DE3815833A1 - Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff - Google Patents
Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen durch heißisostatisches
Pressen eines vorlegierten Pulvers gebildeten Kaltarbeitsstahl
sowie einen einen solchen Kaltarbeitsstahl enthaltenden
Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff.
Eine frühere Entwicklung der Anmelderin ist der
mittlerweile als Werkstoff 1.2380 genormte Kaltarbeitsstahl
X 225 Cr V Mo 13 4 mit der Analyse (in Gewichtsprozent)
2,25 C,
0,4 Si,
0,4 Mn,
13,0 Cr,
4,1 V,
1,1 Mo,
Rest Fe.
0,4 Si,
0,4 Mn,
13,0 Cr,
4,1 V,
1,1 Mo,
Rest Fe.
Ein noch höher legierter Kaltarbeitsstahl
X 320 Cr V Mo 13 5 wurde ebenfalls entwickelt und hergestellt.
Seine Analyse (in Gewichtsprozent) ist wie folgt:
3,2 C
0,4 Si
0,4 Mn
13,0 Cr
5,0 V
1,2 Mo
0,7 W
Rest Fe.
0,4 Si
0,4 Mn
13,0 Cr
5,0 V
1,2 Mo
0,7 W
Rest Fe.
Der Carbid-Gehalt beim erstgenannten Stahl beträgt ca. 24 Vol.-%
bei einem MC-Gehalt (Gehalt an Nichteisenmetallcarbiden)
von ca. 6,5 Vol-%, beim letztgenannten Stahl beträgt
dieser Carbidgehalt ca. 48 Vol.-% bei einem MC-Gehalt von ca.
8,5%.
In der DE-PS 29 37 724 ist ein unter der Bezeichnung
CPM 10 V bekannte Kaltarbeitsstahl mit folgender Analyse (in
Gewichtsprozent) beschrieben:
2,45 C
0,50 Mn
0,90 Si
5,25 Cr
9,75 V
1,30 Mo
0,07 S
Rest Fe.
0,50 Mn
0,90 Si
5,25 Cr
9,75 V
1,30 Mo
0,07 S
Rest Fe.
Bei ihm macht der Carbid-Gehalt ca. 33 Vol.-% bei einem
MC-Gehalt von ca. 16% aus.
Aufgrund des hohen Anteils an MC eignen sich diese
Werkstoffe gut für Verschleißbeanspruchungen. Auch diese
Werkstoffe werden pulvermetallurgisch nach dem HIP-Verfahren
(heißisostatisches Pressen) hergestellt.
Die genannten Werkstoffe zeichnen sich trotz des hohen
Carbid-Anteils durch eine gute Bearbeitbarkeit aus, da eine
Carbidverteilung in feiner Form vorliegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kaltarbeitsstahl,
der sowohl einen hohen Carbid-Anteil besitzt als auch
korrosionsbeständig ist, sowie einen solchen Kaltarbeitsstahl
enthaltenden Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kaltarbeitsstahl
gemäß Anspruch 1 bzw. eines Stahlmatrix-Hartstoff-
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 4 gelöst.
Vorteilhafte und höchst vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3 bzw. 5 und 6.
Das bevorzugt durch Verdüsen gewonnene - höchst
bevorzugt kugelige - vorlegierte Pulver hat beim reinen
Kaltarbeitsstahl vorzugsweise eine Korngröße von kleiner 500
Mikrometer. Im Falle der Metallmatrix des Verbundwerkstoffes
beträgt die Korngröße - kugelig oder spratzig - in Anpassung
an ein Hartstoffpulver mit einer Korngröße von 5-10 Mikrometer
vorzugsweise kleiner 50 Mikrometer.
Es sind seit langem korrosionsbeständige Stähle wie der
AISI 440 C mit ca. (in Gewichtsprozent)
1,1 C
17,0 Cr
0,6 Mo
Rest Fe,
17,0 Cr
0,6 Mo
Rest Fe,
(genormt unter 1.4125) bekannt, die sich jedoch aufgrund
ihrer niedrigen Carbid-Lage nicht mit den davor erwähnten
Stählen vergleichen lassen.
Ein ebenfalls bekannter, unter der Bezeichnung CPM T 440
vertriebener rostfreier Kaltarbeitsstahl mit der Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
2,20 C
0,50 Mn
0,50 Si
17,50 Cr
5,75 V
0,50 Mo
0,06 S
Rest Fe
0,50 Mn
0,50 Si
17,50 Cr
5,75 V
0,50 Mo
0,06 S
Rest Fe
kann bestenfalls als korrosionsträge bezeichnet werden, da
wegen der hohen Kohlenstofflage von 2,20% das meiste der
vorhandenen 17,50% Chrom in Form von Carbiden gebunden ist,
so daß die Matrix wieder unter die Resistenzgrenze von 13%
Chrom absinkt.
Aufgrund der hohen Chrom-Lage beim erfindungsgemäßen
Kaltarbeitsstahl bleibt dagegen über das als Carbid gebundene
Chrom hinaus ausreichend Chrom in der Matrix vorhanden, um
die gewünschte Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.
