DE3238555A1

DE3238555A1 - Sinterhartlegierung

Info

Publication number: DE3238555A1
Application number: DE19823238555
Authority: DE
Inventors: Masahito Fukumori; Tsuneyuki Hikari Yamaguchi Ide; Yoshikazu Kudamatsu Yamaguchi Kondo; Norio Nogita; Seiichi Kudamatsu Yamaguchi Ohira; Kenichi Takagi; Keizo Tamai; Tadao Hikari Yamaguchi Watanabe; Hiroyuki Yamaguchi Yamane
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3238555C2; JPS6057499B2; FR2514788A1; SE8205907L; JPS5867842A; FR2514788B1; SE459504B; GB2109409A; GB2109409B; SE8205907D0

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Sinterhartlegierung, die eine hauptsächlich aus Eisen enthaltenden Mehrfachboriden zusammengesetzte Hartphase und eine· Bindemittelphase zum Binden der Hartphase nmfaßt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sinterhartlegierung mit hervorragender mechanischer Festigkeit und Zähigkeit.

Herkömmliche Hartwerkstoffe sind Hartlegierungen auf Wolframcarbid (WC)-Basis, Stellitlegierungen und Schnellstähle« In jüngerer Zeit wurden Sinterhartlegierungen, die eine aus Eisenborid oder Eisen-Mehrfachborid zusammengesetzte Hartphase enthalten, als Werkstoffe vorgeschlagen, die den Platz dieser bekannten harten Werkstoffe einnehmen können; vgl» US-PS 3 999 952 und die JP-OSen Wr. 27 818/79, 8904/81 und 15 773/81.

Die in diesen Druckschriften beschriebenen Sinterhartlegierungen enthalten eine aus Eisenborid oder Eisenborid und einem Borid und/oder Mehrfachborid mindestens eines der boridbildenden Elemente Cr₁, Mo, W, Ti* V, Mb, Ta, Hf und Co zusammengesetzte Hartphase und eine aus einem der Metalle Pe, Cr, Nijr Mo, W, Ti, W Nb, Ta, Hf, Zr und Cu und/oder Legierungen davon bestehende Bindemittelphase. Das die Hartphase bildende Borid ist eine intermetallische Verbindung der Formel MB oder M-B, wobei M ein Metall bedeutet, und das Mehrfachborid ist eine intermetallische Verbindung der Formel MN B, wobei M und N die Metalle eines Doppelborids bedeuten (die Bezeichnungen gelten für die ganze Beschreibung) . ■ . ■

In der JP-OS 15 773/81 wird ferner eine Sinterhartlegierung vorgeschlagen, bei der die Härte und Zähigkeit durch

32385b5

Γ _ ₄ _ I

Steuerung der Gehalte an Al, Si und O verbessert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sinterhartlegierung bereitzustellen, die hervorragende mechanische Festigkeit und Zähigkeit aufweist und im Bezug auf diese Eigenschaften stabil ist, während gleichzeitig die ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Abnutzungsbeständigkeit der herkömmlichen Sinter-Hartlegierungen beibehalten werden. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Sinterhartlegierung mit hervorragender mechanischer Festigkeit und Zähigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 40 bis 95 Gewichtsprozent Hartphase, die aus mindestens 10 Gewichtsprozent Eisen enthaltenden Mehrfachboriden zusammengesetzt ist, und eine Binderphase zum Binden der Hartphase umfaßt, wobei der Borgehalt 3 bis 8 Gewichtsprozent, der Chromgehalt bis zu 35 Gewichtsprozent, der Nickel-^ gehalt bis zu 35 Gewichtsprozent, der Aluminiumgehalt bis zu 2,85 Gewichtsprozent, der Siliciumgehalt 0,03 bis 4,75 Gewichtsprozent, der Kohlenstoffgehalt bis zu 0,95 Gewichtsprozent und der Sauerstoffgehalt bis zu 2,3 Gewichtsprozent betragen, der Gehalt an Molybdän und/oder Wolfram derart ist, daß das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,75 bis 1,25 liegt und der Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

In der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.

