DE2722972C2

DE2722972C2 - Nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellter, Stickstoff enthaltender Schnelldrehstahl

Info

Publication number: DE2722972C2
Application number: DE2722972A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Ono Fujimoto; Katuhiko Kobe Honma; Nobuyasu Kawai; Hiroshi Kobe Takigawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1982-10-07
Also published as: JPS5754540B2; SE7705816L; SE439022B; DE2722972A1; US4140527A; JPS52141406A; GB1583878A

Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem Pulvermetallurgieverfahren ' ^gestellten, Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstahl, der mindestens 0,40% Stickstoff, 1,6 bis 15% Vanadin, mindestens eines der Elemente Chrom, Molybdän, Wolfram und Kobalt In einer Menge von bis zu 15% Chrom, bis zu 10% Molybüan, bis zu 20% Wolfram und/oder bis zu 15% Kobalt, sowie Silicium und Mangan ίη üblichen Mengen und als Rest Elsen mit üblichen Verunreinigungen enthält und insbesondere für die Herstellung von Werkzeugen mit einer hohen Verschleißfestigkeit und einer hohen Kerbschlagzähigkeit verwendet werden kann.

In dem Patent 26 58 813 Ist ein nach dem Pulvermetfllurgleverfahren hergestellter, Stickstoff enthaltender Schnelldrehstahl beschrieben, der mindestens 0,40% Stickstoff, 1,6 bis 15% Vanadin, mindestens eines der Elemente Chrom, Molybdän, Wolfram und Kobalt In einer Menge von bis zu 15% Chrom, bis zu 10% Molybdän, bis zu 20% Wolfram und/oder bis zu 15% Kobalt, Silicium und Mangan In üblichen Mengen sowie neben Elsen als Rest mit üblichen Verunreinigungen Kohl· istoff In einer solchen Menge enthält, daß sein Gehalt cer Beziehung genügt:

0,5 + 0,2 V (%) 5 (C +N) < 0,8 + 0,2 V (%)

Dieser Schnelldrehstahl hat gegenüber den bekannten Schnelldrehstählen, wie In dem Patent 26 58 813 angegeben, nicht nur eine gute Schneidestandzeit, sondern gleichzeitig auch gute Wärmebehandiungs- und mechanische Eigenschaften, Insbesondere eine geringe Dimensionsänderung bei der Wärmebehandlung und eine hohe Biegefestigkeit.

Es hat sich nun gezeigt, daß Schnclldrehstähle. die als Werkstoff für die Herstellung von Werkzeugen. Insbesondere solchen, die für den Tieftemperatur- und Hochtemperaturbetrleb bestimmt sind, nicht nur eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, sondern gleichzeitig auch eine ausgezeichnete Kerbschiagzahlgkcil aufweiser, müs-Aufgabe der hler beschriebenen Erfindung war es daher, die In dem Patent 26 58 813 beschriebenen, nach dem Pulvermetallurgleverfahren hergestellten. Stickstoff enthaltenden Schnelldrehstähle dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie nicht nur eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, sondern gleichzeitig auch eine ausgezeichnete Kerbschlagzähigkeit aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst werden kann, daß bei pulvermetallurgisch hergestellten Schnelldrehstkalen mit der in dem Patent 26 58 813 angegebenen Zusammensetzung der Kohlenstoffgehalt auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß er der Beziehung genügt:

0,2 + 0,2 V (%) < (C+ N) < 0,5 + 0,2 V (%).

η Ein solcher Schnelldrehstahl weist nicht nur eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, sondern gleichzeitig auch eine ausgezeichnete Kerbschlagzähigkeit auf und kann als Werkstoff nicht nur für die Herstellung von Schneidewerkzeugen, sondern auch von solchen Arbeltswerkzeugen verwendet werden, die für den Tieftemperatur- und Hochtemperaturbetrieb bestimmt sind. Der erfirtduRgsgemäße Schneüdrehstah! wird daher nachstehend gelegentlich auch als »PM-Werkzeugstahl« bezeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung enthält der erfindungsgemäße Schneildrehstahl (Werkzeugstahl) mindestens 0,45% Stickstoff.

