiegenden Teil sphärischen Stahlpulvcrs durch Vibration und/oder Ultraschall auf etwa 60 bis 70% der theoretischen Dichte erhöht und die Dichte des Stahlpulvers danach durch isostatisches Kaltpressen der verschlossenen Hülle mittels eines Druckes von mindestens 5000 bar auf mindestens 80%, vorzugsweise 80% bis 93%, der theoretischen Dichte erhöht. Dabei wird durch die zum überwiegenden Teil sphärische Form des Stahlpulvers bereits eine relativ hohe Verdichtung durch Vibration und/oder Ultraschall ermöglicht.In the production of the extruded bolt according to the invention, the density of the in the shell filled, for the most part spherical steel powder by vibration and / or ultrasound about 60 to 70% of the theoretical density is increased and the density of the steel powder is then increased by isostatic Cold pressing of the closed envelope by means of a pressure of at least 5000 bar to at least 80%, preferably 80% to 93%, the theoretical density increased. In doing so, for the most part spherical shape of the steel powder already has a relatively high compression due to vibration and / or ultrasound enables.

Vorzugsweise wird die Hülle, die mit dem Stahlpulver gefüll· ist, vor dem Verschließen evakuiert und/oder mit einem Gas, insbesondere einem inerten Gas gefüllt.The casing, which is filled with the steel powder, is preferably evacuated and / or with it before it is closed filled with a gas, in particular an inert gas.

Wenn Verbundröhre hergestellt werden sollen, arbeitet man mit l-'jlvern verschiedener Qualität. Die Pulver werden in eine Hülle gefüllt, die durch eine oder mehrere Trennwände abgeteilt ist. Diese Wände können entweder aus Kunststoff, Stahl oder ähnlichem bestehen. Nach dem Einfüllen und Vibrieren des Pulvers werden die Trennwände herausgenommen. Das Pulver wird in der aus hochduktilem Material bestehenden Hülle mit oder ohne Evakuierung verschlossen. Danach wird die Hülle mit dem eingeschlossenen Pulver einem kaltisostatischen Druck von mindestens 1500 bar ausgesetzt, doch mit Vorzug höheren Drücken, mindestens 5000 bar, wobei die Dichte von 60 bis 70% auf 80 bis 93% tncorctischer Dichte erhöht wird, was von dem angewendeten Druck abhängt. Dadurch, daß die Ausgor.gsdichtc des Pulvers jeweils hoch ist, knittert die Hülle weder beim isostatischen Kaltpressen noch beim Strangpressen, trotz des Umstands, daß das Verhältnis von Länge zum Durchmesser der Hülle größer als eins.If composite tubes are to be manufactured, one works with l-'jlvern of different quality. the Powders are filled in an envelope that is divided by one or more partitions. These walls can either consist of plastic, steel or the like. After filling and vibrating the powder the partitions are removed. The powder is made of highly ductile material Cover closed with or without evacuation. Then the shell with the enclosed powder becomes a exposed to cold isostatic pressure of at least 1500 bar, but preferably higher pressures, at least 5000 bar, whereby the density is increased from 60 to 70% to 80 to 93% tncorctischer density, what of the applied pressure depends. The fact that the Ausgor.gsdichtc of the powder is high, wrinkles Shell neither in cold isostatic pressing nor in extrusion, despite the fact that the ratio from length to diameter of the shell greater than one.

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ζ. B. vier ist und daß eine dünnwandige Hülle zur Anwendung gelangt. Dabei hat es sich gezeigt, daß das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der Hülle und der Wanddicke der Hülle kritisch ist. Dieses Verhältnis soll maximal 5% beiragen, doch vorzugsweise unter 3% und vorteilhafterweise unter 1% liegen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die hohen Prozentzahlen bei relativ geringen Außendurchmessern der Hülle und die geringen Prozentzahlen bei großen Außendurchmessern der Hülle zur Anwendung gelangen sollen.ζ. B. is four and that a thin-walled shell for Application. It has been shown that the ratio between the outer diameter of the shell and the wall thickness of the shell is critical. This The ratio should be a maximum of 5%, but preferably below 3% and advantageously below 1%. It It should be noted that the high percentages with relatively small outer diameters the shell and the low percentages in the case of large outer diameters of the shell are used should.

