DE2705052A1 - Nach dem pulvermetallurgieverfahren hergestellter, stickstoff enthaltender schnelldrehstahl - Google Patents

Nach dem pulvermetallurgieverfahren hergestellter, stickstoff enthaltender schnelldrehstahl

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DE2705052A1
DE2705052A1 DE19772705052 DE2705052A DE2705052A1 DE 2705052 A1 DE2705052 A1 DE 2705052A1 DE 19772705052 DE19772705052 DE 19772705052 DE 2705052 A DE2705052 A DE 2705052A DE 2705052 A1 DE2705052 A1 DE 2705052A1
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Masaru Ishii
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Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl, sie betrifft insbesondere einen nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten, Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstahl, bei dem die Gehalte an C, N und V in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt sind, um seine Dauerschneideeigenschaften zu verbessern.
Es ist bekannt, daß die Eigenschaften von Schnelldrehstählen, die Legierungselemente, wie Cr, W und V, enthalten, dadurch verbessert werden können, daß man Stickstoff in die Stähle einarbeitet (vgl. z. B. Kobe Steel Technical Bulletin, R & D, Band 24, Nr. 3, Seiten 11 bis 15, und japanische Offenlegungsschriften Nr. 78606/74, 49109/75 und 49156/75). Durch eine Nitrierungsbehandlung wird ein Nitrid des Typs MX oder M,X (worin M für ein Legierungselement und X für Kohlenstoff oder Stickstoff
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stehen) gebildet und dieses Nitrid ist beständiger als ein Carbid vom Typ MC oder MßC. Dementsprechend wird der geeignete Abschrecktemperaturbereich erweitert und die Steuerung (Kontrolle) der Wärmebehandlung kann dadurch erleichtert werden. Außerdem werden die Temperhärtungseigenschaften (Anlaßhärtungseigenschaften) verbessert und es kann eine feine austenitische Kristallstruktur erzielt werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Ferner kann die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) der Stähle verbessert werden. Es wird angenommen, daß aufgrund dieser Effekte die Eigenschaften dieser Schnelldrehstähle verbessert werden können durch Einarbeitung von Stickstoff in die Stähle.
Die meisten konventionellen, Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstähle wurden bisher nach dem Schmelzverfahren hergestellt. Bei der Anwendung des Schmelzverfahrens zur Herstellung von Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen müssen komplizierte Verfahrensstufen durchgeführt werden, wie z. B. das Aufschmelzen des Stahls/in einer Hochdruck-Stickstoffatomosphäre oder das Einbringen eines Nitrils in den geschmolzenen Stahl. Bei dem Schmelzverfahren ist es außerdem unmöglich, die Eigenschaften auf die gewünschten Werte zu verbessern, weil die Stickstoffmenge, die in den Stahl eingearbeitet werden kann, gering ist, und weil es schwierig ist, ein feines Carbonitrid zu bilden und es gleichmäßig innerhalb des Stahls zu verteilen.
Als eine Möglichkeit zur Überwindung der Nachteile oder Beschränkungen, die dem Schmelzverfahren anhaften, wurden kürzlich Verfahren zur Herstellung von Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen nach dem Pulvermetallurgieverfahren oder nach dem Pulverschmiedeverfahren vorgeschlagen. Bei diesen
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Verfahren kann unter Ausnutzung der Tatsache, daß Pulver eine große spezifische Oberfläche (Oberflächengröße/Volumen) hat, und unter Ausnutzung der Tatsache, daß ein Pulversinterkörper eine poröse Struktur aufweist, eine beliebige Menge Stickstoff in den Stahl eingearbeitet werden auf einfache Weise, z. B. durch vorherige Zugabe von Stickstoff zu dem Ausgangspulver oder durch Einteilung der Erwärmungstemperatur, der Erwärmungsdauer oder des Stickstoffpartialdruckes in der Behandlungsatmosphäre bei der Sinterung. Es war zu erwarten, daß bei diesen Verfahren der Stickstoff fein und gleichmäßig innerhalb der Stähle verteilt wird.
