DE635170C - Verwendung von Wolfram-Beryllium-Legierungen fuer Werkzeuge und Geschosse - Google Patents

Description

• Verwendung von Wolfram-Beryllium-Legierungen für Werkzeuge und Geschosse In Auswertung der wissenschaftlichen Erkenntnisse Moissans sind in den letzten Jahrzehnten als Ausgangsmaterialien für besonders widerstandsfähige Werkzeuge und Geschosse sogenannte Hart- oder Schneidemetalle hergestellt worden, die ihre Härte in erster Linie dem Gehalt an Carbiden der Metalle der Chromgruppe, also des Wolframs -Molybdäns, Chroms und Urans, verdau e`n.,Ohrie weitere Zusätze haben diese Kohlenstoffverbindungen für Ziehsteine und Bohrspitzen Verwendung gefunden, bei denen eine gewisse Sprödigkeit in Kauf genommen werden kann. Um die überragende Härte der genannten Carbide ebenso wie ihre Unempfindlichkeit gegen hohe Temperaturen. für spanabhebende Werkzeuge auszunutzen, war es nötig, den Carbiden zur Milderung der Sprödigkeit Zusatzmetalle beizugeben. Als solche wurden Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan und Titan verwendet, und zwar das letztere nur in geringeren Mengen. Bisweilen werden diese Zähmetalle in einem Umfange z. B. bis zu 6o°/0 zugesetzt, daß die eigentlich kennzeichnende Eigenschaft dieser Sonderlegierungen, die Härte, etwas in den Hintergrund tritt und sich wenig von der normaler Schnelldrehstähle unterscheidet. Die Vorzüge diesen gegenüber bestehen dann wesentlich. in anderen Eigenschaften, wie in hoher Warm- und Verschleißfestigkeit oder chemischer Widerstandsfähigkeit. Das ist z. B. der Fall bei Hartschneidmetallen, wie Stelliten, die sich vornehmlich auf dem System Chrom-Wolfram-Kobalt aufbauen. Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer ähnlich zusammengesetzten Legierungsgruppe für Werkzeuge .und Geschosse. Erfindungsgemäß besitzen diese Legierungen nicht Kohlenstoff 'z. B. in Form von Carbiden als Härtemittel, sondern enthalten zu diesem Zweck Beryllium, das zusammen mit Metallen der Chromgruppe und gegebenenfalls einem Gehalt an Zähmetallen, z. B. der Eisengruppe oder Titan, vorzügliche Legierungen bildet.
• Solche Legierungen sind wegen ihrer den Carbiden der Chrommetalle überlegenen Zähigkeit und guten elektrischen Leitfähigkeit bereits als Sinterlegierungen für Glühfäden benutzt worden. Neuartig ist aber ihre Verwendung als Ausgangsstoff für Werkzeuge und Geschosse. Weiterhin hat man aus Legierungen, die 46 bis go 0/0 Eisen, q. bis q:2 0/0 Chrom und 2 bis =2 0/0 Beryllium enthalten, wegen ihrer hohen Korrosionsfestigkeit und Hitzebeständigkeit Säurebehälter und Zementationsgefäße hergestellt.
• Die Herstellung der Wolfram-, Molybdän- und Chromberyllide ist nur bei sehr hohen Temperaturen möglich und stellt sowohl an die Reinheit der Ausgangsmaterialien als auch an das Geschick des Metallurgen erheblich größere Ansprüche als z. B. die Herstellung der Wolframcarbide. Die hohe Affinität des Berylliums zum Sauerstoff macht von vornherein ein Schmelzen unter Luftzutritt unmöglich. Wider Erwarten führte jedoch auch die Herstellung in einer Stickstoffatmosphäre zuschlechten Ergebnissen. Möglicherweise geht bei den über 2ooo Grad liegenden Schmelztemperaturen das Beryllium auch mit dem Stickstoff Verbindungen ein, wie es bisher nur mit dem Sauerstoff bekannt war. Gute Erfolge zeitigte die Herstellung in einer Wasserstoffatmosphäre auch dürfte dies im Vakuum der Fall sein.
