DE3144476A1

DE3144476A1 - "schnellarbeitsstaehle und andere werkzeugstaehle"

Info

Publication number: DE3144476A1
Application number: DE19813144476
Authority: DE
Inventors: Manjeshwar S. 95136 San Jose Calif. Bhat; Richard J. 15650 Greensburg Pa. Henry; Victor F. 06850 New Canaan Ct. Zackay
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1981-11-09
Publication date: 1982-06-03
Also published as: IT8124916A0; FR2493877A1; GB2096171A; AU7704281A; IT1140479B; BR8107251A; JPS57110651A; SE8106207L

Description

PATENTANWALT '

DR. RICHARD KNElSSL

Widor.mr.yeistr. 46

D-8000 MÜNCHEN 22

Tel.089/295125 . ' -9«, HÖ

T 424

Teledyne Industries, Inc.

in Los Angeles, CaI. /V.St.A.

Schnellarbeitsstähle und andere Werkzeugstähle

' ' Beschreibung

Die Erfindung besieht sich auf eine neue Zusammensetzung für Schnellarbeitsstähle und andere Werkzeugstähle, die wenig oder gar kein Kobalt enthalten.

Metalle können entweder im warmen oder im kalten Zustand durch verschiedene Methoden verformt werden. Eine der · wichtigsten Methoden im kalten Zustand ist die spanabhebende Verformung,, Gegenwärtig erfolgt die gesamte spanabhebende Verformung von Metallen entweder durch Hartmetalle, d.h. durch gesinterte Carbide, oder durch Schnellarbeitsstähle. Nahezu alle gesinterten Carbide und der größte Teil der Schnellarbeitsstähle, die gegenwärtig im Gebrauch sind, enthalten Kobalt als wesentliches Element.

Die ersten Zusammensetzungen für Schnellarbeitsstähle enthielten kein Kobalt als wesentliches Element. Sie bezogen ihre wesentliche Eigenschaft, die Warmhärte, aus ihrem hohen Gehalt von feuerfesten Elementen wie

Wolfram, ■ Molybdän und Vanadium.
25

; Zwar waren bereits 1920 kobalthaltige Schnellarbeitsstähle verfügbar, aber es dauerte bis zum Aufkommen der Raumfahrtindustrie und deren Bedarf, für schwierig zu bearbeitende Legierungen in den spaten fünfziger und

frühen sechziger Jahren, als Sehnellarbeitskobaltstähle eine Vorherrschaft gewannen. Die damals wie heute üb-· •lichsten Sorten enthalten zwischen 5 und 10% Kobalt als wesentlichen Legierungsbestandteil. Die Festkörperchemie von kobalthaltigen Schnellarbeitsstählen ist nicht vollständig aufgeklärt, aber die Rolle von Kobalt ist völlig klar. Kobalt ist für die Beibehaltung der

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Härte bei den während der spanabhebenden Bearbeitung auftretenden Temperaturen verantwortlich. Diese Temperaturen liegen etwa in der Gegend von 650 C. Kobalthaltige Stähle sind wichtig bei den Bearbeitungsvorgängen, bei denen zwischen dem Spanabhebungswerkzeug und dem Werk- · stück hohe Temperaturen erzeugt werden. Dies ist der Fall bei schwierig durch^Spanabhebung zu bearbeitenden Metallen, rostfreien Stählen und Metallen, die während der spanabhebenden Bearbeitung sich rasch kalt verfestigen. Diese besondere Eigenschaft von Kobalt, Schnellarbeitsstählen eine Wärmhärte zu verleihen, spiegelt sich in der Tatsache wider, daß ungefähr die" .Hälfte der gegenwärtig hergestellten Schnellarbeitsstahlsorten Kobalt in beträchtlichen Mengen enthalten.

Der Preis für Kobalt ist in den letzten·Jahren beträchtlich gestiegen. Außerdem hat die beschränkte Verfügbarkeit die Herstellung notwendiger kobalthaltiger Legierungen eingeengt. Die Zunahme des Preises und die Abnähme· der Verfügbarkeit hat in der gesamten Stahlindustrie erhebliche Sorgen ausgelöst und die Suche nach einem Ersatz für Kobalt in Sehnellarbeitsstählen, die in schwierigen Spanabhebungsverfahren verwendet werden, angestachelt.