Durch den allseitigen Druck beim kaltisostatischcn Pressen erhält der Strangpreßbolzen eine gleichförmige Dichte über seine ganze Länge. Dadurch, daß die Dichte stark ansteigt, verbessert sich auch die Möglichkeit, eine Erwärmung des Strangpreßbolzens in kürzerer Zeit in einem Induktionsofen oder auf andere Weise durchzuführen. Due to the pressure on all sides during cold isostatic pressing, the extrusion billet is uniform Density along its entire length. As the density rises sharply, the possibility of a Heating of the extrusion bolt can be carried out in a shorter time in an induction furnace or in some other way.

Nach der Erwärmung wird der Strangprcßbolzen in einer oder in mehreren Stufen stranggepreßt. Das Hüllenmaterial wird dabei zu einer sehr dünnen Schicht bzw. Haut ausgezogen. Beim Austreten aus der Sti angpresse wird die Schicht bzw. Haut an der Luft oxidiert und blättert zum Teil ab. Die Reste des Hüllenmaterials können durch nachfolgendes Glühen, durch Beizen in Salpetersäure oder durch Sandstrahlen entfernt werden.After heating, the extruded billet is extruded in one or more stages. That Shell material is pulled out into a very thin layer or skin. Upon exiting the With an iron press, the layer or skin is oxidized in the air and partially flakes off. The remains of the The shell material can be subsequently annealed, by pickling in nitric acid or by sandblasting removed.

Die aus dein erfindungsgemäßen Strangpreßbolzen hergestellten Rohre weisen einen gleichmäßigen Gefügeaufbau auf und überraschend gleichmäßige physikalische und chemische Eigenschaften. Insbesondere sind die Schwankungen bezüglich der Harte und der chemischen Widerstandsfähigkeit der aus den erfindungsgemäßen Strangpreßbolzen erhaltenen Rohre gegenüber nach bekannten Verfahren nci gestellten Rohren wesentlich höher.The tubes produced from the extruded billets according to the invention have a uniform structure on and surprisingly uniform physical and chemical properties. In particular are the fluctuations in the hardness and the chemical resistance of the components according to the invention Extruded billets compared to tubes obtained by known methods nci Pipes much higher.

Falls es erwünscht ist. kann die Hülle aus einem hochwertigen oberflächenvergütcndem Material bestehen derart, daß das stranggepreßte Rohr mit einer bleibenden Oberflächenplattierung aus dem Hüllenmaterial versehen wird. Dabei kann man die Dicke der Oberflächenplattierung durch entsprechende Wahl der Wanddicke der Hülle im voraus bestimmen. Als Hüllenmaterial zum Herstellen einer derartigen Oberflächenplatlieiung eignet sich besonders hochduktiler, Nickel.If so desired. the cover can consist of a high-quality surface-coating material such that the extruded tube is provided with a permanent surface cladding from the cladding material is provided. You can choose the thickness of the surface plating Determine the wall thickness of the envelope in advance. As a cover material for producing such a surface plating particularly highly ductile nickel is suitable.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of examples.

