DE4202828C2

DE4202828C2 - Verwendung einer verschleißbeständigen Legierung

Info

Publication number: DE4202828C2
Application number: DE19924202828
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Theisen; Hans Prof Dr Ing Berns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2012-02-01
Also published as: DE4202828A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer verschleißbe ständigen Legierung und insbesondere die Verwendung dieser Legierung als Werkstoff im Rahmen der Verschleißschutztechnologie.

Verschleißbeständige Legierungen, bei welchen sich der Ver schleißwiderstand aus dem Gehalt der besonders widerstands fähigen Carbide des Chroms, Wolframs, Molybdäns, Niobs, Va nadiums und Titans ergibt, sind bereits bekannt. Mit zuneh mendem Hartphasengehalt sinkt jedoch gleichzeitig die Riß zähigkeit, wodurch die Rißneigung insbesondere beim Be schichten mit derartigen Legierungen steigt. In der Praxis mangelt es an Legierungen, die sowohl einen ausreichenden Verschleißwiderstand als auch genügende Rißsicherheit auf weisen. So ist in der GB-PS 14 88 109 bzw. DE-AS 26 29 744 eine verschleißfeste Legierung beschrieben, die 0,55 bis 2,0 % Kohlenstoff, 0,2 bis 4,0% Silicium, 0,2 bis 3,0% Mangan, 4,0 bis 6,5% Chrom, 2,5 bis 15,0% Niob, bis zu 3,5% star ke Carbidbildner außer Niob, bis zu 0,5% Nickel, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält, wobei Niob und Kohlenstoff in Abhängigkeit voneinander, entspre chend einer graphischen Darstellung der genannten Vorveröf fentlichung, auftreten.

Bei dieser bekannten, für den Gleitverschleiß entwickelten, ver schleißfesten Legierung ist die chemische Zusammensetzung so ge wählt, daß nach der Erstarrung primärer Niobcarbide noch ein Koh lenstoffgehalt von weniger als 0,5% für die Härtung der metalli schen Matrix zur Verfügung steht.

Untersuchungen haben gezeigt, daß der Verschleißwiderstand einer martensitischen Metallmatrix, insbesondere bei Furchungsver schleiß, stark vom C-Gehalt und der erzielbaren Härte abhängt. Bild 1 gibt den Verschleißwiderstand als Kehrwert des verschlis senen Volumens aus Einzelritzversuchen an einer entsprechend le gierten, martensitischen Metallmatrix wieder. Es wird deutlich, daß der Verschleißwiderstand oberhalb eines Gehaltes an gelöstem Kohlenstoff von 0,5% stark zunimmt, wobei der Härtezuwachs we gen des steigenden Restaustenitgehaltes geringer ausfällt bzw. negativ ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ins besondere gegen Furchungsverschleiß verschleißbeständige Le gierung mit erhöhter Härte und erhöhtem Verschleißwiderstand der Matrix aufzufinden, welche sich gleichzeitig durch Riß sicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebene Verwendung gelöst.

Der mit Hilfe der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung erzielbare technische Vorteil ergibt sich in erster Linie dadurch, daß einerseits die Härte und der Verschleißwider stand der Matrix durch Anhebung des Kohlenstoffgehaltes auf mehr als 0,5 Gew.-% signifikant gesteigert werden und gleichzeitig durch gezielte Einstellung eines erhöhten Rest austenitgehaltes infolge Zugabe von Nickel und Mangan die Rißsicherheit nach rascher Abkühlung aus dem schmelzflüssi gen Zustand gewährleistet wird. Neben dem hohen Kohlenstoff gehalt der martensitischen Matrix wird der Widerstand gegen vorwiegend furchenden Verschleiß bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung durch die gleichmäßig verteilte, pri märe Ausscheidung feiner Niobcarbide bestimmt, wie sie sich nach rascher Abkühlung der Schmelze ergibt.