Kürzlich·wurde durch die Crucible Specialty Metals Division ein kobaltfreier Schnellarbeitsstahl eingeführt, der durch metallurgische Pulververfahren hergestellt . wird.. In diesem Fall wurde bekannte Legierungstechnik ■ dazu verwendet, durch Erhöhung der Gehalte an feuerfesten Elementen zum Zwecke der Steigerung der Warmhärte einen Schnellarbeitsstahl zu entwickeln, der kein Kobalt enthält, der aber angeblich Arbeitseigenschaften besitzt, die mit denjenigen von Schnellarbeitsstählen mit einem Gehalt -von 5. bis 8% Kobalt vergleichbar sind. Von der ■ Crucible Specialty Metals Division wurde mitgeteilt, daß

diese Legierungen nicht durch herkömmliche Gieß-Warmbearbeitungs-Verfahren hergestellt werden können, sondern daß sie .auf dem teureren Pulveratomisierungs-Konsolidierungs-Weg hergestellt werden müssen. Dieses Verfahren ist

'5 aber teuer und eignet sich nur für die ziemlich beschränkten Pulvermetallurgieverfahren. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß es möglich ist, die Warmhärte durch Zusatz von Silicium und Aluminium in bestimmten Mengen zu verbessern, wobei nicht die teure Pulvertechnologie angewendet werden muß, sondern die üblichen Gieß-Warmbearbeitungs-Verfahren mit- Vorteil angewendet werden können.

Die Verwendung von Silicium in Stählen ist. mit Schwierigkeiten behaftet, da Silicium bekanntermaßen Stähle versprödet-, wenn es in Mengen von mehr als ungefähr 1 oder 2 % vorliegt.Bei den Temperaturen, die bei der spanabhebenden Bearbeitung angetroffen werden, leiden diese Stähle unter einer "Temperungsversprödung", eine Versprödungsform, die durch Brüche entlang der Korngrenzen charakterisiert ist. Bisher wurde Silicium lediglich als ein Überbleibsel des Schmelzprozesses■bei der Herstellung von Schnellarbeitsstählen angesehen. Beispielsweise können gemäß der· US-PS 3 259 489 Schwefel, Phosphor, Mangan und Silicium vollständig aus den dort beschriebenen kobalthaltigen Hochleistungsschnellarbeitsstählen weggelassen'werden. In der US-PS 3 850 621 ist angegeben, daß Silicium einem Schnellarbeitsstahl zugegeben werden kann,.um die Zusammensetzung und die Morphologie der.Carbide im Schnellarbeitsstahl zu beeinflussen und eine Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit mit einer damit verbundenen Verringerung der Zähigkeit hervorzurufen.

35/ Bisher war der Suche nach einem billigen und leicht verfügbaren Ersatz für Kobalt, der solchen Schnellarbeits-

2 . ."3Ί 44476

stählen eine WarmhärLe erteilt, die in schwierigen Spanabhebungsprozessen verwendet werden, kein Erfolg beschieden.

Es wurde nunmehr, gefunden, daß durch die gemeinsame Ein-■ Verleihung von Silicium und Aluminium in Schnellarbeitsstähle und andere Werkzeugstähle der Kobaltgehalt verringert oder ganz weggelassen werden kann, ohne daß die Temperungsversprödung von siliciumhaltlgen Legierungsstählen auftritt. Weiterhin kann durch den Zusatz • von Silicium und Aluminium die Menge von feuerfesten Materialien,wie Wolfram, Vanadium und Molybdän, die in Sehnellarbeitsstahlen und anderen Werkzeugstählen verwendet "werden, verringert werden.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neue Zusammensetzung für Schnellarbeitsstähle und andere Werkzeugstähle und basiert auf der Feststellung, daß Kobalt teilweise oder vollständig durch Silicium und'Aluminium ' ersetzt werden kann. Es wurde weiterhin festgestellt, daß durch die Einverleibung von"Silicium und Aluminium in diese Stahlzusammensetzungen die Menge gewisser anderer feuerfester Materialien wie Wolfram, Vanadium und Molybdän verringert werden kann. Die neue erfindungsgemäße Stahlzusammensetzung geht aus der" folgenden Tabelle I hervor.

Schnellarbeits- und andere Werkzeugstähle Tabelle I

Kohlenstoff 0,3 bis 2,0 Gew.-%

Silicium 0,5 bis 3,0 Gew.-%

Aluminium 0,5 bis 3,0 Gew.-%

Chrom " 0,5 bis 10,0 Gew.-%

Molybdän ' 0,5 bis 10,0 Gew,-%

	0	,5	§	20	,0	Gew.-%	3	1	44	4	7	6
Wolfram	0	,5	bis	6	>o	GeWo-%
Vanadium	0	,0	bis	10	,0	Gew.-%
Kobalt		Rest	bis
Eisen

wobei die Summe der Gehalte an Vanadium plus Wolfram plus Molybdän 2 oder mehr Gew.-% beträgt.

Zwar ist es möglich, daß bis zu 3 Gew.-% Silicium und 3 GeWo-% Aluminium vorliegen, aber es wird bevorzugt,

\0 daß die Summe der Gehalte an Silicium plus Aluminium ungefähr 3,5 Gew.-% beträgt. Es ist auch in einigen Fällen möglich-, das Vanadium teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Carbidbildner, wie z.B. Zirconium, Niob, Hafnium, Titan und Tantal, zu. ersetzen.

