DE3238555C2

DE3238555C2 -

Info

Publication number: DE3238555C2
Application number: DE19823238555
Authority: DE
Inventors: Kenichi Takagi; Norio Nogita; Keizo Tamai; Masahito Fukumori; Seiichi Kudamatsu Yamaguchi Jp Ohira; Tsuneyuki Hikari Yamaguchi Jp Ide; Hiroyuki Yamaguchi Jp Yamane; Tadao Hikari Yamaguchi Jp Watanabe; Yoshikazu Kudamatsu Yamaguchi Jp Kondo
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1990-12-06
Also published as: DE3238555A1; JPS5867842A; SE459504B; FR2514788A1; SE8205907L; GB2109409B; JPS6057499B2; GB2109409A; SE8205907D0; FR2514788B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Sinterhartlegierung, die eine aus Eisen enthaltenden Mehrfachboriden zusammengesetzte Hartstoffphase und eine Binderphase zum Binden der Hartphase umfaßt, und die hervorragende mechanische Festigkeit und Zähigkeit aufweist.

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. DE-A-28 46 889, US-A-39 99 952 und die JP-A-27 818/79, 8 904/81 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 Cr, Mo, W, Ti, V, Nb, Ta, Hf und Co zusammengesetzte Hartstoffphase und eine aus einem der Metalle Fe, Cr, Ni, Mo, W, Ti, V, Nb, Ta, Hf, Zr und Cu und/oder Legierungen davon bestehende Binderphase. Das die Hartphase bildende Borid ist eine intermetallische Verbindung der Formel MB oder M₂B, wobei M ein Metall bedeutet, und das Mehrfachborid ist eine intermetallische Verbindung der Formel M_xN_yB, wobei M und N die Metalle eines Doppelborids bedeuten (die Bezeichnungen gelten für die ganze Beschreibung).

In der JP-A-15 773/81 wird eine Sinterhartlegierung vorgeschlagen, bei der die Härte und Zähigkeit durch 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 gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

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

Bei der Sinterhartlegierung (nachstehend einfach als "Sinterlegierung" bezeichnet) der Erfindung liegt das Atomverhältnis (Mo und/oder W)/B im Bereich von 0,75 bis 1,25. Infolge dieser Sturkturmerkmale besitzt die Sinterlegierung der Erfindung eine sehr hohe transversale Bruchfestigkeit von 1750 bis 3000 N/mm² in stabiler Weise bei einer Härte auf der Rockwell-A-Skala (H _RA im Bereich von 80 bis 93. Der Grund für die stabile hohe transversale Bruchfestigkeit 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 Hartstoffphase bildet, ein Borid des Mo₂FeB₂- oder WFeB-Typs oder ein Gemisch davon und geringere Mengen solcher Boride wie MB, M₂B und M_xN_yB enthält. Ferner konnte bestätigt werden, daß bei einem hohen Wolframgehalt ein Doppelborid der Formel W₂FeB₂ vorhanden ist. In den Mehrfachboriden des Mo₂FeB₂-, WFeB- oder W₂FeB₂-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 Mo₂FeB₂-, WFeB- und W₂FeB₂-Typs bezeichnet.

Um eine hauptsächlich aus diesen Mehrfachboriden des Mo₂FeB₂-, WFeB- oder W₂FeB₂-Typs zusammengesetzte Hartstoffphase zu erhalten, müssen mindestens 10% Eisen in der Hartstoffphase 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. Außerdem kann pulverförmiges Eisenborid leicht in technischem Maßstab hergestellt werden, und Eisen ist überall vorhanden und billig.

Die Härte der Sinterlegierung der Erfindung hängt von der Menge des die Hartstoffphase bildenden Mehrfachborids, der Menge der Binderphase und der Härte der Binderphase 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 Hartstoffphase mindestens 40% beträgt. Wenn die Menge der Hartstoffphase über 95% liegt, ist die Rockwell-A-Härte 93 oder höher, aber die transversale Bruchfestigkeit ist geringer als 1750 N/mm². Dementsprechend wird die Menge an Hartstoffphase auf 40 bis 95% eingestellt.

Der Gehalt an Bor, das das die harte Phase bildende Element ist, soll mindestens 3% betragen, um einen Hartstoffphasen-Mindestgehalt von 40% zu ergeben. Ein Borgehalt von höchstens 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 Hartstoffphase 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 1750 bis 3000 N/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 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 Erfindung durch Austenitisierung der Binderphase nicht-magnetisch wird. Wenn die Sinterlegierung der Erfindung in Anwendungsgebieten eingesetzt wird, wo hohe mechanische Festigkeit und Abnutzungsbeständigkeit gefordert werden, 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 1750 N/mm². Dementsprechend ist der Chromgehalt auf höchstens 35%, vorzugsweise 0,5 bis 35% eingestellt.