Die Sinterhartlegierung (nachstehend einfach als "Sinterlegierung" bezeichnet) der Erfindung enthält die die Hauptbestandteile darstellenden Elemente in den vorstehend angegebenen Mengen und das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B liegt im Bereich von 0,75 bis 1,25. Infolge dieser Strukturmerkmale besitzt die Sinterlegierung der Erfindung eine sehr hohe transversale Bruchfestigkeit von 175 bis 300 kg/mm²

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in stabiler Weise hai einer Härte auf der Rockwell-A-Skäla (HgA) im Bereich von 80 bis 93= Der Grund für die hohe transversale Bruchfestigkeit und die Verminderung der Abweichung davon bei einer Einstellung des Atomverhältnisses (Mo und/oder W)/B auf etwa 1 konnte noch nicht vollständig aufgeklärt werden. Es wurde jedoch festgestellt,, daß das eisenhaltige Mehrfachborid, das die Hartphase bildet,, ein Börid des Mo-FeB₂ oder WFeB-Typs oder ein Gemisch davon und geringere Mengen solcher Boride wie MB/ MB. und MNB enthält. Ferner konnte bestätigt werden, daß bei einem hohen Wolframgehalt ein Doppelborid der Formel W₃FeB vorhanden ist. In den Mehrfachboriden des Mo₃FeB₃-V WFeB- oder W_?FeB_-Typs können sich Molybdän und Wolfram teilweise gegenseitig ersetzen und das Eisen ist teilweise durch Elemente wie Chrom, Nickel oder Kobalt ersetzt. Die vorstehend genannten drei Mehrfachboride einschließlich derjenigen, in denen Molybdän und Wolfram teilweise gegeneinander ausgetauscht sind und das Eisen teilweise durch Chrom, Nickel und Kobalt ersetzt ist, werden nachstehend als Mehrfachboride des Mo₉FeB₇-, WFeB-

und W FeB -Typs bezeichnet.

Um eine hauptsächlich aus diesen Mehrfachboriden des Mo^FeB-, WFeB- oder WJFeB -Typs zusammengesetzte Hartphase zu erhalten, müssen mindestens 10 % Eisen in der Hartphase enthalten sein»

In der Sinterlegierung der Erfindung werden Eisen und das Eisen enthaltende Mehrfachborid aus den folgenden Gründen verwendet. Ein Sinterkörper aus einem Eisen enthaltenden Borid hat ausreichend hohe Härte und Zähigkeit. Wenn eine entsprechende Menge Chrom oder Nickel zugefügt wird, werden hervorragende Korrosionsfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Oxidationsfestigkeit erreicht, die mit den entsprechenden Eigenschaften von Edelstahl vergleichbar sind. Außer-

³ dem kann pulverförmiges Eisenborid leicht in technischem

Maßstab hergestellt werden, und Eisen ist überall vorhanden und billig.

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r π

Die Härte der Sinterlegierung der Erfindung hängt von der Menge des die Hartphase bildenden Mehrfachborids, der Menge der Bindemittelphase und der Härte der Bindemittelphase ab-Die Rockwell-A-Härte der Sinterlegierung der Erfindung liegt im Bereich von 80 bis 93. Um eine Rockwell-A-Härte von mindestens 80 zu erreichen, ist es notwendig, daß die Menge der Hartphase mindestens 40 % beträgt. Wenn die Menge der Hartphase über 95 % liegt, ist die Rockwell-A-Härte 93 oder höher,aber die transversale Bruchfestigkeit ist geringer als 175 kg/mm². Dementsprechend wird die Menge an Hartphase auf 40 bis 95 % eingestellt.

Der Gehalt an Bor, das das die harte Phase bildende Element ist, soll 3 % betragen, um einen Hartphasen-Mindestgehalt von 40 % zu ergeben. Ein Borgehalt von 8 % ist erforderlich, um einen maximalen Gehalt an Hartphase von 95 % zu ergeben. Der Borgehalt wird deshalb auf 3 bis 8 % eingestellt.

