DE3207161C2 - Hartstofflegierung - Google Patents
HartstofflegierungInfo
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- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hartstofflegierung aus (in Gew.-%) 20 bis 70% Metallkarbid in Form eines Karbides der Metalle Chrom, Vanadium, Wolfram, Titan oder Mischkarbiden dieser Metalle und als Rest 80 bis 30% einer Stahllegierung als Matrix, bestehend aus 0,2 bis 1,0% Kohlenstoff, 6 bis 20% Wolfram, 12 bis 30% Kobalt und als Rest mindestens 50% Eisen und ggf. weiteren Zusatzelementen.
Description
Die Erfindung betrilll eine llartstolllegierung, bestehend
aus einem Meiallkarhidanteil und als Rest aus einer Stahllcgierung. deren Zusammensetzung so gewählt
wird, tl.iü daraus hergestellte Teile in geglühtem Zustand
spangehend bearbeitet und danach durch eine Wärmebehandlung
aul eine höhere Harte gehärtet werden können
Pie Erfindung umlalU lerner Verfahren zur pulvermu.tllurgischen
Herstellung soicher siahluehundenen härtbaren
Hartstolte
Hearhcitbare und anschließend 'lurch eine Wärmebehandlung
härtbare H.irtsinillcirierungen mit einer Slalilk1-iii-.'runi:
.ils Matrix sind h-.'kanrit. Dabei kommen sowohl
durch Gefugeumwandlung (Martensitbildung) als auch ausscheidungshärtbare Stahllegierungen zum Einsatz. Zu
den letzteren gehören sogenannte nickelmartensitische Stähle, die durch Auslagerung eine Härtesieigerung
erfahren. Beispiele solcher härtbaren Hartstofllegierungen mit nickelmartensitischer Matrix sind in den DE-PS
12 57 440 und 26 30 266 beschrieben. Die nickelmartensitischen Stühle enthalten als wesentlichen Bestandteil 8
bis 30"i> Nickel und gegebenenfalls Chrom und sind durch einen sehr niedrigen unter 0.1% liegenden Kohlenstoffgehalt
gekennzeichnet. Um auch den in Spuren vorhandenen Kohlenstoff vollständig abzubinden, wird der
Legierung ein Karbidbildner, in der Regel Titan, zugegeben. Die nickelmartensitischen Stähle können ferner bis
25"., Molybdän, bis 25% Kobalt, bis 5"„ Aluminium und
bis 2"„ Kupfer enthalten.
Zwar haben sich diese bekannten härtbarer Hanstofflegierungen mit nickelmartensitischer Stahlmatrix für
viele Anwendungsfälle gut bewährt, jedoch besteht ein Bedarf für solche härtbaren Hartstofllegierungen. die
ohne Volumenänderung (schwundfrei) und ohne Verzug (verzugslrei) gehärtet werden können.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine hochverschleißfeste
und warmfeste Hartstolllegierung zu linden, die im gekühlten Zustand spangebend bearbeitbar ist und dann
durch Auslagern bei niedriger Temperatur schwund- und verzugslrei auf hohe Härte gebracht werden kann.
Dadurch soll auch die Herstellung komplizierter Teile und verbundgesinterter Teile ermöglicht werden, die
durch Härtespannungen besonders rißgefährdet sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Hartstofflcgierung mit der in den Ansprüchen gekennzeichneten
Zusammensetzung vorgeschlagen.
Aus der FR-PS 13 05 149 ist eine Hartsiolflegierung
bekannt, mit einer in weiten Grenzen zusammensetzungsmäßig variablen Analyse. Eine auf die vorgenannten
speziellen Anforderungen hin ausgerichtete engumgren/te Zusammensetzung läßt sich dieser Schrift nicht
ohne weiteres entnehmen.
Kohlenstoff im Gehaltsbereich von 0,2 bis 1,0% bewirkt zusann en mit den in der Matrix-Stahllegierung
sonst noch vorhandenen Karbidbildnern Wolfram, und gegebenenfalls Molybdän. Chrom und Vanadium die Bildung
von Sekundärkarbiden, die härtesteigernden Einfluß ausüben. Je nach Größe des Kohlenstoffgehalts ist
die durch die Sekundärkarbidbildung erreichte Härtesteigerung mehr oder weniger groß.
Wolfram und Kobalt sind Hauptträger der ausscheidungsliihigen intermetallischen Phasetr (Fe-W-Co). Die
unteren Gren/gehalle für Wollram und Kobalt wurden
festgelegt, um ausscheidungsfählge intermetallische Phasen
in genügenoem Umfang zur Erzielung einer merkbaren llärtestcigerung zu erhalten, während die oberen
Cirenzcn vom preislichen Ciesichtspunkt bestimmt sind.