Nickel ist ein Element, das ebenso wie Chrom eine Verbesserung der Korrosionsfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit bewirkt. Nickel ist außerdem erforderlich zur Umwandlung der Struktur der Binderphase 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 Mo₂FeB₂-, WFeB- oder W₂FeB₂-Typs, die die Hartstoffphase bilden, ersetzen kann. Wenn die Binderphase eine Ferritphase ist, bewirkt Kobalt eine Erhöhung der Netzhärte der Binderphase. Wenn aber der Kobaltgehalt 35% übersteigt, wird die transversale Bruchfestigkeit auf unter 1750 N/mm² vermindert. Die Obergrenze des Kobaltgehaltes ist deshalb auf 35% festgelegt.

Kupfer ist ein Element, das zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsfestigkeit 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.

Titan, Zirkonium und Hafnium, die zur Gruppe IVa des Periodensystems gehören, und Vanadium, Niob und Tantal, die zur Gruppe Va des Periodensystems gehören, ersetzen Molybdän oder Wolfram in den Mehrfachboriden des Mo₂FeB₂-, WFeB- oder W₂FeB₂-Typs. Ein Teil dieser Metalle wird zur Legierungbildung in der Binderphase 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 im Hinblick auf die Kosten dieser Metalle in einer Gesamtmenge bis zu 15% 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 Oxidenn und zur Erhöhung der Härte der Binderphase 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 Aluminiums im wesentlichen vernachlässigt werden. Außerdem kann bei einer möglichst guten Steuerung des Sauerstoffgehaltes in der Sinterlegierung der Erfindung die ungünstige Wirkung des Aluminiums bis zu einem Aluminiumgehalt von 2,85% beträchtlich vermindert werden. Der Aluminiumgehalt wird deshalb bis höchstens 2,85% erlaubt.

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

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

Gemäß der Lehre der vorstehend genannten JP-A wird ein Pulver aus Fe-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 pulverförmiger Kohlenstoff oder Carbid zugesetzt. Das erhaltene Pulvergemisch wird in einem organischen Lösungsmittel in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert, danach getrocknet, granuliert und verpreßt. Dann wird der Preßkörper in einer nicht oxidierenden Atmosphäre mit flüssiger Phase gesintert. Durch Sintern mit flüssiger Phase kann die Dichte auf im wesentlichen 100% erhöht werden. Zur Verhinderung einer Oxidation beim Sintern ist es wichtig, nicht-oxidierender Atmosphäre zu sintern. Gewöhnlich wird das Sintern mit flüssiger Phase während 5 bis 90 Minuten bei 1100 bis 1400°C durchgeführt. Bei einer Sintertemperatur unter 1100°C 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 1400°C ist, wird eine Vergröberung der Kristallkörper 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.

Das Sintern mit 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 isostatischem Heißpressen, Heißpressen und elektrischem Sintern.

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 1

Ein Gemisch aus 20,2% Ferroborpulver A, 69,2% Ferrowolframpulver, 2,1% Chrompulver, 1,1% Nickelpulver, 7,1% pulverförmigem 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 1300°C gesintert.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus 9,3% Ferroborpulver B, 22,2% Ferrowolframpulver, 27,4% Wolframpulver, 1,1% Chrompulver, 2,0% Nickelpulver, 25,0% WB-Pulver, 12,7% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Dann wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

Beispiel 3

Ein Gemisch aus 31,1% borhaltigem Legierungspulver A, 35,5% Molybdänpulver, 2,1% Nickelpulver 31,0% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225°C gesintert.

Beispiel 4

Ein Gemisch aus 44,6% borhaltigem Legierungspulver C, 51,2% Molybdänpulver, 1,1% Nickelpulver, 2,8% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. 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% pulverförmigem 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% borhaltigem Legierungspulver C, 38,0% Ferrowolframpulver, 16,7% Molybdänpulver, 0,5% Chrompulver, 0,5% Nickelpulver, 16,0% MoB-Pulver und 0,2% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Anschließend wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1275°C gesintert.

Beispiel 7

Ein Gemisch aus 32,3% borhaltigem Legierungspulver C, 28,0% Molybdänpulver, 0,6% Chrompulver, 2,1% Nickelpulver, 36,7% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1250°C gesintert.

Beispiel 8

Ein Gemisch aus 44,6% borhaltigem Legierungspulver C, 47,1% Molybdänpulver, 2,1% Nickelpulver, 5,9% pulverförmigem 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.

Beispiel 9

Ein Gemisch aus 32,3% borhaltigem 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.

Beispiel 10

Ein Gemisch aus 27,6% Ferroborpulver, 50,6% Molybdänpulver, 2,3% Chrompulver, 2,0% Nickelpulver, 15,0% MoB-Pulver, 2,2% pulverförmigem 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.