example 1

Durch Zerstäuben von Schmelze in Argon hergestelltes Pulver aus rostfreiem Stahl mit sphärischen Teilchen und einem Teilchcndurchmcsscr von weniger als 0,6 mm und mit einem niedrigen Gesamtsauerstoffgehalt wurde in eine ringförmige Hülle gefüllt und vibriert. Die Hülle war als Ringkörper mit einem Außendurchmesser von etwa 140 mm ausgebildet und bestand aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die Wanddicke betrug 3 mm und die Länge 550 mm. Die ringförmige Hülle wies als Innenniantel einen zentralen durchgehen- < den Rohrabschnitt mit etwa der gleichen Wanddicke und der gleichen Stahlqualität auf wie der Außenmantel der Hülle. Der geringe Kohlenstoffgehalt des Hüllenwerkstoffs ist notwendig, um ein Aufkohlen des Pulvers während des Erhit/.ens und des Strangpressens zu f verhindern.Stainless steel powder with spherical particles produced by atomizing melt in argon and a particle diameter of less than 0.6 mm and with a low total oxygen content filled in a ring-shaped envelope and vibrated. The shell was an annular body with an outer diameter of formed about 140mm and was made of a low carbon steel. The wall thickness was 3 mm and the length was 550 mm. The ring-shaped shell had a central, continuous inner niantel <the pipe section with approximately the same wall thickness and the same steel quality as the outer jacket the shell. The low carbon content of the shell material is necessary to carburize the powder to prevent during heating / .ening and extrusion.

Die Hülle wurde evakuiert und auf bekannte Weise verschlossen. Danach wurde die Hülle einem isostatischen Kaltpressen mittels eines allseitigen Druckes von 5000 bar ausgesetzt, wobei die Hülle in eine Flüssigkeit, z. B. in Wasser, gesenkt wurde. Dabei schrumpfte die Hülle und die Dichte des Pulvers stieg von 68% auf etwa -, 90% der theoretischen Dichte, ohne daß der Hüllenwcrkstoff knitterte.The envelope was evacuated and sealed in a known manner. After that, the shell became an isostatic Cold pressing by means of an all-round pressure of 5000 bar, whereby the shell is in a liquid, z. B. in water, was lowered. The shell shrank and the density of the powder rose from 68% to about -, 90% of the theoretical density without the shell material wrinkled.

Zum Vergleich wurde eine gleiche Hülle (wie im Beispiel 1) nicht einem kaltisostatischcn Druck, sondern einem normalen Kaltpressen unterworfen, d. h. sieFor comparison, an identical shell (as in Example 1) not subjected to cold isostatic printing but to normal cold pressing, i.e. H. she

ίο wurde in einer mechanischen Presse verdichtet, wobei eine Dichte des Pulvers von nur 75% der theoretischen Dichte erreicht wurde, obwohl ein doppelt so hoher Druck angewendet wurde wie im Beispiel 1.ίο was compacted in a mechanical press, whereby a density of the powder of only 75% of the theoretical density was achieved, although twice as high Pressure was applied as in Example 1.

Der erfindungsgemäß durch kaltisostatischen DruckAccording to the invention by cold isostatic pressure

r> hergestellte Strangprcßbolzen wurde dann in einen-, Vorwärmofen auf 900" C und schließlich in einer Induktionsspule auf 1240"C erhitzt, wonach der Strangpreßbolzcn zu einem nahtlosen Rohr stranggepreßt wurde. Das Rohr wurde im Wasserbad gekühltThe extruded billets produced were then Preheating oven to 900 "C and finally heated in an induction coil to 1240" C, after which the Strangpreßbolzcn was extruded into a seamless tube. The tube was cooled in a water bath

.'ο und der metallische Hüllenwerkstoff. z.B. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.'in einem Salpetersäurebad entfernt..'ο and the metallic shell material. e.g. steel with low carbon content. 'in a nitric acid bath removed.

Der vorgenannte zum Vergleich in einer mechanischen Presse hergestellte Strangpreßbolzen wurde aufThe aforementioned extrusion billet, produced for comparison in a mechanical press, was opened

r, gleiche Weise erhitzt und stranggepreßt. Nach der Entfernung des Hüllenwcrkstoffes war das Rohr unbrauchbar. Durch die beim Strangpressen entstandenen Falten ergaben sich nämlich Risse und andere Fühler, die eine Verwendung des Rohres ausschlössen.r, heated and extruded in the same way. After removing the shell material, the tube was unusable. Namely, the wrinkles formed during extrusion gave rise to cracks and others Sensors that preclude the use of the pipe.