Bei den konventionellen, Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen, die nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellt worden sind, ist die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) jedoch nicht so stark verbessert, wie dies zu erwarten gewesen wäre. Die Bearbeitbarkeit bzw. Zerspanbarkeit wird eher verschlechtert durch Einarbeitung von Stickstoff in die Stähle. Es wird daher häufig die Auffassung vertreten, daß der Wert von Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen, die nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellt worden sind, fraglich ist. Einige Stickstoff enthaltende, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellte Schnelldrehstähle, die seit kurzem praktisch verwendet werden, weisen jedoch eine gute Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) in Kombination mit einer guten Verschleißfestigkeit auf. Der Grund dafür konnte bisher nicht ermittelt werden. Insbesondere konnte nicht aufgeklärt werden, welche Beziehung zwischen den Mengen der Legierungselemente, die dem Stahl eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) verleihen, und der Menge der Stickstoffanreicherung besteht. Deshalb sind die
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Arten von mit Stickstoff angereicherten Stählen für die Herstellung von Schnelldrehstählen nach dem Pulvermetallurgieverfahren, die verwendbar sind, drastisch beschränkt. So ist beispielsweise im Kobe Steel Technical Bulletin R + D, Band 24, Nr. 3, Seiten 10, angegeben, daß dann, wenn Schnelldrehstählen vom Mo-Typ (JIS SKH 9 und modifiziertes JIS SKH 55) nach dem Pulvermetallurgieverfahren 0,4 bis 0,5 % Stickstoff zugesetzt werden, die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) von intermittierenden Schneidwerkzeugen,wie Ritzelschneider und "Fräse , deutlich verbessert wird*
über Schneidetestergebnisse, bei denen ein kontinuierliches Schneidwerkzeug, wie z. B. ein Bohrer (eine Bohrerspitze) oder ein Meißel (ein 1-Spitzen-Werkzeug) aus einem Stickstoff enthaltenden, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl als Schneidvorrichtung verwendet wird, wird selten berichtet. Die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) eines kontinuierlichen Schneidwerkzeuges steht in engem Zusammenhang mit der Verschleißfestigkeit und Wärmebeständigkeit des Werkzeuges. Es ist dlgernein bekannt, daß die Erhöhung der Mengen von Carbid-bildenden Elementen, wie V, W und Mo,vorteilhaft ist in bezug auf die Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Stähle durch Erhöhung des Gehaltes an Carbiden und durch Verfestigung der Matrix der Stahlstruktur. Es ist auch bekannt, daß eine Erhöhung des Co-Gehaltes vorteilhaft ist in bezug auf die Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Stahls. Was die Verschleißfestigkeit anbetrifft, so kann mit dem härtesten Carbid MC die Verschleißfestigkeit des Stahls auf wirksame Weise verbessert werden. In diesem Sinne steht auch der V-Gehalt in engem Zusammenhang mit der Verschleißfestigkeit, da V ein Legierungselement darstellt, das Carbide dieses Typs
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bildet. Bei den praktisch verwendeten Schnelldrehstählen enthalten jedoch die höchstlegierten Stähle höchstens 5 % V. Wenn noch mehr V eingearbeitet werden soll, wird, dadurch die Bearbeitbarkeit des Stahls, wie z. B. die Schmiedbarkeit, die mechanische Bearbeitbarkeit oder die Schleifbarkeit, beeinträchtigt. Unter diesen Umständen ist die Entwicklung eines nach einem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahles, mit dem die oben genannten Nachteile gelöst werden können, seit langem erwünscht (vgl. "Tetsu To Hagane", Band 65 (1975) Nr. 11, Seite 2629).