Molybdän und Wolfram sind die Elemente, die zusammen mit dem Bor die Mehrfachboride der Hartphase bilden. Wenn diese Elemente in derartiger Menge enthalten sind, daß das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,75 bis 1,25 liegt, wird bei der Sinterlegierung der Erfindung eine hohe transversale Bruchfestigkeit von 175 bis 300 kg/mm² erreicht, wobei die Rockwell-A-Härte im Bereich von 80 bis 93 liegt. Wenn das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,90 bis 1,20 gehalten wird, kann eine höhere transversale Bruchfestigkeit erreicht werden. Der Gehalt an Molybdän und/oder Wolfram wird deshalb derart eingestellt, daß das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,75 bis 1,25, vorzugsweise von 0,90 bis 1,20 liegt.

Chrom verbessert die Korrosionsfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Oxidationsfestigkeit der Sinterlegierung der Erfindung. Wenn Chrom in Verbindung mit Nickel verwendet wird, hat Chrom auch die Wirkung, daß die Sinterlegierung der Er-

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BADORlGINAi-

findung durch Äustenitisierung der Bindemittelphase nichtmagnetisch wird. Wenn die Sinterlegierung der Erfindung in Anwendungsgebieten eingesetzt wird, wo hohe mechanische Festigkeit und Äbnutzungsbeständigkeit gefordert werden, g nicht jedoch Korrosionsfestigkeit, dann ist ein Chromzusatz nicht besonders erforderlich» In vielen Fällen wird jedoch eine hohe Korrosionsfestigkeit ebenso wie die anderen Eigenschaften verlangt. Deshalb ist ein Chromgehalt in einer Menge von mindestens 0,5 % bevorzugt. Wenn der Chromgehalt 35 % überschreitet, werden zwar die Korrosionsfestigkeit, die Hitzebeständigkeit und Oxidationsfestigkeit verbessert, die mechanische Festigkeit wird aber vermindert und die transversale Bruchfestigkeit ist geringer als 175 kg/mm². Dementsprechend ist der Chromgehalt auf höchstens 35 %, vor-

^5 zugsweise 0,5 bis 35 % eingestellte

Nickel ist ein Element, das ebenso wie Chrom eine Verbesserung der Korrosionsfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit bewirkt. Nickel ist außerdem erforderlich zur Umwandlung der Struktur der Bindemittelphase in ein austenitisches nicht-magnetisches Material. Diese Ziele können bei einem Nickelgehalt von bis zu 35 % erreicht werden.

Kobalt ist ein Element, das hauptsächlich Eisen in den Boriden des Mo_FeB -, WFeB- oder W₃FeB -Typs, die die harte Phase bilden, ersetzen kann. Wenn die Bindemittelphase eine Ferritphase ist, bewirkt Kobalt eine Erhöhung der Netzhärte der Bindemittelphase. Wenn aber der Kobaltgehalt 35 % übersteigt, wird die transversale Bruchfestigkeit auf unter 175 kg/mm² vermindert. Die Obergrenze des Kobaltgehalts ist deshalb auf 35 % festgelegt.

Kupfer ist ein Element, das zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Sinterlegierung der Erfindung zugesetzt wird. Wenn jedoch der Kupfergehalt 35 % übersteigt, werden Härte und transversale Bruchfestigkeit vermindert. Der Kupfergehalt wird deshalb auf bis zu 35 % eingestellt.