Gemäß einer weKiren bevorzugten Ausgestaltung enthält der erfindungsgemäße Schneüdrehstahl außerdem noch mindestens ein Element aus der Gruppe bis zu 3% Nickel, bis zu 1% Mangan und bis zu 1% Silicium.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält der erfindungsgemäße Schnelldrehstah! zusätzlich noch mindestens ein weiteres Element, das ausgewählt aus der Gruppe bis zu 2% Zirkonium, bis zu 5% Niob und bis zu 1% Bor.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die belllegenden Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigen:

Flg. 1 ein Diagramm, welches di- Beziehung zwischen dem Stickstoffgehalt und den Eigenschaften von etwa 0,5% C enthaltenden JIS SKH 9-Stählen zeigt;

Flg. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C + N)-Gehalt und den Eigenschaften von 0,1 bis 0,7% C enthaltenden JIS SKH 9-Stählen zeigt;

Flg. 3 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C + N)-Gehalt und den Eigenschaften von 0,3 bis 0,9% C enthaltenden Stählen zeigt;

Flg. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem (C + N)-Gehait und den Eigenschaften von 1,7 bis 2,5% C enthaltenden Stählen zeigt;

Flg. 5 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Hern (C + N)-Gehalt und den Eigenschaften von 0,2 bis 0,9% C enthaltenden Stählen zeigt;

Flg. 6a eine Photographle, welche die MikroStruktur des nach dem Pulvermetallurgleverfahren hergestellten Stahls zeigt; und

Flg. 6 b eine Photographle, welche die MikroStruktur des nach dem Schmelzverfabren hergestellten Stahls zeigt.

Schnelldrehstähle zeichnen sich aus durch eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, well sie große Mengen an Molybdän. Wolfram und Vanadin enthalten, die mehr als Elsen carbldblldende Elemente darstellen. Außerdem weisen sie eine gute Kerbschlagzähigkeit auf. so daß sie üblicherweise In erster I.InIe für die Herstellung von Schnei· dewcrkzeugen verwendet werden.

Vom Standpunkt Ihrer Gesamteigenschaften, wie z. B, Ihrer Verschleißfestigkeit, Wärmebeständigkeit, Druckbeständlgkelt und Kerbschlagzählgkelt, aus betrachtet, sind die Schnelldrehstähle anderen Werkzeugmaterialien, wie z. B. Tieftemperatur- und Hochtemperatur-Werkzeugmaterlallen, überlegen, und sie werden daher nicht nur für Schneidewerkzeuge, sondern auch für Arbeltswerkzeuge für den Tieftemperatur- und den Hochtemperaturbetrieb verwendet.

Zu diesem Zv:ecke Ist es jedoch erforderlich. Ihre Kerbschlagzählgkeltseigenschaften zu verbessern, ohne Ihre Verschleißfestigkeit zu beeinträchtigen. Um dies zu erreichen, wird häufig eine Wärmebehandlung, z. B. eine Tieftemperaturhärtung, angewendet. Auch die Herabsetzung Ihres Kohlenstoffgehaltes Ist vorteilhaft für die Verbesserung Ihrer Kerbschlagzählgkeltselgenschaften. Dadurch wird jedoch Ihre Verschleißfestigkeit In nachteiliger Welse beeinflußt.

Es wurden daher die nachstehend beschriebenen Versuche durchgeführt, um als Werkzeugstähle verwendbare Schnelldrehstähle zu entwickeln, die sowohl eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit als auch ausgezeichnete Kerbschlagzählgkeltselgenschaften aufweisen.