Der bevorzugte Bereich für die Herstellung von Schnell-' arbeitsstählen, die durch hohe Warmhärte und gute Zähigkeit charakterisiert sind und die leicht geschliffen werden können, ist in der folgenden Tabelle II angegeben.

	Tabelle II	bis	1,13	Gew.-%
Kohlenstoff	1,08	bis	3,00	•Gew.-%
Silicium	0,50	bis	3,00	Gew.-%
Aluminium	0,50	bis	3,90	Gew.-%
Chrom	3,60	bis	10,00	Gew.-%
Molybdän	9,50	bis'	6,20	Gew.-%
Wolfram	' 5,80	bis	1 ,60	Gew.-%
Vanadium	1 ,40	maximal
Kobalt	0,75
Eisen	Rest

wobei die Summe der Gehalte an Aluminium plus Silicium ungefähr 2 Gew.-% beträgt.

Ein weiteres Beispiel für einen bevorzugten Bereich für Sehnellarbeitsstähle mit hoher Warmhärte, die mäßige Gehalte an Kobalt aufweisen, ist in der folgenden Tabelle III angegeben: . ■

	Tabelle	beträgt.	III	1,15 Gew.-%
Kohlenstoff	1,05	bis	- 3,00 Gew.-% ■
Silicium	0,50	bis	3,00 Gew.-%
Aluminium	0,50	bis	3,90 Gew.-% ·
Chrom	3,60	bis	10,00 Gew.-%
Molybdän	9,5.0	bis ■	1,60 Gew.-%
Wolfram	1 ,40	bis	1,10 Gew.-%
Vanadium	0,90	bis	2,20 Gew.-%
. Kobalt	1 ,80	bis
Eisen	Rest		an Silicium plus Aluminium
wobei die Summe der Gehalte
ungefähr 2 Gew.-%

Eine' bevorzugte Zusammensetzung für einen Schnellarbeitsstahl mit hoher Abnutzungsbeständigkext, guter Zähigkeit und guter Warmhärte ist in der folgenden Tabelle IV angegeben:

	Tabelle	IV	1	,60	Gew.-%	beträgt.
Kohlenstoff	1,40	bis	3	,00	Gew.-%
Silicium	0,50	bis	3	,00	Gew.-%
Aluminium	0,50	bis	5	,00	Gew.-%
Chrom	2,00	bis	8	,00	Gew.-%
Molybdän	1 ,00	bis	5	,00	Gew.-%
Wolfram	5,00	bis . 1	5	/50	Gew.-%
Vanadium	4,50	bis
Kobalt	0,75	maximal			an Silicium plus Aluminium
wobei die Summe der	Gehalte		Gew.-%
vorzugsweise weniger	als 3,5

Hinsichtlich der Zusammensetzungen der Tabellen II und ϊν oben und auch hinsichtlich aller erläuternden Zusammensetzungen in der vorliegenden Beschreibung wird darauf hingewiesen, daß ein Kobaltgehalt von 0,75 Gew.-%

•5 oder weniger als ein Gehalt von null angesehen wird, da Kobalt in dieser Menge als Verunreinigung vorliegen kann, insbesondere wenn Stahlschrott als Rohmaterial verwendet wird.

Eine bevorzugte Zusammensetzung für Schnel'larbeitsstäh-Ie, die durch hohe Zähigkeit und gute Warmhärte und Abnutzungsbeständigkeit gekennzeichnet sind, ist in der folgenden Tabelle V angegeben:

	Tabelle	V	1,10 Gew»-%	% beträgt.
Kohlenstoff	0,70	bis	3,00 Gew.-%
Silicium	0,50	bis	3,00 Gew.-%
Aluminium.	0,50	bis	6,00 Gew.-%
Chrom	2,00	bis	6,00 Gew„-%
Molybdän	1,50	bis	7,50 Gew.-%
Wolfram	1 ,50	bis	2,00 Gew.-%
Vanadium	.1,00	bis
Eisen	Rest		an Silicium plus Aluminium
wobei die Summe der	Gehalte		Gew.-
vorzugsweise weniger	als 3,5

Eine bevorzugte Zusammensetzung für Werkzeugstähle, insbesondere für Matrizenstähle für Warmbearbeitung ist in der folgenden Tabelle VI angegeben:

	Tabelle	VI	0,65	Gew.-
Kohlenstoff	0,3	bis	3,00	Gew.-
Silicium	0,5	bis	3,00	Gew.-
Aluminium	' 0,5	bis	10,00	Gew.-
Chrom	0,5	bis	.10,00	Gew.-
Molybdän	0,5	bis	18,00	Gew.-
Wolfram	0,5	bis	2,00	Gew.-
Vanadium	0,5	bis	10,00	Gew.-
Kobalt	0,0	bis
Eisen	Rest

wobei die Summe der Gehalte an Vanadium plus Molybdän " plus Wolfran 2,0 oder mehr Gew.-% beträgt und die Summe der Gehalte -an Silicium plus Aluminium vorzugsweise weniger als 3,5 Gew.-% beträgt.

. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Es wurde eine Reihe von Stählen erschmolzen, um den Einfluß des Zusatzes von 1 % Silicium und 1 % Aluminium zu Schnellarbeitsstählen zu zeigen. Die Zusammensetzungen dieser Stähle ist in der Tabel-le'VII angegeben. Die

• ' Stähle wurden als Induktiorisbarren mit einem Gewicht von 13,5 kg erschmolzen und anschließend in Flachstähle von 1,25 χ 7,5 cm warm verarbeitet. Nach-einer Temperung wurden Würfel mit einer Kantenlänge von 1,25 cm herausgeschnitten, und mit diesen Proben wurden Warm-' · behandlungs- und WarmhärteStudien ausgeführt. Tabelle VIII zeigt die Warmbehandlungsdaten"für diese Versuchslegierungen. Sie zeigen ein Ansprechen auf eine Wärmbehandlung, wie es. für Schnellarbeitsstähle typisch ist,

3^ · und erreichen getemperte Härten, die herkömmlichen Schnellarbeitsstählen entsprechen. Studien der Mikro-

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struktur haben gezeigt, daß diese Stähle aus restlichen primäre.n Carbiden in einer getemperten martensitischen Matrix bestehen» Tabelle IX zeigt die Warmhärte (65O°C) dieser Stähle. Die Warmhärte ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Stahls gegenüber Deformation bei der fraglichen Temperatur. Sie gibt Auskunft über das tatsächliche Verhalten der Stähle bei der Spanabhebung, da die Reibungswirkung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück Temperaturen im Bereich von 65O°C erzeugt. Diese Versuche zeigen, daß die Warmhärte der Proben mit dem Zusatz von Silicium und Aluminium wie auch mit dem Zusatz von Wolfram und Vanadium in Beziehung steht.

Es wurden ausgewählte Proben als Induktionsbarren mit einem Gewicht von- 45 kg erschmolzen,- warm, geschmiedet und in Stangenware für weitere Untersuchungen gewalzt.

Tabelle X zeigt die chemischen Analysen dieser Proben.

Die Tabellen XI und XII geben die Warmbehandlungsunct Warmhärtedaten dieser Proben an und bestätigen deren Verwendbarkeit als Hochleistungsschnellarbeitsstähle.

Die Tabelle XIII zeigt die Zusammensetzung einiger be- . kannter Schnellarbeitsstähle. Die Tabelle XIV vergleicht die Warmhärte von drei Versuchslegierungen mit ent- .

sprechenden Werten einiger Standardschnellarbeitsstähle· Der Zusatz von 1 %. Aluminium plus 1 %-Silicium ver-■ bessert, die Warmhärte im Vergleich zu solchen Zusammensetzungen, denen kein Silicium und Aluminium zugegeben worden ist- In der Tat ergab der Zusatz von Silicium' _un(j Aluminium zu einer Zusammensetzung, die nur 2 % Kobalt enthält, Warmhärtewerte, die besser waren als diejenigen irgendwelcher Standardschnellarbeitsstähle. Deshalb könnte man für eine erwünschte Warmhärte die Gehalte an Wolfram, Molybdän und/oder Vanadium verrin- , gern und Aluminium und Silicium zugeben.

Die Tabelle XV zeigt Zähigkeitsdaten für dreiProben, die darüber Aufschluß geben, daß diese Stähle mit den Schnellarbeitsstähl.en M-42 und T-15 konkurrieren können. Die Tabelle XV gibt auch Schleifbarkeitsdaten für die drei · Proben an. Es, ist ersichtlich, daß die Stähle mit 1 % Vanadium mit dem .Stahl M-42 konkurrieren können, während die Zusammensetzung mit_f. 2, % Vanadium etwas schwieriger

■ . zu" schleifen ist. Alle sind beträchtlicher leichter zu schleifen als der Stahl T-15.

·

Tabelle XVI zeigt die chemischen Zusammensetzungen von drei Proben im Pilotmaßstab (900 kg), die· ausgewählt wurden, um die Vorteile der Erfindung bei Probengrößen, zu demonstrieren, welche eine großtechnische Praxis widerspiegeln. In der Tabelle XVII sind die Warmhärte, die Schleifharkeit (Abnutzungsbeständigkeit) und die Zähigkeit dieser Zusammensetzungen zusammengefaßt. Die Daten bestätigen die Tatsache, daß durch -eine richtige . chemische Zusammensetzung und'durch eine richtige Verarbeitung Superschnellarbeitsstähle erhalten werden, die ■ hohe Gehalte an Silicium und Aluminium aufweisen und die trotzdem unter Verwendung einer üblichen Ausrüstung hergestellt werden können und nicht die Verwendung von teuren Technologien benötigen', wie zum Beispiel Pulver- - atomisierung und/ Konsolidierung, um ohne die Verwendung von Kobalt vorzügliche Eigenschaften zu erzielen.