IOIO

Example 2

Es wurde ein Strangpreßbolzcn zum Strangpressen eines Verbundrohres aus rostfreiem Stahl (18-8-Cr-Ni-Si: hl) und einem 25% Cr enthaltenden Stahl aufAn extrusion bolt was used to extrude a composite pipe made of stainless steel (18-8-Cr-Ni-Si: hl) and a steel containing 25% Cr

π folgende Weise hergestellt:π made in the following way:

In eine ringförmige Hülle aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehall (entsprechend dem Beispiel I) mit einem durchgehenden Mittelrohr als Innenniantel wurde ein dünnwandiges Rohr im halben AbslandIn an annular shell made of steel with low carbon content (according to Example I) with a continuous central pipe as an inner niantel was a thin-walled pipe in half of the Absland

•»o zwischen dem Außen- und. Innenniantel der Hülle eingelegt. In den äußeren Zwischenraum wurde unter gleichzeitiger Vibration ein sphärisches Pulver aus 25% Chrom enthaltendem Stahl mit hohen Gehalten an Silicium und Aluminium gefüllt. Der Teilchendurchmes-• »o between the outer and. Inner niantel of the cover inserted. A spherical powder of 25% was placed in the outer space with simultaneous vibration Chromium-containing steel filled with high contents of silicon and aluminum. The particle diameter

■ii scr des Pulvers betrug weniger als 0,6 mm. Es muß darauf hingewiesen werden, daß ein Strangpreßbolzen dieser Qualität nach üblichen, d. h. schmelzmelallurgischen Verfahren außerordentlich schwer herzustellen ist. Jedoch ist die beschriebene pulvermetallurgische Herstellung besonders geeignet und ergibt qualitativ gute Verbundrohre, was von großer industrieller Bedeutung ist.■ ii scr of the powder was less than 0.6 mm. It must it should be noted that an extrusion bolt of this quality according to conventional, i. H. smelting allurgical Process is extremely difficult to manufacture. However, the one described is powder metallurgical Production particularly suitable and results in good quality composite pipes, which is of great industrial Meaning is.

In den inneren Zwischenraum wurde unter gleichzeitiger Vibration sphärisches Pulver aus einem rostfreienIn the inner space was under simultaneous Vibration spherical powder from a stainless

■> Chrom-Nickel-Stahl (18% Cr und 8% Ni) mit einer Teilchengröße von weniger als 0,6 mm gefüllt. Nach Entfernung der Trennwand und nach der Evakuierung so'.vit nach dem Verschließen der Hülle wurde diese einem kaltisostatischen Druck von 5000 bar ausgesetzt und der gewünschte Strangpreßbolzen erhalten. Dieser wurde eruitzt und zu einem nahtlosen Rohr stranggepreßt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Der Hüllenwerkstoff wurde ebenfalls in einem Salpetersäurebad entfernt. Eine Untersuchung des Verbundrohres zeigte, daß das Gefüge vollständig dicht und gleichmäßig war. Im Übergangsgebiet der beiden Stähle war die Bindung ohne irgendwelche Fehlerstellen. Die fehlerfreie Herstellung eines solchen ' .rbundrohres ist bisher■> Chrome-nickel steel (18% Cr and 8% Ni) with a Particle size less than 0.6 mm filled. After removing the partition and after evacuation so'.vit after the casing was closed, it was exposed to a cold isostatic pressure of 5000 bar and obtained the desired extrusion billet. This was eruitzt and extruded into a seamless tube, as described in Example 1. The shell material was also in a nitric acid bath removed. An examination of the composite pipe showed that the structure was completely tight and uniform was. In the transition area between the two steels, the bond was without any flaws. The flawless Manufacture of such a '.rbundrohres is so far

praktisch nicht möglich ist.is practically impossible.