Zu diesem Zweck wurde ein typisches Beispiel für ein Stahlpulver entsprechend JIS SKH 9 (mit 0,5% C, 4,3% Cr, 5,1% Mo, 6,0% W und 2.0% V) verwendet. Diesem Stahl wurde Stickstoff einverleibt und es wurden Schnelldrehstähle mit variierendem Stickstoffgehalt hergestellt. Bei diesen Schnelldrehstählen wurde der Einfluß des Stickstoffgehaltes auf die Verschleißfestigkeit und die Kerbschlagzählgkeltseigenschaften untersucht und dabei wurden die in der Flg. 1 dargestellten Ergebnisse erhalten.

Wie aus den In der Flg. 1 dargestellten Ergebnissen hervorgeht, wird die Verschleißfestigkeit deutlich verbessert, wenn der Stickstoffgehalt mindestens 0,40% beträgt, und die Kerbschlagzählgkelt Ist gut, wenn der Stickstoffgehalt weniger als 0,40% beträgt, sie wird jedoch offenbar schlechter, wenn der Stickstoffgehalt mehr als 0,40% beträgt.

Kohlenstoff, der ein wesentliches· Element von Schnelldrehstählen darstellt, hat im allgemeinen Eigenschaften, die denjenigen des Stickstoffs, der ein Zusatzelement (Wahlkomponente) darstellt, sehr ähneln. Jedes dieser Elemente hat eine sehr kleine Atomzahl (6 bzw. 7) und Ist ein Atom vom lnterstltlellen Typ, das die Neigung hat, leicht eine Legierungsverblnoung zu bilden. Es schien daher zweckmäßig zu sein, den Stickstoffgehalt In Kombination mit dem Kohlenstoffgehalt einzustellen, beispielsweise unter Bezugnahme auf solche Faktoren, wie z.B. den (C + N)-Gerult oder das C/N-Verhältnls, unabhängig von dem Kohlenstoffgehalt. Darüber hinaus war es erwünscht, den Stickstoffgehalt unter gebührender Berücksichtigung der Gehalte an Elementen, die dem Fachmann bekannt sind als Elemente, die zusammen mit Kohlenstoff und Stickstoff in Schnelldrehstählen Carbide bilden können, wie Insbesondere Vanadin, einzustellen.

Im Hinblick auf die vorstehenden Angaben wurden, wie In den weiter unten folgenden Beispielen erläutert, Stahlpulver entsprechend JlS SKH 9 oder 10 hergestellt, die sich Im Hinblick auf Ihren Kohlenstoffgehalt voneinander unterschieden, und In diese Stahlpulver wurde Stickstoff In einer Menge von mindestens 0,40% eingearbeitet, die für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Stähle erforderlich war. Dann wurden Schnelldrehs'.ähle aus diesen Pulvern nach dem Pulvermetallurgieverfahren hergestellt und sie wurden Im Hinblick auf Ihre Verschleißfestigkeit ι ,nd Ihre Kerbschlagzählgkelt hin untersucht und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind In den Flg. 2 bis 5 dargestellt.

Die Flg. 2 erläutert die bei Stählen entsprechend JIS SKH 9, die 1,95 bis 2,04% V enthalten, erhaltenen Ergebnlsse. Aus der Flg. 2 Ist zu ersehen, daß dann, wenn der (C + N)-Gehalt mehr als 0,6% beträgt, die Verschleißfestigkeit deutlich verbessert wird. Andererseits Ist die Kerbschlagzählgkelt gut, wenn der (C + N)-Gehalt weniger als 0,9% beträgt. Bei einem Stickstoff enthaltenden

ίο PM-Schnelldrehstahl, der JIS SKH 9 entspricht, liegt der (C + N)-Gehalt, der geeignet Ist für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit, ohne die Kerbschlagzählgkelt zu beeinträchtigen, bei 0,6 bis 0,9%.

Die FI g. 3 erläutert die Ergebnisse, die bei Stählen entsprechend JIS SKH 10, die 4,45 bis 4,53% V enthalten, erhalten werden. Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, daß ein geeigneter Bereich für den (C + N)-Gehalt bei 1,1 bis 1,4% Hegt.