L -I

1 Titan, Zirkonium und Hafnium, die zur Gruppe IVa des

Periodensystems gehören, und Vanadin, Niob und Tantal, die zur Va des Periodensystems gehören, ersetzen Molybdän oder Wolfram in den Mehrfachboriden des Mo„FeB_-, WFeB- oder W FeB -Typs. Ein Teil dieser Metalle wird zur Legierungbildung in der Bindemittelphase verbraucht. Diese Metalle der Gruppen IVa und Va bewirken eine Verbesserung der Härte der Sinterlegierung der Erfindung und verhindern eine Vergröberung der Kristallkörner zur Zeit des Sinterns in flüssiger Phase. Obwohl diese Metalle im allgemeinen teuer sind, kann durch die Zugabe geringer Mengen davon eine hohe Wirkung erreicht werden. Wenn die Metalle der Gruppen IVa und Va in einer Gesamtmenge bis zu 15 % im Hinblick auf die Kosten dieser Metalle enthalten sind, werden sowohl Härte als auch transversale Bruchfestigkeit auf einem zufriedenstellenden Maß gehalten. Der Gesamtgehalt dieser Metalle wird deshalb auf bis zu 15 % eingestellt.

Kohlenstoff ist ein zur Reduzierung von Oxiden und zur Erhöhung der Härte der Bindemittelphase wirksames Element. Infolge dieser Wirkungen wird die Gesamthärte der Sinterlegierung der Erfindung erhöht. Wenn der Kohlenstoffgehalt jedoch 0,95 % übersteigt, wird die Härte nicht weiter verbessert, jedoch die transversale Bruchfestigkeit vermindert. Der Kohlenstoffgehalt ist dementsprechend auf höchstens 0,95 % begrenzt.

Aluminium stammt aus den als Ausgangsmaterial eingesetzten Pulvern. Es neigt zur Umsetzung mit Bor und Sauerstoff unter Bildung von Aluminiumborid und Aluminiumoxid. Aluminiumoxid hat eine ungünstige Wirkung, da es die Sintereigenschaft der Sinterlegierung der Erfindung verschlechtert ,Dementsprechend ist ein Aluminiumgehalt, der so gering wie möglich ist, bevorzugt. Wenn der Aluminiumgehalt allerdings geringer als 1 % ist, kann die ungünstige Wirkung des Aluminium im wesentlichen vernachlässigt werden. Außerdem kann bei einer mög-

BAD ORIGINAl.

323355'5

r π

liehst guten Steuerung des Sauerstoffgehalts in der Sinterlegierung der Erfindung die ungünstige Wirkung des Aluminiums bis zu einem Aluminiumgehalt von 2 ,,85 % beträchtlich vermindert werden. Der Aluminiumgehalt wird deshalb auf

5 höchstens 2,85 % eingestellt.

Sauerstoff reagiert mit Bor, Chrom, Aluminium und Silicium zu Oxiden, die die Sinterfähigkeit behindern und eine Verminderung der transversalen Bruchfestigkeit und eine Verbreiterung der Abweichung davon bewirken. Der Sauerstoffgehalt ist deshalb vorzugsweise so gering wie möglich. Bis zu einem Sauerstoffgehalt toon 2 ,,3 % kann der Einfluß des Sauerstoffs jedoch im wesentlichen vernachlässigt werden. Der Sauerstoffgehalt wird deshalb auf höchstens 2,3 % begrenzt.

Silicium ist ein Element, das hauptsächlich aus den als Ausgangsmaterial verwendeten Pulvern stammt. Silicium bewirkt eine Verbesserung der Sinterfähigkeit der Sinterlegierung der Erfindung, erhöht die Dichte und verbessert damit die mechanischen Eigenschaften der Sinterlegierung der Erfindung. Wenn der Siliciumgehalt jedoch niedriger als 0,03 % ist/, sind seine Wirkungen nicht nennenswert. Wenn der Siliciumgehalt andererseits 4,75 % übersteigt, wird die Sinterlegierung der Erfindung spröde. Der Siliciumgehalt

25 wird deshalb auf 0,03 bis 4,75 % eingestellt.