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die bei den konventionellen, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten, Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen auftretenden Probleme zu lösen. Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Stickstoff enthaltenden, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl zu schaffen, der ausgezeichnete Dauerschneideeigenschaften (kontiniJer liehe Schneideeigenschaften) aufweist. Ziel der Erfindung ist es außerdem, einen Stickstoff enthaltenden, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl zu schaffen, der eine lange Gebrauchsdauer (Lebensdauer) hat.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung, mit der die oben genannten und andere Ziele erreicht werden können, einen Stickstoff enthaltenden, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er mindestens 0,40% N, 3,0 bis 15 % V, C in einer Menge, die der Bedingung 1,0 + 0,2 V (%) £(C+N)=1,5 + 0,2 V (%) genügt. mindestens ein Element , das ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus bis zu 15 %
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Cr, bis zu lpJtMo, bis zu 20 % W und bis zu 15 % Co,und als Rest Elsen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstahl der vorstehend angegebenen Zusammensetzung, der C In einer Menge enthält, die der Bedingung 1,1 + 0,2 V (%)=(C+N)=1,5+O,2V(%) genügt.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstahl der vorstehend angegebenen Zusammens£zung, der mindestens ein Element enthält, das ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus bis zu 2 % Zr, bis zu 5 % Nb und bis zu 1 % B.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeilen:
Fig. 1 ein Diagramm, welches den Vergleich zwischen der
Schneidestandzeit von nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Stählen und nach dem Schmelzverfahren hergestellten Stählen er läuter J;;
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C+N)-Gehalt der Schnelldrehstähle vom JIS SRH 10-Typ und der Schneidestandzeit erläutert;
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (Ch-N)-Gehalt von Schnelldrehstählen vom JIS SRH 57-Typ und der Schneidestandzeit erläutert;
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Fig. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C4N)-Gehalt von Schnelldrehstählen, die etwa 12 % V enthalten, und der Schneidestandzeit erläutert;
Fig. 5 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C+N)-Gehalt von Schnelldrehstählen voraJIS SKH 9-Typ und der Schneidestandzeit erläutert;
Fig. 6 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C+N)-Gehalt von Schnelldrehstählen vom JIS SKH 10-Typ und der Schneidestandzeit erläutert;
Fig. 7 ein Diagramm, welchesdie Beziehung zwischen dem (C+N)-Gehalt von Schnelldrehstählen vom JIS SKH 57-Typ und der Schneidestandzeit erläutert; und
Fig. 8 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C+N)-Gehalt eines Stickstoftfenthaltenden Schnelldrehstahls, der etwa 12 % V enthält, und der Schneidestandzeit bei hoher Schneidegeschwindigkeit erläutert .
Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen, Stickstoff enthaltenden, nach demPulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstähle unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Ein typisches Beispiel für ein bisher für die Herstellung von Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen nach dem Pulvermetallurgieverfahren verwendetes Stahlpulver ist ein Pulver eines Stahls, der dem Typ JIS SKH 10 entspricht (der
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enthält bzw. besteht aus 1,5 % C, 4,0 % Cr1 5,7 % Co, 11,8 % W, 4,5 % V, Rest Eisen). In diesen Stahl wurde Stickstoff eingearbeitet und es wurden Schnelldrehstähle mit verschiedenem Stickstoffgehalt hergestellt. Bei diesen Schneildrehstählen wurde der Einfluß des Stickstoffgehaltes auf die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) untersucht und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 1 dargestellt.
Wie aus den in der Fig.l dargestellten Ergebnissen hervorgeht, ist die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) deutlich verbessert, wenn der Stickstoffgehalt mindestens 0,40 Z beträgt, und es wird ein maximaler Wert erhalten, wenn der Stickstoffgehalt etwa 0,6 % beträgt, und wenn der Stickstoffgehalt mehr als 0,9 X beträgt, ist die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) verschlechtert. Im Falle eines Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstahls, der 1,45 % C und 0,05 % N enthielt und nach den Schmelzverfahren hergestellt worden war, war die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) nicht so gut.
Kohlenstoff, der ein wesentliches Element für Schnelldrehstähle ist, hat generelle Eigenschaften, die, denjenigen des Stickstoffs, der ein Zusatzelement (Wahlkomponente) ist, ganz ähnlich sind. Jedes dieser Elemente hat eine sehr kleine Atomzahl von 6 oder 7 und stellt ein Atom vom interstitiellen Typ dar, welches die Neigung hat, leicht eine Legierungsverbindung zu bilden. Es mußte daher als vernünftig erscheinen, den Stickstoffgehalt in Kombination mit dem Kohlenstoffgehalt einzustellen oder zu regulieren, beispielsweise auf der Basis von Faktoren, wie dem (C+N)-Gehalt unabhängig von dem Kohlenstoffgehalt. Darüberhinaus ist es erwünscht, den Stick-
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stoffgehalt in Schnelldrehstählen zu regulieren oder einzustellen nach gebührender Berücksichtigung der Gehalte der Elemente, von denen bekannt ist, daß sie zusammen mit C und N Carbide bilden können, wie insbesondere Vanadin.