Die Tabelle XVIII zeigt eine Reihe von Zusammensetzungen, welche erschmolzen wurden, um die Einflüsse verschiedener Gehalte an Silicium und Aluminium .auf die Verarbeitbarkeit von Schnellarbeitsstählen zu untersuchen- Zu bemerken ist, daß bei' Gehalten an Silicium plus Aluminium bis zu 3 % die Legierungen leicht in die gewünschte Form warm verarbeitet werden können. Wenn die Summe der Gehalte an Silicium und Aluminium 3 % überschreitet,- dann nimmt die Warmbearbeitba-rkei.t ab, da offensichtlich eine Umordnung in der MikroStruktur die Warmbeafbei-tbarkeit verschlechtert. ' ·

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Tabelle VII STAHL Z USAMMENSET Z UN GEN

C Si"

A 1,02 0,75 0,97 3,69 9,68 ΐ,5§ 1,05 1,98 Rest

B 1,19 1,18 1,07 4,06 9,40 1,55 2,05 0,6O⁺ "

C 1,03 1,05 0,79 4,00 9,71 5,50 1,16..O,34⁺ "

D 1,47 1,35 1,00 4,12 8,40 1,40 2,10 0,5O⁺ "

E 1.,35 1,03- 0,79 3,59 8,41 5,03 2,12 O/59⁺ "

F 1,17 0,73 1,00 3,61 8,80 2,70 2,00 0,5O⁺ "

G- 0,87 1,24 0,93 3,54 8,40 1,60 2,10 0,2O⁺ "

!5 Alle Werte bedeuten Gew.-%.

+) Ein Kobaltgehalt von 0,75 oder weniger wird als null angesehen und bedeutet lediglich eine Verunreinigung.

Tabelle VIII

	1190°C	67,2	Temperung von 540 C	STAHLZUSAMMEN
	122O°C	66,1	67,0
ANSPRECHEN AUF WARMBEARBEITUNG DER	1200°C	66,4	65,1	bei einer 55O^QC
	122O°C	59,1	66,5	65,8
SETZUNGEN	122O°C	65,8	57,9	64,5
Härte nach Hartungstemperatur Temperatur 525 C	122O°C	66,8	64,7	65,5
A	1220°C	64,0	67,5	57,0
B .		63,2	64,3
C	64,1
D	62,3
E
F
G

+)Alle Werte sind Rockwell-Härten C.

-Vi-

Tabelle IX

WARMHÄRTE DER STAHLZÜSAMMENSETZÜNGEN

Härte bei einer Temperatur von " — 425 C 540 C 650 C

Vorherige Wärmebe handlung	+ 525°C h) .	Raumtem peratur
1190°C (2+2+2	+ 525°C h)	67,2
122O°C (2+2+2	+ 525°C h)	66,1
1200°C (2+2+2	+ 525°C h.)	66,4
122O°C (2+2+2	+ 525°C	59,1
122O°C (2+2+2	+ 525°C h)	65,8
122O°C (2+2+2	+ 525°C . h)	66,8
122O°C (2+2+2	64,0

63,0 58,4 41,0 60,0 58,0 39,0 61,0 58,4 43,3 52,2 . 47·,0 37,5 57,5 - 55,0 41,0 58,0 56,0 46,0 57,0 53,0 41,0

+) Alle Werte" sind Rockwell-Härten C.

	.1	C	1	Si	Tabelle	X	Cr	Mo	5	W	2	y	Co ■	Fe
	•1	,40	0	,06		3,46	8.	1	,64	1	,07	0,05⁺	Rest
	1	,10	1	,94		3,67	9,	6	,48	1	,15	1 ,70	" Il
H	1	,17	1	,03	STAHLZUSAMMENSETZÜNGEN	3,60	9,	1	/17	2	,22	0,O2⁺	■ 1
I	•1	,17	1	,0O	Al	3,74	9,	4	,69	2	,07	0,1 2⁺	Il
J		.17 .		,09	1,04	3,76	' 9,	,69		,08	O,24⁺	Il
K					1,10	r85
L		• 1 ,08	_r30
		" 1 /27	,40
	0,98	,00
	,17

35 Alle Werte bedeuten Gew.-%.

	ANSPRECHEN	Tabelle	XI	66,8 67,0 66,2 67,0' 65,1	bei einer Temperatur 55O°C
	Härtungs temperatur		66,8 67,0 66,4 66,0 64,4
5	H9O°C 119O°C 119O°C- 1200°C 1200°C	AUF WARMBEARBEITUNG DER STAHLZUSAMMENSETZUNGEN
H 10 I J K L	Härte nach Temperung von 525°C 54O°C
	67,0- 67,1 67 ,0 67,0 . 66,Ί

15 +) Alle Werte sind Rockwell-Härten C.