Gemäß der Lehre der vorstehend genannten JP-OS wird ein Pulver aus Pe-B oder eine Legierung des Fe-B-Typs durch Wasser- oder Gaszerstäubung erhalten und als Borquelle verwendet. Daneben kann auch pulverförmiges Ferrobor oder pulverförmiges Borid von Nickel, Chrom, Wolfram, Titan oder . Molybdän oder pulverförmiges Bor als Borquelle eingesetzt werden. Die Bor enthaltende Verbindung wird mit pulverförmigem Molybdän, Wolfram, Titan, Vanadin, Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt und/oder Kupfer oder Legierungen von mindestens zwei dieser Metalle vermischt. Gegebenenfalls wird

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» «*■ ν

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-ιοί pulverförmiger Kohlenstoff oder Carbid zugesetzt. Das erhaltene Pulvergemisch wird in einem organischen Lösungsmittel in einer Schwingk-ugelmühle naßpulverisiert/ danach getrocknet, granuliert und verpreßt. Dann wird der grüne Preßling in einer nicht oxidierenden Atmosphäre der Sinterung in flüssiger Phase unterzogen. Dadurch wird die Sinterlegierung der Erfindung hergestellt. Durch Anwendung der Sintertechnik in flüssiger Phase kann die Dichte auf im wesentlichen 100 % in der Sinterlegierung der Erfindung erhöht werden. Zur Verhinderung einer Oxidation in der Sinterungsstufe ist es wichtig, daß das Sintern in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird, beispielsweise im Vakuum oder unter einem reduzierenden oder inerten Gas. Gewöhnlich wird das Sintern in flüssiger Phase 5 bis 90 Minuten bei 1100 bis 1400⁰C durchgeführt. Bei einer Sintertemperatür unter 1100⁰C wird keine ausreichende Menge an flüssiger Phase erhalten und das Sintern schreitet nicht genügend fort, was zur Bildung eines Sinterkörpers führt, der voller Hohlräume ist. Wenn die Sintertemperatur höher als 1400⁰C ist,schreitet zwar das Sintern in flüssiger Phase genügend fort, es wird jedoch eine Vergröberung der Kristallkörner verursacht und dadurch die transversale Bruchfestigkeit vermindert. Bei einer Sinterdauer unter 5 Minuten wird die Dichte nicht auf ein befriedigendes Maß erhöht. Bei einer Sinterdauer über 90 Minuten kann eine der Verlängerung der Sinterdauer entsprechende Erhöhung der Festigkeit nicht mehr erreicht werden. In einigen Fällen erfolgt sogar eine Verminderung der Festigkeit. Eine Sinterdauer über 90 Minuten ist deshalb nicht notwendig.

30 ■

Das Sintern in flüssiger Phase, das eine wirksame Verminderung der Entstehung von Hohlräumen auf ein möglichst niedriges Maß in der Sinterlegierung der Erfindung bewirkt, wurde als Beispiel beschrieben. Es bleibt festzustellen, daß dieses Ziel in ähnlicher Weise mit anderen Sinterverfahren erreicht werden kann, beispielsweise mit den Verfahren des

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1 ' isostatischen Heißpressens, Heißpressens und elektrischen Sinterns.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Die Zusammensetzung der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Werkstoffe ist in nachstehenden Tabellen I, II und III aufgeführt.

Beispiel T

Ein Gemisch aus 20,2 % Ferroborpulver A, 69,2 % Ferrowolframpulver, 2,1 % Chrompulver,. 1,1 % Nickelpulver, 7,1 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird in einer Schwingkugelmühle mit Stahl- Mahltiegeln (Schwingkugelmühlen mit Stahl-Mahltiegeln werden auch in den folgenden Beispielen benutzt) 28 Stunden naßpulverisiert. Anschließend wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1300⁰C gesintert.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus-9,3 % Ferroborpulver B, 22,2 % Ferrowolfram pulver, 27,4 % Wolframpulver, 1,1 % Chrompulver, 2,0 % Nickelpulver> 25,0 % WB-Pulver, 12,7 % pulverförmiges Carbo nyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisierto Dann wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275⁰C gesintert.

Beispiel 3

Ein Gemisch aus 31,1 % borhaltiges Legierungspulver A, 35,5 % Molybdänpulver, 2,1 % Nickelpulver 31,0 % pulver-35 förmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert.