Im Hinblickaif die vorstehenden Ausführungen wurden,wie in den weiter unten folgenden Beispielen erläutert, Stahlpulver entsprechend dem Typ JIS SKH 10 oder 57 mit verschiedenem Stickstoffgehalt hergestellt und in diese Stahlpulver wurde Stickstoff in einer Menge von mindestens 0,40 X eingearbeitet, die für die Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) der Stähle erforderlich war. Dann wurden aus diesen Pulvern nach dem Pulvermetallurgieverfahren Schnelldrehstähle hergestellt und sie wurden im Hinblick auf die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) getestet und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig 2 bis 5 dargestellt.
Die Fig. 2 erläutert die Ergebnisse, die bei Stählen entsprechend dem Typ JIS SKH 10 mit 4,45 bis 4,53 XV erhalten wurden. Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß dann, wenn der (C + N)-Gehalt 1,9 bis 2,4 1 beträgt,die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) deutlich verbessert ist. In einem Stickstoff enthaltenden, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl, der dem Typ JIS SKH 10 entspricht, liegt ein geeigneter Bereich für den (C+N)-Gehalt zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) bei 1,9 bis 2,4 X.
Die Fig. 3 erläutert die Ergebnisse, die mit Stählen entsprechend dem Typ JIS SKH 57 mit 3,52 bis 3,53 X V erhalten wurden. Aus der Fig. 3 geht hervor, daß ein geeigneter Bereich für den
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(C+N)-Gehalt bei 1,7 bis 2,2 X liegt.
Die Fig. 4 erläutert die Ergebnisse, die bei Stählen mit einem erhöhten V-Gehalt, nämlich bei Stählen mit 4 X Cr, 3,5 X Mo, 10 X W und 12 X V, erhalten wurden. In diesem Falle liegt ein geeigneter Bereich für den (C+N)-Gehalt bei 3,4 bis 3,9 X.
Wenn die oben genannten experimentieIlen Ergebnisse, die bei verschiedenen, nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstählen erhalten wurden, gemeinsam hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt der (C+N)-und V-Gehalte betrachtet werden, so zeigt sich, daß zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) des Stahls die folgende Bedingung erfüllt sein muß:
1,0 + 0,2 V (X) £ (C 4. N) - 1,5 + 0,2 V (X)
Bei dieser Bedingung nimmt dann, wenn der V-Gehalt 15 X übersteigt, die Zähigkeit in der Regel drastisch ab, weil ein Carbonitrid vom Vanadin-Typ vergröbert wird, und in einem solchen Falle ist die oben angegebene Bedingung, welche einen für die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) geeigneten Bereich für den (C+N)-Gehalt definiert, nicht erlält. Wenn außerdem der Vanadin-Gehalt mehr als 15 X beträgt, werden die Schleif- und Schmiedeeigenschaften sehr wesentlich verschlechtert, weil ein Carbonitrid vom Vanadin-Typ vergröbert wird. Wenn der Vanadingehalt unterhalb 3,0 X liegt, kann eine wesentliche Änderung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) unabhängig von dem (C+N)-Gehalt nicht beobachtet werden, wie die Fig. 5 zeigt, welche die
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Bearbeitbarkeits-Testergebnisse für einen Stahl vom JIS SKH 9-Typ mit 1,95 bis 2,00 % V erläutert. Der V-Gehalt muß deshalb mindestens 3,0 % betragen. Es wird keine wesentliche Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) erzielt, wenn der Stickstoffgehalt unterhalb 0,40 % liegt. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß der Stickstoffgehalt mindestens 0,45 % beträgt.
Wie aus den vorstehenden experimentiellen Ergebnissen hervorgeht, ändert sich die oben angegebene Beziehung (Bedingung), nämlich der geeignete Bereich für den (C+N)-Gehalt, in den verschiedenen Schnelldrehstählen mit verschiedenem Gehalt an Metallen, wie Cr, Mo, W und Co, nicht. Im allgemeinen wird Schnelldrehstählen Cr in einer Menge von bis zu 15 %, Mo in einer Menge von bis zu 10 X1 W in einer Menge von bis zu 20 % und Co in einer Menge von bis zu 15 % zugesetzt. Außerdem können, je nach Erfordernis, bis zu 2 % Zr, bis zu 5 % Nb und bis zu 1 % B zugesetzt werden.