Die Fl g. 4 erläutert die Ergebnisse, die bei Stählen mit einem erhöhten Vanadin-Gehalt, nämlich 4% Cr-, 3,5% Mo-, 10% W-, 12% V-Stählen, erh .',ten werden. In diesem Falle liegt ein geeigneter Bereich for den (C + N)-Gehalt bei 2,6 bis 2,9%.

Die F i g. 5 erläutert ferner die Ergebnisse, die bei Stählen entsprechend AISI A7, die 4,78 bis 4,83% Vanadin enthalten und In einem Kaltbearbeitungswerkzeug verwendet werden, erhalten werden. In diesem Falle Hegt ein geeigneter Bereich für den (C + N)-Gehalt bei 1,15 bis 1,45%.

Wenn die vorstehend angegebenen, m't verschiedenen PM-Schnelldrehstählen erhaltenen experimentellen Ergebnisse insgesamt hauptsächlich Im Hinblick auf die (C+ N)- und V-Geha!te betrachtet werden, so geht daraus hervor, daß zur Verbesserung der Kerbschlagzählgkelt ohne gleichzeitige Beeinträchtigung der Verschleißfestigkeit die folgende Bedingung erfüllt sein muß:

0,2 + 0,2 V (%) < (C + N) < 0,5 + 0,2 V (%)

Bei dieser Bedingung nimmt dann, wenn der Vanadin-Gehalt 15% übersteigt, die Kerbschlagzählgkelt Im allgemelt cn drastisch ab, weil ein Carbonltrld vom Vanadin-Typ vergröbert wird, und In einem solchen Falle ist die oben angegebene Beziehung, die einen geeigneten Bereich für den (C + N)-Gehalt angibt, der für die Be- bzw. Verarbeitbarkelt, die Wärmebehandlungseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften günstig Ist, nicht erfüllt.

Wenn jedoch der Vanadingehalt mehr als 15% beträgt, werden die Schlelfbarkelt und die Schmiedeeigenschaften sehr stark verschlechtert, well ein Carbonltrid vom Vanadin-Typ vergröbert wird. Wenn der Vanadingehalt weniger als 1,6% beträgt, wird es In der Praxis schwierig, Stlckst-iff In einer Menge von mehr als 0,4% tlnzuarbelten. Deshalb muß der Vanadingehalt mindestens 1,6% betragen. Es wird keine wesentliche Verbesserung "n bezug auf die Be- bzw. Verarbeltbarkelt erzielt, wenn der Stickstoffgehalt weniger als 0,40% beträgt. Erfindungsgemäß sollte der Stickstoffgehalt vorzugsweise mindestens 0,45% betragen.

Wie aus den obigen Versuchsergebnissen hervorgeh:, ändert sich die oben erwähnte Beziehung, näml'ch der geeignete Bereich für den (C + N)-Gehalt, bei verschiedenen Schnelldrehstählen, die sich In Ihrem Gehalt an den

fc>5 Metallen Chrom, Molybdän, Wolfram und Kobalt voneinander unterscheiden, nicru.

Zu den erfindungsgemäßen PM-Schnelldrehstählen gehören Werkzeugstähie, die als Legierungswerkzeug-

stuhle bezeichnet werden, die verhältnismäßig geringe Mengen an Chrom. Molybdän. Wolfram. Silicium, Man gan und Nickel mit geeigneten Mengen an Stickstoff, Kohlenstoff und Vanadin enthalten, und dazu gehören auch die Werkzeugstahl, die hohe Mengen an diesen Legierungselementen enthalten, sowie auch Werkzeugstähle, die mittlere Mengen an diesen Elementen enthalten. Im allgemeinen wird bei Werkzeugstiihlen das Chrom In einer Menge von bis zu I5'V zugegeben. Molybdän wird In einer Menge von bis zu 10% zugegehen, Wolfram wird In einer Menge von bis zu 20¹V zugegeben und KcKiIt wird In einer Menge von bis /u 15^ zugegeben. Außerdem können je nach Bedarf vorzugsweise bis /u λ\, Nickel, bis zu I¹V Mangan und bis zu 1% Silicium zugegeben werden !'einer können auch noch bis /u 2'v Zirkonium, bis zu 5% Niob und bis zu l'\. Bor zugegeben werden.