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- 12 - '

Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225°C gesintert.

Beispiel 4 5

Ein Gemisch aus 44,6 % borhaltiges Legierungspulver C, 51,2 % Molybdänpulver, 1,1 % Nickelpulver, 2,8 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Chrompulver wird 28"Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225°C gesintert.

Beispiel 5

Ein Gemisch aus 27,0 % Ferroborpulver A, 39,1 % Molybdänpulver, 3,1 % Chrompulver, 1,1 % Nickelpulver, 29,1 % MoB-Pulver, 0,3 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle · naßpulverisiert. Anschließend wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

Beispiel 6

Ein Gemisch aus 28,1 % borhaltiges Legierungspulver C, 38,0 % Ferrowolframpulver, 16,7 % Molybdänpulver, 0,5 % Chrompulver, 0,5 % Nickelpulver, 16,0 % MoB-Pulver und o,2 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naß pulverisiert. Anschließend wird das- pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

Beispiel 7

Ein Gemisch aus 32,3 % borhaltiges Legierungspulver C, 28,0 % Molybdänpulver, 0,6 % Chrompulver, 2,1 % Nickelpulver, 36,7 %

L J

1 pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver

wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1250⁰C gesintert.

Beispiel 8

Ein Gemisch aus 44,6 % borhaltiges Legierungspulver C, 47,1 % Molybdänpulver, 2,1 % Nickelpulver, 5,9 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird

28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

15 ■ B e i s ρ i e. 1 9

Ein Gemisch aus 32,3 % borhaltiges Legierungspulver C, '44,8 % Molybdänpulver, 0,6 % Chrompulver, 2,1 % Nickelpulver, 19,9 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

25 B e i s ρ i e 1 10

Ein Gemisch aus 27,6 % Ferroborpulver A, 50,6 % Molybdänpulver, 2,3 % Chrompulver, 2,0 % Nickelpulver, 15,0 % MoB-Pulver, 2,2 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Koh— lenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle

naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

ι - 14 -

1 Beispiel Π

Ein Gemisch aus 32,0 % borhaltiges Legierungspulver A, 39,0 % Molybdänpulver, 6,5 % Chrompulver, 2,0 % .Nickelpulver, 20,2 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Vibrationskugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

10 Beispiel 12

Ein Gemisch aus 43,4 % borhaltiges Legierungspulver B, 34,3 % Molybdänpulver, 21,0 % Chrompulver, 1,0 % Nickelpulver und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

Beispiel 13

Ein Gemisch aus 30,3 % Ferroborpulver A, 41,9 % Molybdänpulver, 2,1 % Chrompulver, 25,4 % Nickelpulver und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1200⁰C gesintert.

Beispiel 14

Ein Gemisch aus 40,7 % borhaltiges.Legierungspulver C, 9,5 % Ferrotitanpulver, 46,6 Molybdänpulver, 1,1 % Nickelpulver, 5,8 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naß pulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1300⁰C gesintert. 35

γ π

- 15 ■j Beispiel 15

Ein Gemisch aus 42,0 % borhaltiges Legierungspulver C, 7,3 % Ferrovanadinpulver, 50,4 % Molybdänpulver und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275⁰C gesintert.

JO "Beispiel.-1.6

Ein Gemisch aus 25,0 % borhaltiges Legierungspulver C, 28,5 % Molybdänpulver, 1,1 % Wickelpulver, 19,0 % Kobaltpulver, 25,3 % MoB-Pulver, 0,8 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Das pulverisierte Gemisch wird dann getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225⁰C gesintert»

20 Beispiel 17

Ein Gemisch aus 25,0 % borhaltiges Legierungspulver C, 28,5 % Molybdänpulver, 0,9 % Chrompulver, 1,0 % Nickelpulver , 19,0 % Kupferpulver, 25,3 % MoB-Pulver und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Vibrationskugelmühle naßpulverisiert. Das pulverisierte Gemisch wird dann getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1200⁰C gesintert»

30 Vergleichsbeispiel 1

Ein Gemisch aus 35,0 % Ferroborpulver A, 30,0 % Molybdänpulver, 3,0 % Chrompulver, 3,0 % Nickelpulver, 28,7 % pulverförmiges Carbonyleisen und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Dann wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1200⁰C gesintert.