Die Funktion der Zusatzelemente (Wahlkomponenten) wird nachfolgend näher erläutert. W stellt ein wichtiges Element dar, welches Schnelldrehstählen die erforderlichen Eigenschaften verleiht. Es verbindet sich mit C, N und Fe unter Bildung eines Nitrids vom M,-X-1Jpuri löst sich in der Matrix unter Verbesserung der Temperhärtungseigenschaften (Anlaßhärtungseigenschaften) und der Hochtemperaturhärte und verbessert damit die Verschleißfestigkeit. W trägt daher in einem großen Ausmaße zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) des Stahls bei. Wenn jedoch der W-Gehalt 20 % übersteigt, wird dadurch keine wesentliche Erhöhung dieser Effekte er-
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zielt. Deshalb wird erfindungsgemäß W in einer Menge von bis zu 20 % eingearbeitet. Mo Übt in Schnelldrehstählen ähnliche Effekte aus wie W, Mo unterscheidet sich jedoch von W dadurch, daß es das Wachstum des Kristallkorns hemmt und die Zähigkeit nicht stark herabsetzt. Wenn der Mo-Gehalt 10 % übersteigt, werden diese Effekte jedoch im wesentlichen nicht erreicht, sondern die Warmverarbeitbarkeit wird verschlechtert. Daher wird Mo in einer Menge von bis zu 10 % eingearbeitet. Cr ist in der Matrix und in Carbonitriden vorhanden und verbessert die Abschreckeigenschaften und die Temperhärtungseigenschaften sowie die Hochtemperaturhärte. Wenn jedoch der Cr-Gehalt 15 % übersteigt, wird der Gehalt an restlichem Austenit drastisch erhöht. Daher wird Cr in einer Menge von bis zu 15 % eingearbeitet. Wenn Co in Kombination mit W, Mo, V und dgl. verwendet wird, verbessert es auf wirksame Weise die Hochtemparaturhärte und es stellt ein wichtiges Zusatzelement für einen Werkzeugstahl für harte Schneidematerialien dar. Wenn jedoch der Co-Gehalt 15 % übersteigt, werden die Abschreckeigenschaften und die Warmverarbeitbarkeit schlechter. Co wird daher in einer Menge von bis zu 15 % eingearbeitet. Unter den Verunreinigungen ist Al nicht bevorzugt. Der Grund dafür ist der, daß Al in Form von Ά1Ν vorliegt, welches die Effekte des N vermindert. Daher muß der Al-Gehalt auf einen Wert unter 0,4 % gedrückt werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Beispiel 1
Mit Gas zerstäubte StaHfculrardss TJps JIS SKH 10 mit verschiedenem Kohlenstoffgehalt wurden in Flußstahlbehälter eingefüllt, einer Entgasungsbehandlung und einer Nitrierungsbehandlung unterworfen und anschließend mit einer isostatischen Warmpresse druckverformt (Wärmebehandlung). Die Herstellungsbedingungen und die Tests zur Bestimmung der Bearbeitbarkeit (Jferspanbarkeit) werden nachfolgend näher erläutert. Zum Ver-
gleich wurde ein Stahlprodukt, das hergestellt worden war durch Wärmebehandlung eines nach dem Schmelz verfahr en hergestellten Stahls, auf entsprechende Weise getestet und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.
(1) Herstellungsbedingungen
(a) Chemische Zusammensetzung und Korngröße des Ausgangspulvers:
Die verwendeten Ausgangspulver sind/in der folgenden Tabelle I angegeben.
(b) Nitrierungsbehandlung:
Die Nitrierungsbehandlung wurde zwei/ Stunden lang bei 1150 C in einer Stickstoffatomosphäre durchgeführt. Der Atmosphärendruck wurde in geeigneter Weise gesteuert (kontrolliert), um den Stickstoffgehalt in dem Stahlprodukt einzustellen.
(c) isostatische Warnpressenbehandlung:
Härtung: drei Minuten bei 12000C (Abschreckung mit öl) Temperung: 1,5 Std.lang bei 560 C und 2 bis 4 χ wieder· holt. Im Falle des nach dem Schmelzverfahren herge-
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gestellten Vergleichsstahls wurde die Abschreckung mit öl 3 Minuten lang bei 12OO°C durchgeführt und die Temperung wurde 1,5 Stunden lang bei 560 C zweimal wiederholt.