Durch Zusatz von bis 10",, Molybdän können mit Eisen, Wolfram und Kobalt weitere intermetallische
Phasen gebildet werden.
Chrom bei Zusatz in einer Menge bis 12% erhöht die
Korrosionsbeständigkeit. Da Chrom als Karbidbildner Kohlenstoff der Matrix entzieht, muß innerhalb der
angegebenen Gren/cn soviel Kohlenstoff zugesetzt
werdeii. d 1I.! eine /ur Härtung der Matrixlegierung ausreichende
Menge /ur Vertilgung steht.
Sili/iuni bis 3". bewirkt eine Erniedrigung der Sintertuiiperatiir
b/w Erweiterung des Sintertemperaturbereichs.
In vier gleichen Richtung wirken Kupier bis 7',,
und Aluminium h^ d11. und bewirken lernereine lliirtesteigeruni!
durch Ausscheidungen von kupier- b/w. alu-
miniumhaltigen Phasen. Ferner verbessern Silizium, Kupfer und Aluminium die Oxidationsbeständigkeil und
VVarmhärte.
Vanadium kann bis 5'\, als Sekundärkarbidbildner mit
Kohlenstoff zugesetzt werden.
Bor in Mengen bis 0,1 % kann als Sinterhilfe zugesetzt werden.
Nickel und Mangan sollten in der Mairix-Siahllegierung
nicht enthalten sein, weil sie durch Senkung der Auslagerungstemperatur eine Verringerung der Härtesteigerung
hervorrufen würden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Hartstofflegierung kann einmal auf übliche Weise durch Mischen von
Metallkarbid-Pulver mit den pulverförmigen Bestandteilen der Matrix-Stahllegierung in ihrer elementaren Form,
Kaltpressen zu Formungen. Sintern, spangebende Bearbeitung
und Auslagerungsbehandlung zur Härtesteigerung erfolgen.
Bevorzugt wird ein Verfahren, bei welchem eine Pulvermischung
aas Metallkarbid mit Bestandteilen der
Matri.x-Stahllegierung in vorlegiener Form und den restlichen
in der Vorlegierung nicht enthaltenen Einzelbestandteilcn der Matrix-Stahllegierung in elementarer
Form hergestellt und dann in üblicher Weise kaltgepreßt und gesintert wird. Dabei kann die Vorlegierung alle
Bestandteile der Matrix-Stahllegierung bis auf F.isen enthalten,
und diese Vorlegierung wird dann mit Metallkarbid und Eisen jeweils in Pulverform gemischt, gepreßt
und gesintert.
Ein Alternativverfahren ist gekennzeichnet durch Mischen von Meiallkarbid-Pulver mil der fertig legierten
Matrix-Stahllegierung in l.-inteilit-r Form. z. B. aus eine
Schmelze verdüstern Pulver oder Granulat, und Heißpressen der in eine luftdicht versci "ossene verformbare
Metallhülle eingefüllten Pulvermischung. Die lleißpressung wird durch unter Druck gesetzten und auf höhere
Temperatur gebrachtes Gas, ζ. Β. Argon, bewirkt.
Die heißgepreßten oder gesinterten Formlinge haben nach beschleunigtem Abkühlen von Sinter- bzw. Hcißpreßtemperalur
auf Raumtemperatur eine verhältnismüßig geringe Härte von 50 bis 55 HRC. bei der sie durch
Schleifen, Drehen oder Bohren spangebend bearbeitet werden können. Das bearbeitete Fertig- oder Halblertigteil
wird dann anschließend im Bereich von 550 bis 700° C, vorzugsweise 600 bis 650c C für mehrere (vier bis
sechs) Stunden zur Bildung von intermetallischen Ausscheidungsphasen und Sekundärkarbiden, die die Härtesteigerung
bewirken, ausgelagert. Hs war dabei überraschend, daß bei dieser Härtesteigerung keine Volumenänderung
und kein Verzug der Teile auftraten, so daß auch komplizierte und verbundgesinterte Teile keine aufgrund
von Härtespannungen entstandene Risse aufwiesen. Nach der Auslagerung betrug die Härte je nach Karbid-
und Legierungsgehalt zwischen 62 und 80 HRC.
Neben den schon erwähnten Vorteilen einer schwund- und verzugsfreien Hänung von Teilen aus der erfindungsgemäßen
Hartstofflegierung werben durch Anwendung der Erfindung noch folgende Vorteile erreicht:
- aufkohlende Sinteratmosphäre bei Unterdruck hat keinen
negativen Einfluß wie bei nickelmaru-nsitischen
Matrix-Stahllegierungen,
- da Kohlenstoff keinen negativen Einfluß auf die erfindungsgernäßs
Harisio! !legierung hat, kann preiswerteres
Kohlenstoff enthaltendes Vorlegierungspulver verwendet werden,
- durch Verwendung von preiswertem Vorlegierungspulver kann die Fertigung gegenüber dem Einsatz der
Bestandteile in elementarer Form beträchtlich verbilligt werden,
- durch geeignete Auswahl von karbidbildenden oder ausscheidungshärtenden Zusatzelementen kann die
erzielbare Härtesieigerung nach dem Auslagern leinstulig
vorherbestimmt werden.