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- 16 1 Vergleichsbeispiel 2

Ein Gemisch aus 42,0 % borhaltiges Legierungspulver B, 54,7 % Molybdänpulver und 3,0 % Nickelpulver und 0,3 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle

to Vergleichsbeispiel 3

Ein Gemisch aus 43,0 % borhaltiges Legierungspulver D, 16,0 % borhaltiges Legierungspulver E, 25,0 % Molybdänpulver, 14,6 % Chrompulver, 1,0 % Nickelpulver und 0,4 % Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225°C gesintert.

Die chemischen Analysenwerte, die Atomverhältnisse (Mo und/ oder W)/B, die Menge an Hartphase, und die Rockwell-A-Härte und die Werte der transversalen Bruchfestigkeit der in den Beispielen 1 bis 17 und in den Vergleichsbeispielen ΐ bis 3 erhaltenen Sinterlegierungen sind in Tabelle IV

25 zusammengefaßt.

Die Beispiele 1 bis 5 zeigen die Beziehungen zwischen dem Borgehalt und der Menge an Hartphase, der Rockwell-A-: Härte, und der transversalen.Bruchfestigkeit.

Die Beispiele 6 bis 10 zeigen die Beziehungen zwischen dem Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B und der Menge an Hartphase, der Rockwell-Α-Härte und der transversalen Bruchfestigkeit.

Die Beispiele 11 bis 17 zeigen die Menge an Hartphase, die Rockwell-A-Härte und die transversale Bruchfestigkeit, wenn Brom, Nickel und Titan als Metalle der Gruppe IVa, Vanadin als Metall der Gruppe Va, und Kobalt und Kupfer in

5 der Legierung enthalten sind.

Beispiel 13 zeigt eine Ausführungsform für eine nichtmagnetische Sinterlegierung.

in den Vergleichsbeispielen 1 und 3 ist das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B zu niedrig und liegt außerhalb des erfindungsgemäß spezifizierten Bereiches.

Im Vergleichsbeispiel 2 ist das Atomverhältnis (Mo und/oderW)/ β zu hoch und liegt ebenfalls außerhalb des erfindungsgemäß spezifizierten Bereiches.

Aus den in Tabelle IV angegebenen Ergebnissen kann entnommen werden, daß die Sinterlegierungen der Erfindung den Legierungen der Vergleichsbeispiele im Hinblick auf die transversale Bruchfestigkeit deutlich überlegen sind.

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co cn

ω ο

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Tabelle I

zusammensetzung (Gew.-I) der ctach Wasserzerstäubung hergestellten

borhaltigen Legierungspulver

'Probe

Elemente

	■ B	.5	Cr	5	W	Mn	Al	Si	0	21	C	31	Fe
A	13	.2	13.	9	-	0.25	0.03	0.83	0.	23	0.	03	Rest
I B	9	.0	11.	8	9.9	0.30	0.42	1.13	0.	30	0.	23	Rest <—
^! C	13	.4	4.	0	-	0.14	0.04	0.96	0.	36	0.	23 ·	Rest
D	16	.0	11 .	5	-	0.26	0.30	1 .36	0.	28	0.	36	" Rest
E	9	12.	-	0.31	0.27	0.95	0.	0.	Rest