(2) Testbedingungen
(a) Bearbeitbarkeitstest:
Schneidegeschwindigkeit: 30 m/min Schneidetiefe: 1,5 mm
Zuführungsgeschwindigkeit: 0,2 mm/ Umdrehung Sehneideöl: nicht verwendet Form des Werkzeugs: 0°, 15°, 6°, 6°, 15°, 15? 1° bearbeitetes Material: JIS SCM 4 (abgeschreckt und
getempert) HB 300 bis 350
Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 2 dargestellt, wie aus den in Fig. 2 dargestellten Ergebnissen hervorgeht, muß in Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen, die etwa 4,5 % Vanadin enthalten und nach dem Pulvermetallurgieverfahren ' hergestellt worden sind, zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) der Stickstoffgehalt mindestens 0,40 % betragen und ein geeigneter (C+N)-Gehalt liegt innerhalb des Bereiches von 1,9 bis 2,4 %. Selbst dann, wenn der (C+N)-Gehalt 1,9 bis 2,4 % beträgt, ist keine wesentliche Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) zu beobachten, wenn der Stickstoffgehalt nur 0,2 % beträgt.
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Beispiel 2
Als Ausgangspulver wurden zerstäubte Stahlpulver des Typs JIS SKH 57 mit verschiedenem Kohlenstoffgehalt, wie sie in der folgenden Tabelle II angegeben sind, verwendet und sie wurden nach dem Pulvermetallurgieverfahren auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben zu Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen verarbeitet. Die Bearbeitbarkeit (ferspanbarkeit) wurde getestet und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 3 dargestellt. Wie aus den in der Fig. 3 dargestellten Ergebnissen hervorgeht, liegt ein fc+N)-Gehalt, der die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) auf wirksame Weise verbessert, innerhalb des Bereiches von 1,7 bis 2,2 %.
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Tabelle II
Art des
Stahls Zusammensetzung (%) Korngröße
. C Si Mn P S Cr Mo W V Co 0 N
E (1.356 C) 1.32 Ο.16 0.21 0.01 0.02 4.05 3.61 10.5 3.52 10.2 0.030 0.030 <O,6Omm(<28mesh)
F (1.0* C) 1.03 0.20 Ο.28 0.02 0.02 4.θ8 3-56 9.8 3·5Ο 10.6 0.028 0.025 "
Q (0.7* C) 0.71 0.18 O.3O 0.01 0.02 3.95 3.55 10.3 3.53 9.9 Ο.Ο35 Ο.Ο23
Beispiel 3
Mit Gas zerstäubte Stahlpulver mit etwa 12 % Vanadin und verschiedenem Kohlenstoffgehalt, wie sie In der nachstehenden Tabelle III angegeben sind, wurden als Ausgangsmaterialien verwendet und sie wurden nach dem Pulvermetallurgieverfahren auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben zu Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen verarbeitet. Die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) wurde getestet und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 4 dargestellt, wie aus der Fig. 4 hervorgeht, liegt ein geeigneter (C+N)-Gehalt, der die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) auf wirksame Weise verbessert, innerhalb des Bereiches von 3,4 bis 3,9 %.
Entsprechend den in den obigen Beispielen 1 bis 3, bei denen die Schneidegeschwindigkeit 30 m/min betrug, erhaltenen Ergebnisse muß der Gehalt an C, N und V den folgenden Bedingungen genügen:
N- 0,40 % (vorzugsweise N *· 0,45 %)
3,0 % * V S 15 % und 1,0 + 0,2 V (%) έ (c + N) - 1,5 +0,2V(%)
wodurch eine ausgezeichnete VerarbeItbarkeit (Zerspanbarkeit), insbesondere eine ausgezeichnete Schneidestandzeit, erhalten wird.
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Tabelle III
Art des Stahls Zusammensetzung (%) Korngröße
C Si * P S Cr Mo W V ON H (3.C* C) 2.98 0.15 0.28 0.01 0.02 <f.O5 3,59 10Λ 12.0 0.038 0.15 ^0,55 (<30mesh)
(2.5* C) 2.50 0.29 0.31 0.01 0.02 4.01 3.56 10.3 12.2 O.OVl 0.16
J (2.« C) 2.01 0.29 0.30 0.01 0.02 k.Ok 3.6I 9.8 12.3 O.O36 O.I8 ··
^j ο cn ο cn
^Nachfolgend werden weitere Beispiele beschrieben, in denen die Schneidgeschwindigkeit 40 m/min betrug.