Bei einer Versuchscharge dieses Stahls aus kugeligem
vorlegierten Pulver einer Korngröße kleiner 500 Mikrometer
und mit der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
2,31 C
0,44 Si
0,50 Mn
0,016 P
0,019 S
25,30 Cr
0,18 Ni
1,18 Mo,
0,44 Si
0,50 Mn
0,016 P
0,019 S
25,30 Cr
0,18 Ni
1,18 Mo,
die bei einer Temperatur von 1200°C und einem Druck von
1000 bar über 3 Stunden heißisostatisch verdichtet wurde,
ergaben sich nach einer Wärmebehandlung mit folgenden
Parametern:
Härtungsbedingungen: Halten bei 1200°C über 20 Min.,
Abschrecken in Öl
Anlassen: zweimal über 2 Stunden auf 560°C bis 570°C an Luft
Anlassen: zweimal über 2 Stunden auf 560°C bis 570°C an Luft
| folgende Werkstoffeigenschaften | |||
| Glühhärte (nach dem Weichglühen)|27 HRC | |||
| Gebrauchshärte | 57 HRC | ||
| Biegefestigkeit | 3050 MPa | ||
| Korrosion: @ | Abtragungsrate w (in 20%iger siedender Essigsäure) | 20 mm/a | |
| Verschleiß: @ | Abtragungsrate W: @ | - Flint (80) | 3,2 · 10-5 mm/a |
| - Korund (80) | 4,0 · 10-5 mm/a | ||
| - SiC (80) | 3,8 · 10-5 mm/a |
Im Vergleich dazu hat der eingangs erwähnte nicht korrosionsbeständige
Stahl X 225 Cr V Mo 13 4 in siedender
Essigsäure eine Abtragungsrate von 344 mm/a.
Der erfindungsgemäße Werkstoff zeichnet sich zusammenfassend
durch folgendes Eigenschaftsprofil aus:
- - günstige Gebrauchshärte
- - günstiges Verhältnis Gebrauchshärte zu Glühhärte
- - ausreichende Biegefestigkeit
- - hohe Verschleißbeständigkeit
- - ausreichende Korrosionsfestigkeit,
wobei dieser Stahl einen Carbid-Gehalt von 43 Vol.-% bei
einem Gehalt von 6,5 Vol.-% an MC-Carbid besitzt.
Aufgrund des günstigen Verhältnisses von Gebrauchshärte zu
Glühhärte, d. h. niedriger Glühhärte, in Verbindung mit
seiner Korrosionsbeständigkeit stellt dieser Stahl auch die
Matrix-Basis für einen vorteilhaften Metallmatrix-Hartstoff-
Verbundwerkstoff der prinzipiellen Art, wie sie etwa in der
DE-OS 35 07 332 beschrieben ist, dar, der im gehärteten
Zustand der Matrix widerstandsfähig gegen abrasiven Verschleiß
ist und im weichgeglühten Zustand selbst gut spanend
bearbeitbar ist.
Claims (6)
1. Korrosionsbeständiger Kaltarbeitsstahl, gebildet
durch heißisostatisches Pressen von vorlegiertem Pulver der
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
2,0 - 3,5 C
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
23,0 - 27,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
23,0 - 27,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
2. Korrosionsbeständiger Kaltarbeitsstahl nach Anspruch 1
mit der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
2,0 - 3,5 C
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
24,0 - 26,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
24,0 - 26,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
3. Korrosionsbeständiger Kaltarbeitsstahl nach Anspruch 2
mit der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
2,3 C
0,4 Si
0,4 Mn
25,0 Cr
1,0 Mo
4,1 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
2,3 C
0,4 Si
0,4 Mn
25,0 Cr
1,0 Mo
4,1 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
4. Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff, gebildet
durch heißisostatisches Pressen eines Pulvergemisches
bestehend aus 60 bis 90 Vol.-% eines vorlegierten Pulvers von
härtbarer Kaltarbeitsstahlmatrix der Zusammensetzung (in
Gewichtsprozent)
2,0 - 3,5 C
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
23,0 - 27,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungenund 40 bis 10 Vol.-% eines Pulvers eines der Hartstoffe TiC, Al₂O₃, B₄C, VC oder eines Gemisches aus zwei oder mehr dieser Hartstoffe.
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
23,0 - 27,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungenund 40 bis 10 Vol.-% eines Pulvers eines der Hartstoffe TiC, Al₂O₃, B₄C, VC oder eines Gemisches aus zwei oder mehr dieser Hartstoffe.
5. Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff, nach Anspruch 4
mit einer Kaltarbeitsstahlmatrix der Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
2,0 - 3,5 C
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
24,0 - 26,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
0 - 1,5 Si
0 - 1,5 Mn
24,0 - 26,0 Cr
0,5 - 2,5 Mo
3,0 - 6,0 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
6. Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff nach Anspruch 5
mit einer Kaltarbeitsstahlmatrix der Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
2,3 C
0,4 Si
0,4 Mn
25,0 Cr
1,0 Mo
4,1 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
0,4 Si
0,4 Mn
25,0 Cr
1,0 Mo
4,1 V
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3815833A DE3815833A1 (de) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff |
| ES198989108269T ES2035421T3 (es) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Acero en frio resistente a la corrosion y matriz de acero-material duro-material de union contenidos en este acero en frio. |
| EP89108269A EP0341643B1 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Korrosionsbeständiger Kaltarbeitsstahl und diesen Kaltarbeitsstahl aufweisender Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff |
| AT89108269T ATE81874T1 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix- hartstoff-verbundwerkstoff. |
| DE8989108269T DE58902537D1 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3815833A DE3815833A1 (de) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3815833A1 true DE3815833A1 (de) | 1989-11-23 |
Family
ID=6354000
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3815833A Ceased DE3815833A1 (de) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff |
| DE8989108269T Expired - Lifetime DE58902537D1 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff. |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8989108269T Expired - Lifetime DE58902537D1 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Korrosionsbestaendiger kaltarbeitsstahl und diesen kaltarbeitsstahl aufweisender stahlmatrix-hartstoff-verbundwerkstoff. |
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|---|---|
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| AT (1) | ATE81874T1 (de) |
| DE (2) | DE3815833A1 (de) |
| ES (1) | ES2035421T3 (de) |
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