	Vorherige	WARMHÄRTE	Tabelle :	*	67,0	425°C	Temperatur	von ■
20	Wärmebe		ill
	handlung			65,1	59,8	540 C	65O°C
	1190°C +		DER STAHLZUSAMMENSETZUNGEN
	(2+2+2 h)	525°C ■	Härte bei einer	64,0	58,2	45,3
25 H	1190°C +		Raumtem
	(2+2+2 h)	525°C	peratur	60,4	59,5	49,3
I	1190°C +
	(2+2+2 h)	525°C	67,0	60,0	56,8	■ 44,5
J	122O°C +
	(2+2+2 h)	54 O°C	.67,1	59,4	56,4	44,4
30 _K	122O°C +
	(2+2+2 h)	54O°C	67,0	55,3	43,2
L

+) Alle Werte sind Rockwell-Härten C.

Tabelle XIII

■Alle Werte bedeuten Gew.-%.

³⁰ +) Alle Werte sind Rockwell-Härten C.

3UU76

	O	C	BEKANNTE	SCHNELLARBEITSSTÄHLE	1	V	4	Mo - -	Co	Fe
	O	,85	■ W	Cr	2	,85	8	,90	-	Rest
M-2	1	,99	6,20	4,20	.1	,05	9	,75	-	Il
M-7	1	,07.	1,75	3,75	5	,15·		,50	" 8,00	Il
M-42		,57	1,50	3,75	,00	—	5,00	Il
T-15	12,50	4,75"

	Tabelle XIV	425°C	54O°C	65O°C
		58,0	54,0	■ 35,0
	. VERGLEICH DER WARMHARTE⁺ . "	60,0	56,4	/ ■ = 44,4
M-7	Raum- tempera- 'tur ·	59,0	.55,0	36,0
κ·	65,0	59,4	55,3	43,2
M-2 -	• 67,0	62,0	59,0	44 ,0
L	65,0	64,0	59,5	49,3
M-42	65,1
I	68,0"
	67,1

	Tabelle	M-4 2	1190 C +	525°C	Härte bei Raumtempe ratur	XV	SCHLEIFBARKEITSDATEN	kgm	2	,32	kgm
	SCHLAGFESTIGKEITSDATEN		¹⁵ ο	55O°C	67,0	UND		kgm	2	,52	kgm
	Vorherige Wär mebehandlung	T-	1250 C -+-	600°C	66,8	G1		kgm	2	,41	kgm
	'119O°C +		525°C	64,3	1,1		kgm	2	,07	kgm
H		55O°C	67,1	„__	Schlagfestigkeit Bereich Durchschnitt	kgm	2	,25	kgm
	• +	600°C	67,0	1,2	1,9-2,6	kgm	2	,35	kgm
	1190°C'+	525°C	■ 64,8	2,0	1,9-2,8	kgm	2	,12	kgm
I	+	55O°C	67,0		2,2-2,5	kgm	2	,20	kgm
	+	600°C	66,4	1,9	1,9-2,2	kgm	2	,32	kgm
	1190°C +		64,2	2,5	1 ,8-2,6
J	+	510°C			2,2-2,5	kgm	2	,56	kgm
	+		68,0	2,2	1,9-2,5
	510°C			1,9-2,5	kgm	2	,14	kgm
	67,0	1,5	2,1-2,6

	0,4	2,2-2,8

		1,8-2,4

+) Alle Werte sind Rockwell-Härten

M '

30 N 0

Si

Tabelle XVI

STÄHLZUSAMMENSETZUNGEN

Al'

Cr

Mo

Cd

1,09 1,03 0,95 3,78 9,52 6,14 1,11 0,34' 1,05 1,02 0,98 3,67 9,45 6,16 1,50 0,39" 1,02 1,00 O_t95 3,56 9,43 1,49 1,10 2,25

Fe Rest

Alle Werte bedeuten Gewo~%.