Anwendungsbeispiele für die eründungsgemüße Hanstolllegierung
sind Uniform- und Schneidwerkzeuge sowohl für metallische Werkstoffe wie auch Kunststoffe,
vor allem mit Füllstoffen und anderen verschleißenden Werkstolle, die große Maßgenauigkeit verlangen und
hohem Verschleiß ausgesetzt sind, wie beim Kaltfließpressen und Schneiden aul Schneilschneidautomaten:
Warmumformwerkzeuge: Verschleißteile aller Art. auch großvolumige, wie .Schlagleisten, Preßformen, Schlegel in
Zerkleinerungsmaschinen, Baggerzahne. Mahlkugeln. Strahlschauleln, Extruderschnecken, Extrudergehäuse.
Düsenringe, Z.erhackermesser.
Claims (6)
1. Hartstol!legierung aus in Gew.-·,,
20 bis 70",, Metallkarbid in Form eines Karbides der Metalle Chrom, Vanadium. Wolfram. Titan
oder Mischkarbiden dieser Metalle
und als Rest 80 bis 30 ",. einer Stahllegierung als Matrix, bestehend aus
0,2 bis 1.011D Kohlenstoff.
18 bis 20"., Wollram.
23 bis 25",, Kobalt
und als Rest mindestens 50".. Eisen.
18 bis 20"., Wollram.
23 bis 25",, Kobalt
und als Rest mindestens 50".. Eisen.
2. Hartstolflegierung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix zusätzlich noch in
Gew.-1*. der Stahllegierung bis 10"., Molybdän, bis 12".,
Chrom, bis 31V. Silizium, bis 7"., Kupfer, bis 6".. Aluminium
und bis 5U„ Vanadium einzeln oder zu mehreren
enthält.
3. Verfahren zur pulvernietallurgischen Herstellung
einer Hartstoltlegierung in der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche I oder 2. dadurch gekennzeichnet,
daß eine Pulvermischung aus Metallkarbid mit Bestandteilen der Matrix-Stahllegierung in vorlegierter
Form und den restlichen in der Vorlegierung nicht enthaltenen Einzelbestandteilen der Matrix-Stahilegierunt:
in elementarer Form hergestellt und in üblicher Weise kaltgepreßt und gesintert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet,
daß eine Pulverniischung aus einer alle B.:standteilc der Matrix-Stahllegierung bis auf Eisen
enthaltende Vorlegierung (Konzentrat) mit Metallkarbid und Eisen verwendet wird.
5. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Hartsiolllegicrung in der Zusammensetzung
nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet,
dali eine Mischung von Mctallkarbid-Pulver mit der fertig legierten Matrix-Stahllegierung in feinteiliger
Form oder als Pulver in einer luftdicht verschlossenen verformbaren Metallhülle heißgepreßt
wird
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet. üV'U die Formlinge von Sinter-
bzw Heißpreßtemperatur in mildem Abschreckmittel wie heißem Wasser oder Öl aul Raumtemperatur
abgeschreckt und nach spangebender Bearbeitung /um Fort !μ- oder llalblertigteil zur Erzielung einer
Endharte mn 62 bis XO HRC mehrere Stunden im
Temperaturbereich von 550 bis 700 C. vorzugsweise 600 his (>50 C. ausgelagert werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823207161 DE3207161C2 (de) | 1982-02-27 | 1982-02-27 | Hartstofflegierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823207161 DE3207161C2 (de) | 1982-02-27 | 1982-02-27 | Hartstofflegierung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3207161A1 DE3207161A1 (de) | 1983-09-22 |
DE3207161C2 true DE3207161C2 (de) | 1984-05-10 |
Family
ID=6156912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823207161 Expired DE3207161C2 (de) | 1982-02-27 | 1982-02-27 | Hartstofflegierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3207161C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018116238A1 (de) * | 2018-07-04 | 2020-01-09 | Kme Germany Gmbh & Co. Kg | Warmumformwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Warmumformwerkzeuges |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1305149A (fr) * | 1961-11-09 | 1962-09-28 | Birmingham Small Arms Co Ltd | Poudre métallique utilisable notamment pour la fabrication d'outils |
-
1982
- 1982-02-27 DE DE19823207161 patent/DE3207161C2/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018116238A1 (de) * | 2018-07-04 | 2020-01-09 | Kme Germany Gmbh & Co. Kg | Warmumformwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Warmumformwerkzeuges |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3207161A1 (de) | 1983-09-22 |
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