Beispiel 11

Ein Gemisch aus 32,0% borhaltigem Legierungspulver A, 39,0% Molybdänpulver, 6,5% Chrompulver, 2,0% Nickelpulver, 20,2% pulverförmigem 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.

Beispiel 12

Ein Gemisch aus 43,4% borhaltigem 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 1200°C gesintert.

Beispiel 14

Ein Gemisch aus 40,7% borhaltigem Legierungspulver C, 9,5% Ferrotitanpulver, 46,6% Molybdänpulver, 1,1% Nickelpulver, 5,8% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Vibrationskugelmühle naßpulverisiert. Danach wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1300°C gesintert.

Beispiel 15

Ein Gemisch aus 42,0% borhaltigem 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 1275°C gesintert.

Beispiel 16

Ein Gemisch aus 25,0% borhaltigem Legierungspulver C, 28,5% Molybdänpulver, 1,1% Nickelpulver, 19,0% Kobaltpulver, 25,3% MoB-Pulver, 0,8% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Das pulverisierte Gemisch wird dann getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1225°C gesintert.

Beispiel 17

Ein Gemisch aus 25,0% borhaltigem 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 1200°C gesintert.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Gemisch aus 35,0% Ferroborpulver A, 30,0% Molybdänpulver, 3,0% Chrompulver, 3,0% Nickelpulver, 28,7% pulverförmigem Carbonyleisen und 0,3% Kohlenstoffpulver wird 28 Stunden in einer Schwingkugelmühle naßpulverisiert. Dann wird das pulverisierte Gemisch getrocknet, granuliert, verpreßt und im Vakuum bei 1200°C gesintert.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Gemisch aus 42,0% borhaltigem Legierungspulver B, 54,7% Molybdänpulver und 3,0% 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.

Vergleichsbeispiel 3

Ein Gemisch aus 43,0% borhaltigem Legierungspulver D, 16,0% borhaltigem 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 Hartstoffphase, und die Rockwell-A-Härte und die Werte der transversalen Bruchfestigkeit der in den Beispielen 1 bis 17 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Sinterlegierungen sind in Tabelle IV zusammengefaßt.

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

Die Beispiele 11 bis 17 zeigen die Menge an Hartstoffphase, die Rockwell-A-Härte und die transversale Bruchfestigkeit, wenn Chrom, Nickel und Titan als Metalle der Gruppe IVa, Vanadium als Metall der Gruppe Va, und Kobalt und Kupfer in 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/oder W)/B 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.

Tabelle I

Zusammensetzung (Gew.-%) der durch Wasserzerstäubung hergestellten borhaltigen Legierungspulver

Tabelle II

Zusammensetzung (Gew.-%) der Legierung oder Verbindung

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

Claims

1. Sinterhartlegierung mit hervorragender mechanischer Festigkeit und Zähigkeit, welche besteht aus:

a) 40 bis 95 Gew.-% einer Hartstoffphase, die
- a1) aus Mehrfachboriden des Typs M_xN_yB zusammengesetzt ist, wobei
  M: Molybdän und/oder Wolfram sowie gegebenenfalls Titan, Vanadium, Niob, Tantal, Hafnium und/oder Zirkonium
  N: Eisen sowie Chrom und/oder Nickel und gegebenenfalls Kobalt
  x, y: stöchiometrische Werte, bei denen M und N metallische Verbindungen bilden, und
- a2) mindestens 10 Gew.-% Eisen enthält, und aus
b) einer Binderphase, die aus Eisen als Basis sowie aus Chrom, Nickel, Silizium und/oder Kohlenstoff und gegebenenfalls aus Kobalt, Kupfer, Titan, Vanadium, Niob, Tantal, Hafnium und/oder Zirkonium besteht, wobei
die Legierung besteht aus:
3 bis 8 Gew.-% Bor
bis zu 35 Gew.-% Chrom
bis zu 35 Gew.-% Nickel
0,03 bis 4,75 Gew.-% Silizium
bis zu 0,95 Gew.-% Kohlenstoff
Molybdän und/oder Wolfram in einer Menge, daß das Atomverhältnis (Molybdän und/oder Wolfram)/Bor im Bereich von 0,75 bis 1,25 liegt, sowie gegebenenfalls
bis zu 35 Gew.-% Kobalt
bis zu 35 Gew.-% Kupfer, und
bis zu 15 Gew.-% Gesamtgehalt an Titan, Vanadium, Niob, Tantal, Hafnium und/oder Zirkonium, Rest Eisen mit unvermeidbaren Verunreinigungen, zu denen bis zu 2,85 Gew.-% Aluminium und bis zu 2,3 Gew.-% Sauerstoff gehören.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Atomverhältnis (Molybdän und/oder Wolfram)/Bor im Bereich von 0,9 bis 1,20 liegt.