10 15 20 25

Tabelle XVII

ZUSAMMENFASSUNG DER EIGENSCHAFTEN

Warmhärte Zähigkeit bei Schleifbarkeit bei

540°C 65O°C 65/66 Rc 65/66 Rc

40.6 Rc "2,2-2,4 kgm -2,5

44.7 Rc 2,1-2,2 kgm 2,2 47,9 Rc 2,2-2,4 kgm 1,8

Tabelle XVIII

M	53	.'³	Rc
N	54	,8	Rc
0	56	,7	Rc

	C	0	Si	STAHL Z USAMMENSET Z UNGEN	Cr	9	MO	lsi	1	V	0	Co	Fe
	1,12	1	,68	Al	3,92	9	_r70	5,.99	1	,56	0	,03⁺	Rest
P	1,13	2	,11	1,26	3,83	9'	,98	6,19	1	,56	0	,04⁺	Il
Q	1.,13	1	,20	1,82	• 3,83	9	,80.	6,00	1	,55	0	,02⁺	Il
R	1,13·	1	,25	2,26	3,73	9	,81	6,05	1	,49	0	,03⁺	H
S	1 ,11	2	,14	2,96	3,85	9	,90	6,20	1	,40	0	,04⁺	Il
T	1,13	0	,15	3,65	3,80	9	,88	6,07	1	,50'	0	>04⁺	Il
U	1,13	0	,73	2,80	3,70	9	,70	6,05	1	,58	0	,04⁺	Il
V	1,11	0	,77	1,56	3,68	9	,66	6,01	1	,52	0	,04⁺	It
W	1 ,10	1	,-93	•1 ,30	3,87	9	,65	5,92	1	,57	0	,02⁺	Il
X	1 ,1*1	1	,21	1,09	3,67	9	,65	5,80	1	,52	0	,02⁺	Il
Y	1, TO	0	,31	0,85	3,65	9	,53	5,85	1	,53	0	,03⁺	Il
Z	1,12		,94	0,70	3,80	,-70	.5,87		,50		,02⁺	Il
AA		1,58

.Alle Werte bedeuten Gew.-%. ·

' +) Ein Kobaltgehalt von 0,75 oder weniger wird als null angesehen und bedeutet lediglich eine Verunreinigung.

35

Iv) Heißes oberes Ende geschmiedet - leichte Rißbildung.

2.) Unterteil bearbeitet - Rißbildung.

3,) Unterteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken

gebracht.
4.) Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken gebracht - Oberteil gekröpft - Barrenecken gehämmert.

Q.

1.) Heißes oberes Ende geschmiedet - Rißbildung.

2.) Unterteil starke Rißbildung.

3.) Unterteil nicht auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten

Ecken gebracht - starke Rißbildung. 4.) Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken mit nur leichter Rißbildung.

1.) Heißes oberes Endes bearbeitet - Rißbildung - Barren klingt hart.

2.) Unteres Drittel riß stark.

3 Ζ). Riß in Hälften - in Entspannungsofen gebracht. 4.) Nicht anwendbar.

1.) Heißes Oberteil bearbeitet - tiefer Riß an der Seite

und am heißen oberen Teil.
2.) Untere Hälfte Riß stark.

3.) Riß am heißen Oberteil - in Entspannungsofen gebracht. 4„) Nicht anwendbar.

3UU7B

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - Rißbildung an der

Seite - heißes Oberteil· bewegte sich heraus. ■
2.) Brach in Hälften./ ^ .J

3.) Spaltete sich in Hälften. In Entspannungsöfen gebracht. 4.) Nicht anwendbar. . ' - ■ ·

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - heißes oberes Ende
verloren, 2/3 des Barrens wieder erhitzt.

2.) Brach in Hälften, durch Hand bearbeitet.

3.) Brach in Hälften. Größerer Teil in Entspannungsofen
gebracht.

4.) Nicht anwendbar.

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - sehr leichte Rißbildung ließ sich am besten bearbeiten. ..'.'".

2.) Unterteil bearbeitet - nur leichte Rißbildung.

3.) Unterteil auf Quadrat von IO cm mit abgerundeten Ecken.

4'.) Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken Oberteil gekröpft - Ecken gehämmert. .

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - nur leichte Rißbildung. 2.) Leichte Oberflächentränen. ■

3.) Unterteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken. 4.) Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken Oberteil gekröpft - Ecken gehämmert. ' ·

3HU76

Χ.) Heißes oberes Ende bearbeitet - Barren ließ sich gut bearbeiten.

2») Leichte Rißbildung an der unteren Hälfte. 3=) Rißbildung an der unteren Hälfte, sah aber zu dieser

Stufe am besten aus.
4.) Oberteil auf Quadrat von IO cm mit abgerundeten Ecken Oberteil gekröpft - Ecken gehämmert„

1.)" Heißes oberes Ende bearbeitet - leichte Rißbildung.

2.) Leichte Rißbildung am Unterteil.

3.) "Riß'am Boden - teilweise bis zum heißen Oberteil gespalten, wo Klammer Barren hielt.

4.) Weitere Rißbildung, wenn auf Quadrat von 4 cm mit abgerundeten Ecken gebracht - Oberteil gekröpft - Ecken gehämmert. '

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - leichte Rißbildung. 2.) Unterteil bearbeitet - Riß spaltete Barren zur Hälfte. 3.) Rißbildung am Unterteil - auf Quadrat von 10 cm mit

abgerundeten Ecken gebracht.
4») Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken weitere Rißbildung - Oberteil gekröpft - Ecken gehämmert,

AA

1.) Heißes oberes Ende bearbeitet - heißes Oberteil trennte sich.