Die oben genannten Werkzeugstiihle werden In großem I^:mfange verwendet als M^ialllbrmen, als Preß-Nverkzeug. ais Abgratungsdüse. ais Ziehdüse und a!.i Einspannvorrichtungen, wie z. B. als Meißel. Stempel (Locher) und Vorstoß.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Heispiel I

Gasverduste Slahlpulver entsprechend JIS SKH 9. die sich In bezug auf Ihren Kohlenstoffgehalt voneinander unterschieden, wurden in Flußstahl-Dosen eingefüllt. F.ntgasungs- und Nltrlcrbehandlungen unterworfen und dann unter Verwendung einer Isostatischen Warmpressc formgepreßt zur Durchführung einer Wärmebehandlung. Die llerstellungsbedlngungen und die zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit und der Kerbschlagzähigkeit angewendeten Tests werden nachfolgend näher erläutert. (1) Herslellungsbedlngungen

n) Chemische Zusammensetzung und Korngröße des Ausgangspuh ers

Die verwendeten Ausgangspulver sind In der folgenden Tabelle I angegeben,
b) Niirlerhchandlung

Die Nitrierhehandlung wurde 2 Stunden lan;.¹ in einer Stlckstiiffatmosphüre K'i 1150 C durchgelührt. Der Druck tier Atmosphäre wurde in geeigneter WoN-. fMiiVtrtMiicri. ίϊΠΊ iicn .Süvk'iii'fiigchiMi in der" .Stahlprodukt einzustellen,
ei Isosiatlsche Warmpressciibehandlung

F.s wurde 2 Stunden lang unter 2000 at bei 1100 ( eine Härtung durchgeführt.

Tabelle I

Art des	C	Si	Mn P	S	I	Zusammens	etmng ('< ι	6.12	Y	C	N	Korn-
verwendet*	0.70	0.29	0.27 0.01	0 03				6.06	1.95	0.010	0.021	grflße
Stahls	0.49	0,25	0,24 0.01	0.0-4		Cr	Mo	6.15	2.00	0.030	0.015	(mm)
A	0.32	0.31	0,32 0.01	0.03		4.30	5.01	6.08	2,04	0.035	0.018	< 0.17
B	0.11	0.32	0.29 0.01	0.02		4.35	5.12		2.01	0.040	0.017	< 0.17
C	:nder Tt	ibellentei	I ist nachgereicht		4.11	4.9"	IC-				< 0.17
D			Nitrier		4.05	4.91		N!-Gehalt (		Bemerkungen	<- 0,17
Nachfolge	'•crwindeten Stahls		hehandlung				1.11
Art des	A		A-I		N-Gehalt ( M	0.91
	B		B-I			0.33			■>-)
	C		C-I	0.41	0.73
		C-2	0.42	0.99			+ )
		C-3	0.01	0.50
D		D-I	0.41	0.68
		D-2	0.67				+>
			0.39
			0.57

-I erfindungsgemäße Probe

dl Wärmebehanuiung

Es wurde 5 Minuten lang bei 1150" C eine Härtung durchgeführt (Ölabschreckung)
Die Härtung wurde 2- bis 4mal wiederholt unter Anwendung einer l,5stündigen Wärmebehandlung bei 450 bis 55O^ C bis zur Erzielung einer Härte von HRC 59 bis 60