• Als besonders günstig hat sich das Mischungs= verhältnis gezeigt, bei dem auf 95 bis 96 Anteile Schwermetall. (Wolfram, Molybdän, Chrom) 4 bis 5 Teile Beryllium kommen. Bei weiterer Steigerung des Berylliumgehalts fand nur eine geringe Härtesteigerung statt; eine Erhöhung des Berylliums über 9,5 °/a ergab überhaupt keine Härtesteigerung mehr, brachte aber eine fast sprunghafte Zunahme der Sprödigkeit mit sich. Vorteilhaft geht man daher mit dem Berylliumgehalt nicht über 9,5 % hinaus. Auch, so hohe Gehalte wie 6 bis 9,5 °% empfehlen sich nur zur Herstellung solchen Werkstoffs, der eine gewisse Sprödigkeit besitzen darf, z. B. für Ziehsteine und Bohrspitzen. Soll das Schwermetallberyllid unter Zusatz von Zähmetallen, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, Titan, als Ausgangsstoff für spanabhebende Werkzeuge oder für auf Schlag beanspruchte Werkzeuge, z. B. Steinsägedisken usw., dienen, so wird der Berylliumgehalt vorteilhaft zwischen 2 und 8 °/o gehalten.
• Je nach dem Verwendungszweck ist die Menge des zugesetzten Zähmetalis verschieden. Während zur Herstellung von Ziehsteinen z. B. die reinen Schwermetallberyllide verwendet werden können, gegebenenfalls für Ziehsteine, z. B. zum Ziehen von Kupfer oder Bronze unter Zusatz bis zu 30?/, Zähmetall, am besten Kobalt nicht Eisen, kann der Gehalt an Zähmetall für spanabhebende Werkzeuge oder Geschosse, die einer starken Schlagbeanspruchung ausgesetzt sind, bis auf 45 °/o steigen.
• Zur Herstellung der Legierungen, _ wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, lassen sich praktisch alle Verfahren verwerten, die zur Herstellung der Schwermetallcarbide Verwendung ' finden. Bei der Gattierung der Legierungen kann man sowohl von den Elementen ausgehen hls auch von einem Gemisch, das nur die Zähmetalle als Elemente enthält, denen die in einem ,besonderen Verfahren hergestellten gesinterten oder gegossenen Beryllide der Chrommetalle zugesetzt sind. Auch können die Zähmetalle in Legierung mit Chrommetallen (Ferrowolfram) oder mit Härtemitteln (Ferroberyllium) dem Ausgangsgemisch beigefügt werden u. ä. m. Vorteilhafter als die bekannte Sinterung der aus reinen Schwermetallberylliden bestehenden Legierung ist ihre neuartige Herstellung durch Vergießen aus dem Schmelzfluß, da diese ein dichteres, porenfreies Gefüge ergibt.
• Schließlich sei noch einer Beobachtung Erwähnung getan, die bisher theoretisch nicht einwandfrei erklärt werden kann. Wird das Beryllium zum Teil durch andere Härtemittel, wie Aluminium, Silicium, Bor; Zirkon, Cer mit Ausnahme von Kohlenstoff, ersetzt, so zeigt sich fast ausnahmslos bei gleicher Gesamtmenge an Härtemitteln eine Zunahme der Zähigkeit und der- Güte des Gefüges mit der Zunahme der Zahl der verschiedenen Härtekomponenten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verwendung einer praktisch kohlenstofffreien, aus 2 bis 9,5 °/o Beryllium und Metallen der Chromgruppe .Wolfram, Molybdän, Chrom.) bestehenden, gegebenenfälls unter Zusatz von Zähmetallen (Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan oder Titanf bis zum Höchstbetrage von 45 °/o gesinterten oder gegossenen Legierung für Nrer zeuge und Geschosse.