Bei natürlicher Abkühlung von 1300 auf 700°C mit t_13/7 6 s stellt sich mit der erfindungsgemäßen Legierung ein Gefüge ein, das aus feinverteilten NbC-Carbiden in einer martensi tischen Metallmatrix besteht (Bild 2). Der Ausdruck t_13/7 gibt in Analogie zur t_8/5-Zeit bei der Wärmebehandlung von Stahl die Zeit für die Abkühlung von 1300 auf 700°C an. Da bei ist der gesamte Cr- und C-Gehalt der Restschmelze (nach Erstarrung der Niobcarbide) in der Metallmatrix gelöst. Die hohe Abkühlgeschwindigkeit ist nötig, weil sich bei langsa men Abkühlgeschwindigkeiten sekundäre Eisenchromcarbide auf den Korngrenzen ausscheiden (Bild 3). Dies ist von Nachteil, weil durch die Carbidausscheidung der Metallmatrix Kohlen stoff entzogen wird, und diese dadurch an Verschleißwider stand verliert. Hinzu kommt, daß sich im Verschleißprozeß entstehende Risse leicht entlang der Korngrenzen ausbreiten und so zu großflächigen Ausbrüchen und hohen Verschleißraten führen können.

Die Legierungselemente Chrom, Molybdän und Vanadium bewirken bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung das Auf treten eines Sekundärhärtemaximums bei Anlaßtemperaturen zwischen 500 und 600°C. Dieses eröffnet der Legierung auch die Anwendung für Verschleißfälle bei erhöhter Temperatur. Durch ihre typische Kombination von hohem Verschleißwider stand und hoher Rißsicherheit eignet sich die erfindungsge mäß zu verwendende Legierung ganz besonders für die Verar beitung durch Sprühkompaktieren, thermisches Spritzen und Auftragsschweißen, da bei den genannten Verfahren natürliche Abkühlungen aus dem schmelzflüssigen Zustand von 1300 auf 700°C mit t_13/7 6 s auftreten. Wird die erfindungsgemäße Legierung nach solcherart rascher Abkühlung aus dem schmelz flüssigen Zustand verwendet, so treten ihr hoher Verschleiß widerstand und ihre hohe Rißsicherheit am deutlichsten zuta ge. Aus dem Vorstehenden folgt, daß sich die erfindungsgemä ße Legierung insbesondere eignet zur Verwendung als Werk stoff bei der Herstellung einer auf einem Grundkörper aufge brachten Verschleißschutzschicht.

Die erfindungsgemäße Legierung sollte insbesondere gegen Fur chungsverschleiß eingesetzt werden, wie man ihn im Umgang mit mi neralischen Gütern findet. Als typische Anwendungsbeispiele sind Förderschnecken, Walzen, Rutschen, Schurren u. a. zu nennen.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Verwendungsformen der Er findung angegeben.

Claims

1. Verwendung einer Legierung, bestehend aus:
0,8-2,5 Gew.-% Kohlenstoff, 0,2-1,5 Gew.-% Silicium, 0,2-5 Gew.-% Mangan, 0,6-5 Gew.-% Nickel, 3-7 Gew.-% Chrom, 3-8 Gew.-% Niob, 0-1,5 Gew.-% Molyb dän, 0-1,5 Gew.-% Vanadium, 0-1,5 Gew.-% Wolfram und/oder Titan, Rest Eisen
mit den herstellungsbedingten Verunreinigungen, wobei für den Kohlenstoffgehalt gilt: mit 7 < a < 9 und 0,5 < b < 1
als Verschleißschutzmaterial zum Schutz insbesondere vor Furchenverschleiß mit der Maßgabe, daß die schmelzflüs sige Legierung in einem Zeitraum von 6 s von 1300 auf 700°C abgekühlt worden ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die verschleißbestän dige Legierung besteht aus:
1,1-1,3 Gew.-% Kohlenstoff, 0,6-0,8 Gew.-% Sili cium, 1,0-1,5 Gew.-% Mangan, 2,2-2,5 Gew.-% Nickel, 5,0-6,0 Gew.-% Chrom, 5,2-5,8 Gew.-% Niob, 1,5-1,8 Gew.-% Molybdän, 0,5-0,8 Gew.-% Vanadium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, für den Zweck nach Anspruch 1, mit der Maßgabe nach Anspruch 1.

3. Verwendung der Legierung nach Anspruch 1 oder 2, für den Zweck nach Anspruch 1, mit der Maßgabe nach Anspruch 1 und der weiteren Maßgabe, daß die verschleißbeständige Legierung durch Schmelzverdüsen, thermisches Spritzen oder Sprühkompaktieren auf einen Grundwerkstoff aufgetragen wird.

4. Verwendung dem Legierung nach Anspruch 1 oder 2 als Verschleißschutzmaterial für Förderschnecken, Walzen, Rutschen und Schurren für den Umgang mit mineralischen Gütern, mit der Maßgabe nach Anspruch 1.