(2) Testbedingungen

a) Verschleißfestigkeitstest
Belastung: 4.5 kg
Reibungslänge: 550 m
Reibungsgeschwindigkeit: 2.5 m/sec
aufzubringendes Material: JIS SCM 4 (Q.T.), H_B 300 bis 350

Schmiermittel: keines

b) Schlagtest

R-Kerbe-!0 mm^Sharpy-Test

(3) Testergebnisse

Die Testergebnisse sind in der Flg. 2 dargestellt. Wie daraus hervorgeht, muß bei den Stickstoff enthaltenden PM-Schnelldrehstählen, die 2% Vanadin enthalten, zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit ohne Beeinträchtigung der Kerbschlagzähigkeit der Stickstoffgehalt mindestens 0.4% betragen und ein geeigneter (C-t-N)-Gehalt beträgt 0.6 bis 0.9%. Wenn der Stickstoffgehalt weniger als 0.4% beträgt, ist der Nitriereffekt nicht ausreichend. Wenn der iC-t-N)-Gehalt weniger als 0.6« beträgt, tritt nur eine geringe Nitridausscheidung auf und die Verschleißfestigkeit des Stahls nimmt ab. während dann, wenn er mehr als 0.9% beträgt, die Kerbschlagzähigkeit drastisch abnimmt.

Mit einem Stickstoff enthaltenden PM-Schnelldrehstahl, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, der 0,3% C und 0.4% N enthielt, wurde mit einem Schneidewerkzeug aus

diesem Stahl ein Intermittierender Schncidetesi durchgeführt.

Werkzeugharte: HRC 64
Werk/eiigfnrm: O , 1 5 . 6 , fi . 1 5 . IO K
Schneidegeschwlndigkclt: 25m/min
Schneldctlcfe: 1.5 mm

/uführungsgeschwlnillgkeit: 0.2 mm/Umdrehung
hcHrheltetcs Material. JIS SCM 4 (Q.T) 1I_H 250 bis 270

I)Ie Ί..hneideeigerischalten dieses Werk/euges entsprachen, win es bestätigt wurde, denjenigen eines Schneidewcrkzeuges, das aus einem durch Schmelzen hergestellten JISSKK 9-Schnelldrehstalil bestand.

Beispiel 2

Verdüslc Stahlnulver entsprechend JIS SKII 10. die sich In bezug auf ihren Kohlenstoffgehalt voneinander

Tabelle Il

unterschieden, wie In Jer folgenden Tabelle Il angegeben, wurden als Ausgangspulver verwendet und daraus wurden Stickstoff enthaltende PM-Schnelldrchstiihlc auf die In Beispiel I angegebene Welse hergestellt. Die Verschleißfestigkeit und die Kerbschlagzählgkell wurden bestimmt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind In der F-" I g. 3 dargestellt.

Wie aus den In der Flg. 3 dargestellten Ergebnissen hervorgeht, liegt ein (C + N)-Gehalt, der auf wirksame Weise die Verschleißfestigkeit verbessert, ohne die Kerbschlagz.ahlgkeit z.u verschlechtern, bei 1.1 bis I.4'¹... Wenn jedoch der (C + N)-Gehalt Innerhalb des Bereiches von 1.1 Hi-. 1.4% Hegt, bei einem Stickstoffgehalt vcn etwa (1.3 . dann Ist die Verbesserung In bezug auf die Verschleißfestigkeit unzureichend, wie die Fig. 3 zeigt.

•\rt des
verwendeten
Stahls C

Sl

Mn

Zusammensetzung '"·.)
S Cr W V

Korng rotte
(m in I

E
F
Ci

0.91
0.59
0.31

0.25
0.31
0.32

0,25
0.29
0.25

0.02
0.01
0.02

0.03
0.03
0.04

12.3
12.8
12.5

4.53
4.4S
4.45

4.85
4.92
5.01

0.035
0.021
0.036

0.031
0.063
0.040

(I 60
0.60
11.60

Beispiel 3

Mit einem Gas verdliste Stahlpulver, die etwa 12% Vanadin enthielten und slrh in bezug auf Ihren Kohlenstoffgehalt wie In der Tabelle III angegeben voneinander unter.'.hleden, wurden als Ausgangspulver verwendet und daraus wurden Stickstoff enthaltende PM-Sehnel!- drehstähle auf die In Beispiel 1 angegebene Welse hergestellt. Die Verschleißfestigkeit und die Kerbschlagzähigkelt wurden bestimmt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind In der Fig. 4 dargestellt.