Beispiel 4
Durch Gas zerstäubte Stahlpulver des Tpys JIS SKH 10, wie sie in der Tabelle I angegeben sind, wurden als Ausgangspulver verwendet und sie wurden nach dem Pulvermetallurgieverfahren auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben zu Stickstoff enthafcenden Schnelldrehstählen verarbeitet, wobei diesmal jedoch die Schneidegeschwindigkeit eine andere war. Die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) wurde getestet und dabei wurden die in der Fig. 6 dargestellten Ergebnisse erhalten. Wie aus der Fig. 6 hervorgeht, liegt ein geeigneter (C+N)-Gehalt, der die Bearbeitbarleit (Zerspanbarkeit) auf wirksame Weise verbessert, innerhalb des Bereiches von 1,9 bis 2,4 %, vorzugsweise bei 2,0 bis 2,4 %.
Beispiel 5
Durch Gas zerstäubte Stahlpulver des Typs JIS SKH 57, wie sie in der Tabelle II angegeben sind, wurden als Ausgangspulver verwendet und sie wurden nach dem Pulvermetallurgieverfahren auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben zu Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen verarbeitet, wobei diesmal jedoch die Schneidegeschwindigkeit eine andere war. Die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) wurde getestet und es wurden die in Fig. 7 dargestellten Ergebnisse erhalten. Wie aus der Fig. 7hervorgeht, liegt ein geeigneter (C+N)-Gehalt zur wirksamen Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) bei 1,7 bis 2,2 %, vorzugsweise bei 1,8 bis 2,2 %.
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Beispiel 6
Durch Gas zerstäubte Stahlpulver mit etwa 12 % Vanadin, wie sie in der Tabelle III angegeben worden sind, wurden als Ausgangspulver verwendet und sie wurden nach dem Pulvermetallurgieverfahren auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben zu Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstählen verarbeitet, wobei diesmal jedoch die Schneidegeschwindigkeit eine andere war. Die Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) wurde getestet und es wurden die in der Fig. 8 dargestellten Ergebnisse erhalten. Wie aus der Fig. 8 hervorgeht, liegt ein geeigneter (C + N)-Gehalt für die wirksame Verbesserung der Bearbeitbarkeit (Zerspanbarkeit) bei 3,4 bis 4,0 %, vorzugsweise bei 3,5 bis 3,9 %.
Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, kann in dem Stickstoff enthalt enden,nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellten Schnelldrehstahl der Erfindung eine ausgezeichnete Bearbeitbar ld. t (Zerspanbarkeit), insbesondere eine ausgezeichnete Schneidestandzeit7 erzielt werden, in-dem man den Gehalt an C, N und V so einstellt und kontrolliert (steuert), daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
N » 0,40%, vorzugsweise N^O,45 % 3,0 % * V = 15 % und 1,0 + 0,2 V (%) ^ (C+N) * 1,5 + 0,2 V (%),
vorzugsweise 1,1 + 0,2 V (%) - (C+N) = 1,5 + 0,2 V (%).
Außerdem enthält dieser Stahl mindestens ein Element, das ausgewählt wird aus einer Gruppe, die besteht aus bis zu 15 %
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Cr, bis zu 10 % Mo, bis zu 20 % W und bis zu 15 % Co, Rest Eisen und Verunreinigungen. Ferner kann dieser Stahl, je nach Bedarf, bis zu 2 % Zr, bis zu 5 % Nb und bis zu 1 % B enthalten.
Patentansprüche: 709833/0637

Claims (4)

Patentansprüche
1. Nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellter, Stickstoffitenthaltender Schnelldrehstahl, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus oder enthält mindestens 0,40 % N, 3,0 bis 15 % V, C in einer Menge, die der Bedingung 1,0 + 0,2 V (X) - (C+N) = 1,5 + 0,2 V (%) genügt, mindestens ein Element, das ausgewählt wird aus einer Gruppe, die besteht aus bis zu 15 % Cr, bis zu 10 % Mo, bis zu 20 % W und bis zu 15 % Co, Rest Eisen und Verunreinigungen.
2. Schnelldrehstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er C in einer Menge enthält, die der Bedingung 1,1 + 0,2 V (%) * (C+N) = 1,5 + 0,2 V (%) genügt.
3. Schnelldrehstahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein N-Gehalt mindestens 0,45 % beträgt.
4. Schnelldrehstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein Element enthält, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus bis zu 2 % Zr, bis zu 5 % Nb und bis zu 1 % B.
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709833/0637
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