Example 3

Das gleiche Pulver und der gleiche rliilleiiwerkstotf wie im Beispiel 1 wurde nicht isostatisch kaltgepreßt, sondern direkt auf etwa 1200"C erwärmt und zu einem fertigen Rchr stranggepreßt. Das Ronr wies starke Oberflächenscha Jen auf, die auf das Knittern der Hülle zurückzuführen waren, was wiederum eine Folge der niedrigen Ausgangsdichte des Pulvers war. Der Versuch zeigt also, daß ein Verdichten des Strangpreßbolzens vor dem Strangpressen notwendig ist, um eine Faltenbildung der Hülle und damit das Auftreten von Oberflächenfehlern der Rohre zu vermeiden.The same powder and the same rliilleiiwerkotf As in Example 1, the cold isostatic pressing was not carried out, but was heated directly to about 1200 ° C. and turned into a finished rchr extruded. The Ronr had strong surface effects that were due to the wrinkling of the shell which was in turn a consequence of the low starting density of the powder. The attempt So shows that a compression of the extrusion is necessary prior to extrusion to a To avoid wrinkling of the envelope and thus the occurrence of surface defects in the pipes.

Beispiel 4
Von acht H'illen wurden vier mit Pulver aus rostfreiem Stahl mit unregelmäßiger Form der Teilchen (wasscrzersprühtcs Pulver) und vier mit Pulver aus rostfreiem Stahl und sphärischen Teilchen (durch Zerstäuben in Inertgas hergestelltes ΐ .ver) gefüllt. Die Hüllen wurden einem isostatischen Kaltpressen mittels eines Druckes zwischen 2000, 4000, 6000 und 8000 bar ausgesetzt. Die vier Hüllen, die mit Pulver mit unregelmäßiger Form der Teilchen gefüllt waren, wiesen starke Faltenbildung auf der Hüllcnflächc auf. Die Hüllen mit dem Pulver aus sphärischen Teilchen zeigten dagegen keine Fehlererscheinung.Example 4
H'illen of eight, four filled with stainless steel powder having an irregular shape of the particles (wasscrzersprühtcs powder) and four (manufactured by sputtering in an inert gas ΐ .ver) with stainless steel powder, and spherical particles. The casings were subjected to cold isostatic pressing using a pressure between 2000, 4000, 6000 and 8000 bar. The four shells filled with powder with irregularly shaped particles showed severe wrinkling on the shell surface. On the other hand, the shells with the powder of spherical particles showed no defect.

Diese BeispiHe zeigen, daß es notwendig ist, Pulver aus sphärischen Teilchen anzuwenden, das eine hohe Fülldichte ergibt, wenn man die Faltenbildung oder sonstige Fehler bei der Anwendung von isostatischen Kaltpressen mittels eines Druckes von mindestens 1500 bar vermeiden will.These examples show that it is necessary to use powder to apply from spherical particles, which gives a high filling density, if you look at the wrinkling or other errors in the application of cold isostatic pressing by means of a pressure of at least Wants to avoid 1500 bar.

Claims

iiiö ^ claims:

1. Extruding bolts for powder metallurgy Manufacture of tight, flawless pipes made of stainless steel, consisting of in a metallic Sheath enclosed inert gas atomized. at least for the most part spherical " compacted steel powder, characterized in that a gas-tight sealed, ring-shaped, thin-walled ductile shell consisting of an outer and an inner shell Metal has a wall thickness of 0.1 to 5 mm, but not more than 5% of the outer diameter of the shell and with steel powder with a particle diameter of less than 1 mm and one cold isostatic generated density of at least 80% of the theoretical density is filled.

2. Extruded bolt according to claim 1, characterized in that the shell has a wall thickness of 0.2 to 3 mm.

3. Extruded bolt according to claim 1 or 2, characterized in that the steel powder has a Has particle diameter of less than 0.6 mm.

4. Extrusion bolt according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is used for Manufacture of composite pipes from two or more, preferably concentric. Areas from compacted Powders of various quality consists.

5. Extruded billets according to a <.iii of claims 1 up to 4, characterized by a cover made of high-quality surface-coating material, which remains on the extrusion as surface plating.