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* β β

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OJ QC

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ω οι

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Probe

Tabelle II
Zusammensetzung (Gew,-%) der Legierung oder Verbindung

Elemente

	B	Fe	Mo	W	Ti	V	Cr	Mn	Al	Si	0	C
Ferrobor A	15.6	Rest	-	-	-	-	0.01	0.14	0.06	0.57	0.50	0,36
Ferrobor B	18.2	Rest	'-	-	-	-	0.00	0.21	0,08	0.59	0.43	0,41
F'errowolfram ..		Rest	1.75	77.44	-	-■	-	0.02	-.	0.03	-	.0.11
Ferrovanadln	-	Rest ^ί	-	-	-	82.91	-	-	1.20	1.17	-	0.06
Ferrotitan	-	Rest	• -	-	71.6	-	-	0.06'	0.03	0.04	-	0.06
MoB	10.0	0.05	Rest. -	-	-	-	-	-	-	-	0.05	£ 0.03
WB	■5.5	0.05	-	• Rest	-	-	-	- '■	-		0.09	0.01

cn cn cn

ω
ο

οι

Tabelle III
Reinheit (Gew.-%)der Metall- und Kohlenstoffpulver

Pulver.	Reinheit
Carbonyleisen	99.98
Mo	99.9
Cr	99.8
Ni	99.8
Co	99.9
W	99.9
Cu	99.9
C	99.9

- 21 Tabelle IV

Chemische Änalysenwerte, Atomverhältnisse (Mo und/oder W)/B, Menge der Hartphase,, Rockwell-A-Harte ' und transversale Bruchfestigkeitswerte der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Werkstoffe

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- 22 Tabelle IV - Fortsetzung

10

30

	NO.	Atomver- ihältnis (Mo und	•j Menge' ' der Hartpha-	Härte	,· Transversale " · I Bruchfestigkeit*' kg/W² ■■	.Mitteln wert
	1	ioder W) B' ·	s.e ' Gew. -'%	(H_RA)	Höchst wert «"' "	220
	2	1.00	70	83.0	245	183 \
	3	0.96	93	92.8	202	283
	4	1.00	50	84.8	296	233 j
	5	1.00	69	90.2	262	216
(U rH	6	1.04	87	91.2	221	182
¹O,	7	1.00	80	91.8	195	176
■rl	8	0.75	49	82.0	183	222
W	'9	0.92	63	89.8	242	226
•r)	10	1.20	50	83.0	245	182 ;
Λ	11	Γ.2 5	68	90.7	192	235
	12	1.02	51	83.5	258	188
	13	0.98	52	82.3	195	228
	14	1.00	56	83.8	246	178-
	15	1.00	62	89.2	187	221
	16	1.06	64	89.7	230	216
ι	17	1.01	62	87.3	230	223
	1	1.00	69	89.7	236	96
H ·' O ·	2	0.61	88	88.2	145	142
	3	1.58	58	86.2	168	65
0.33	91	91.1	103

*) Bemerkung: In jedem Beispiel wurden 10 Proben getestet.

35

Claims

Patentansprüche

1. Sinterhartlegierung mit hervorragender mechanischer Festigkeit und Zähigkeit _e dadurch gekennzeichne t^ daß sie 40 bis 95 Gewichtsprozent einer Hartphase, die aus mindestens 10 Gewichtsprozent Eisen enthaltenden Mehrfachboriden zusammengesetzt ist, und eine Binderphase zum Binden der Hartphase . umfaßt, wobei der Borgehalt 3 bis 8 Prozent, der Chromgehalt bis zu 35 Gewichtsprozent, der Nickelgehalt bis zu 35 Gewichtsprozent, der Äluminiumgehalt bis zu 2,85 Gewichtsprozent, der Siliciumgehalt 0,03 bis 4^75 Gewichtsprozent, der Kohlenstoffgehalt bis zu 0,95 Gewichtsprozent und der Sauerstoffgehalt bis zu 2,3 Gewichtsprozent betragen, der Gehalt an Molybdän und/oder Wolfram derart ist, daß das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,75 bis 1,.25 liegt und der Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2» Legierung nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Molybdän und/oder Wolfram derart ist, daß das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,9 bis 1,20 liegt.

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^Γ - 2 -

3- Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Kupfer oder Kobalt bis zu 35 Gewichtsprozent beträgt.

4. Legierung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an mindestens einem der Elemente Titan, Vanadin, Niob, Tantal, Hafnium oder Zirkonium höchstens 15 % beträgt.

L J