Tabelle	III	C	Sl	Mn	P	S	Zusammensetzung (%)	Mo	W	V	,2	O	N	18	Korn
Art des		2.50	0,29	0,31	0,01	0,02		3.56	10. J	12	,3	0,041	0,	18	größe
verwendeten	2,01	0,29	0.30	0,01	0,02	Cr	3,61	9,8	12	,8	0,030	0,	15	(mm)
Stahls	1,69	0,35	0,30	0,02	0,03	4.01	3.75	10,4	11		0,050	0,		< 0,17
H						4,04							< 0.17
I						4.09							< 0.17
J

Wie aus den In der Fig. 4 dargestellten Ergebnissen hervorgeht, liegt ein geeigneter (C + N)-Gehalt, der auf wirksame Welse die Verschleißfestigkeit verbessert, ohne die Kerbschlagzähigkeit zu verschlechtern, bei 2,6 bis

Beispiel 4

üurch ein Gas verdüste Stahlpulver entsprechend AISI A 7, wie in der Tabelle IV angegeben, wurden als Aus-

4i gangspulver verwendet und daraus wurden Stickstoff enthaltende PM-Schnelldrehstähle auf die in Beispiel 1 angegebene Welse hergestellt. Die Verschleißfestigkeit und die Kerbschlagzähigkeit wurden bestimmt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 5 dargestellt.

Tabelle	IV	0,92 0,61 0,29	Sl	Mn	P	S	Zusammensetzung {%) Ct Mo	0.96 1,05 1,03	W	V	O	N	Korn größe 'mm)
Art dies verwendeten Stahls C		0,31 0,25 0,35	0,32 0,29 0,35	0,02 0.02 0,02	0,03 0,03 0.03	5.20 5,12 5.30		1,06 0,96 1,05	4,78 4,81 4,83	0,040 0,041 0,035	0,046 0,038 0,035	< 0.60 < 0,60 < 0,60
K L M

Aus den In der Fig. 5 dargestellten Ergebnissen geht hervor, daß ein (C + N)-Gehait, der auf wirksame Weise die Verschleißfestigkeit verbessen, ohne die Kerbschlagzähigkeit zu verschlechtern, bei 1,15 bis 1,45% liegt.

Beispiel 5
Zwei Stahlsorten entsprechend JIS SKH 9, die eine verhältnismäßig geringe Menge Stickstoff enthielten und nach dem Pulvermetallurgieverfahren bzw. nach dem Schmelzverfahren hergestellt worden waren, wurden in bezug auf Ihre Verschleißfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit getestet. Die chemische Zusammensetzung dieser Stähle ist in der folgenden Tabelle V angegeben.

Tabelle V

ίο

Λ rl des
verwendeten
Stahls C

Sl

Mn

Zusammensetzung (%) P S Cr Mo

N 0,91 0,30 0,30 0.01 0.03 4.15 4.91 6.03 1,98 0.006 0.02

(PM-Stahl

JIS SKH 9)

O 0,87 0,31 0,28 0,02 0,03 4.06 4,89 6.12 1.06 0,004 0,03

(geschmolzener

JIS SKII 9)

Die Testergebnisse sind In der folgenden Tabelle Vl angegeben.