2=) Risse an der unteren Hälfte - Seiten und Ecken. 3.) Unterteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken. 4„) Oberteil auf Quadrat von 10 cm mit abgerundeten Ecken -

weitere Rißbildung - heißes Oberteil gekröpft Ecken gehäiranert.

Claims

3HU76 _ ι—

Patentansprüche

1, Schnellarbeits- und Werkzeugstahl durch folgende bis , g e k e η η - Gew=-% ze i c h η et 0,3 bis Zusammensetzung: Gew.-% Kohlenstoff 0,5 bis 2,0 Gew.-% Silicium 0,5 bis 3,0 Gew.-% Aluminium 0,5 bis 3,0 Gew.-% .Chrom 0,5 bis 10,0 Gew.-% Molybdän 0,5 bis 10,0 Gew.-% Wolfram 0,5 bis 20,0 Gew.-% Vanadium 0,0 6,0 * Kobalt Rest > an 10,0. i. uin ρ I as Wo 1 f r a um Eisen dar CiclinLU 3dor mohr betrayL. wobei die Summe 2 Gew.-% c Vanadi plus■Molybdän,

ο Stahl nach Anspruch 1 , dadurch gek-ennzeich-20^; net, daß die Summe der Gehalte an Silicium und Al'u-. minium ungefähr 3,5 Gew.-% beträgt,

3".. Stahl hoher Warmhä.fte nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

."" Kohlenstoff 1,08 bis 1,13 Gew.-% ·

Silicium 0,50 bis 3,0.0 Gew.-%

Aluminium 0,50 bis 3,00 Gew.-%

Chrom 3,60 bis 3,90 Gew.-%

Molybdän ' 9,50 bis 10,0 Gew.-%

Wolfram 5,80 bis 6,20 Gew.-%

Vanadium 1,40 bis 1,60 Gew.-%

Kobalt · 0,75 maximal

Eisen Rest

4. Stahl hoher Warmhärte nach Anspruch 1 oder 2, g e k e η η zeichnet durch folgende Zusammen- ■ Setzung:

• 1 Kohlenstoff 1,05 bis 1,15 Gew.-%

Silicium 0,50 bis 3,00 Gew>-%

Aluminium 0,50 bis 3,00 Gew.-%

Chrom 3,60 bis 3,90 Gew.-%

Molybdän 9,50 bis 10,00 Gew.-%

Wolfram 1,40 bis 1,60 Gew.-%

Vanadium Ci,30 bis 1,10 Gew.-%

Kobalt 1,80 bis 2,20 Gew.-%

Eisen Rest

5. Stahl hoher Abnutzungsbeständigkeit nach Anspruch oder 2, gekennzeichnet durch folgende 7. u s ammo ι is e tr'/. uhc j:

Kohlenstoff 1,40 bis 1,60 Gew.-% Silicium 0,50 bis 3,00 Gew.-% Aluminium 0,50 bis 3,00 Gew.-%. Chrom 2,00 bis 5,00 Gew.-% Molybdän 1 ,00 bis 8,00 Gew.-% Wolfram 5,00 bis 15,00 Gew.-% Vanadium 4,50 bis 5,50 Gew.-% Kobalt 0,75 maximal Eisen Rest

6. Stahl hoher Zähigkeit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammen-

Kohlehstoff 0,70 bis 1,10 Gew.-%

• Silicium 0,50 bis 3,00 Gew.—%

Aluminium 0,50 bis 3,00 Gew.-%

Chrom 2,00 bis 6,00 Gew.-%

Molybdän 1,50 bis 6,00 Gew.-%

Wolfram . ' 1,50 bis 7,50 Gew.-%

Vanadium 1,00 bis 2,00 Gew.-%

Eisen . · Rest ..· 35

. 3U4A78

-3-

7. Stahl nach Anspruch 1 oder 2, ge" kennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Kohlenstoff. 0,3 bis 0,65 Gew.-% beträgt. Silicium 0,5 bis 3,00 Gew.-% ■ . Aluminium 0,5 bis 3,00 Gew.-% Chrom 0,5 bis 10,00 Gew.-% Molybdän 0,5 bis 10,00 Gew.-% Wolfram 0,5 bis 18,00 Gew.-% Vanadium 0,5 bis 2 ,50 Gew.-% Kobalt 0,0 bis 10,00 Gew.-% Eisen - Rest wobei die Summe der Gehalte an Vanadium plus Molybdän plus Wolf-ram 2 ,0 Gew.-% oder mehr

-8, Stahl nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Summe der Gehalte an Silicium und Aluminium ungefähr 2 Gew.-% beträgt.

9. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ■ gekennzeichnet, daß das Vanadium teilweise oder vollständig durch zirconium,.Niob, Hafnium, Titan, Tantal oder einem Gemisch davon ersetzt ist.