Tabelle VI	relative Verschleißmenge (mm'/mkg)	Kerhschlag- zählgkelt (mkg/cm^J)
verwendete Stahle	2.2 χ 10' 2.1 χ 10'	5.5 4.2
N O

Als Ergebnis wurde erhalten, daß die Kerbschlagzähigkelt des PM-Stahls (N) verbessert war. well die Mikrostruktur des PM-Stahls gleichmäßig und fein war Im Vergleich zu der MikroStruktur des geschmolzenen Stahls IC)). wie aus den Flg. 6a und 6b ersichtlich.

ReUpIeI 6

Durch ein Gas verdüste Stahlpulver entsprechend JIS SKH 10, die 1,5% C und 0,4% Stickstoff enthielten, wurden nach Beispiel 1 getestet. Die chemische Zusammensetzung Ist In der folgenden Tabelle VII angegeben und die erhaltenen Testergebnisse sind In der folgenden Tabelle VIII angegeben.

Tabelle VlI

verwendeter
Stahl

Zusammensetzung (%) Mn P S Cr

Mo

Co

(N enthaltender
PM-Stahl
JISSKH 10)

1.51

0.15

0,005 0,40

0.29

0,02

3.98

4.51 4,71

Tabelle VIII

verwendeter
Stahl

relative Verschleißmenge

Kerbschlagzähigkeit (mkg/em²)

2,3 x 10^J

0,53

Wie aus der vorstehenden Tabelle VIII hervorgeht, waren der Verschleiß und die Kerbschlagzähigkeit die gleichen wie bei den 1,7% (C + N) enthaltenden Stählen gemäß Flg. 3. [Es sei darauf hingewiesen, daß die Stähle N, O und P außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen und nur zum Vergleich mit den erfindungsgemäßen Stählen angegeben sind.]

Wie aus den vorstehenden Angaben hervorgeht, wird in dem erfindungsgemäßen, Stickstoff enthaltenden PM-Schnelldrehstahl eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit erzielt durch Abstimmung der Gehalte an Kohlenstoff. Stickstoff und Vanadin aufeinander, so daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
N > 0,40%, vorzugsweise N > 0,45%,

1,6 < V < 15% und
0.2 + 0,2 V (%), < (C + N) < 0,5 + 0,2 V (%)

Ferner kann der erfindungsgemäße Stahl mindestens ein Element enthalten, das ausgewählt wird aus der Gruppe: bis zu 15% Chrom, bis zu 10% Molybdän, bis zu 20% Wolfram und bis zu 15% Kobalt.

In den erfindungsgemäßen Stahl können je nach Bedarf auch noch bis zu 3% Nickel, bis zu 1% Mangan und bis zu 1% Silicium eingearbeitet werden und außerdem kann der erfindungsgemäße Stahl noch bis zu 2% Zirkonium, bis zu 5% Niob und bis zu \% Bor enthalten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nach dem Pulvermetallurgleverfahren hergestellter. Stickstoff enthaltender Schnelldrehstahl, der mindestens 0,40» Stickstoff, 1,6 bis 15* Vanadin, mindestens eines der Elemente Chrom, Molybdän, Wolfram und Kobalt In einer Menge von bis zu 15% Chrom, bis zu 10% Molybdän, bis zu 20% Wolfram und/oder bis zu 15% Kobalt sowie Silicium und Mangan in üblichen Mengen und als Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen enthält, nach Patent 26 53 813, dadurch gekennzeichnet, daß er Kohlenstoff In einer Menge enthält, die der Beziehung genügt:

0,2 + 0,2 V (%) < (C+ N) < 0,5 + 0,2 V (%).

2. Schnelldrehstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 0,45% Stickstoff enthält.

3. Schnelldrehstahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein Elemen. enthält, das ausgewählt wird aus der Gruppe bis zu 3% Nicke!, bis zu \% Mangan und bis zu 1% Silicium.

4. Schnelldrehstahl nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein Element enthält, das ausgewählt wird aus der Gruppe bis zu 2% Zirkonium, bis zu 5% Niob und bis zu 1% Bor.