DE754988C

DE754988C - Durch Pressen und Sintern hergestellte Hartlegierung

Info

Publication number: DE754988C
Application number: DE1930754988D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1930-08-22
Filing date: 1930-08-22
Publication date: 1952-10-20

Description

Durch Pressen und Sintern hergestellte Hartlegierung Die Erfindung bezieht sich auf gesinterte Hartlegierungen, die aus hochschmelzendem Karbid und außerdem aus einem die Karbidteilchen bindenden metallischen Anteil bestehen. Nach der Erfindung wird als Ausgangsstoff einer solchen Hartlegierung neben bis 35 °/o Hilfsmetall gepulvertes Titankarbnd in einer für die Härte des Endproduktes ausschlaggebenden Menge verwendet.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Titankarbid bei einem Verfahren zur Herstellung von Sintermetall anzuwenden, bei dem das Hilfsmetall in Form von Salzen organischer Säuren zugesetzt wird. Dieses bereits vorgeschlagene Herstellungsverfahren, das nicht zum Stande-der Technik gehört, ist daher nicht Gegenstand des. Schutzes.
Es ist ferner bei erschmolzenen Legierungen bekannt, Titan oder Titankarbid zuzufügen. Derartige Schmelzlegierungen erfordern nicht nur ein anderes schwierigeres Herstellungsverfahren, sondern sie sind auch erheblich spröder als Sinterlegierungen. Bei gesinterten Legierungen wurde bisher Wolframkarbid als für die Härte wesentlicher Bestandteil in Verbindung mit einem Trägermetall der Eisengruppe angewendet. Die Verwendung von Titankarbid bei Sinterlegierungen hat gegenüber Wolframkarbid ganz erhebliche Vorzüge. Einesteils ist die Gewichtseinheit wesentlich billiger, andernteils hat das Titankarbid ein erheblich geringeres spezifisches Gewicht, so daß, da in der Anwendung für Werkzeuge usw. nicht das Gewicht der verwendeten Menge, sondern das Volumen ausschlaggebend ist, der Preis sich noch weiter vermindert. Seine Härte aber steht nicht nur nicht hinter derjenigen des Wolframkarbides zurück, es ist vielmehr möglich, bei gleichem Gehalt an: Hilfsmetall eine größere Härte des fertigen Körpers zu erzielen als die Härte eines entsprechenden wolframkarbidhaltigen Körpers. Das Titankarbid hat die Fähigkeit, in Verbindung mit einer ganzen Reihe von Metallen außerordentlich homogene, mechanisch widerstandsfähige Körper zu bilden. Als solche Metalle kommen in erster Linie Kobalt und Eisen in Betracht; es können auch Legierungen oder Mischungen von Kobalt und Eisen verwendet werden. Aber auch andere Metalle ergeben ausgezeichnete Ergebnisse. So ist z. B. Nickel für sich allein oder in Verbindung mit anderen Metallen vorteilhaft. Ferner können z. B. Legierungen von Kobalt, Chrom und Wolfram mit oder ohne Kohlenstoffzusatz verwendet werden. d. h. also solche Legierungen, die schon an und für sich eine Hartlegierung darstellen. Das Titankarbid kann zum Teil durch andere Karbide --ersetzt werden. In diesem Fall bildet ebenfalls die Gesamtmenge der verwendeten Karbide den überwiegenden Teil der Legierung. Um das geringe spezifische Gewicht, den niedrigen Preis und die größere Härte des Titankarbides weitgehend auszunutzen, empfiehlt es sich, nur einen kleineren Bruchteil der ganzen Karbidmasse aus einem anderen Karbid herzustellen. Zusätze von beispielsweise zo bis ao % Wolframkarbi.d, Molybdänkarbid oder Tantalkarbid slind ohne weiteres zulässig.
Um die-erwähnten Eigenschaften voll auszuwerten, werden erfindungsgemäß große Gehalte der ganzen Masse an T.itankarbid, nämlich mindestens 65 %, verwendet. Gesinterte Körper, die bei einer außerordentlichen Härte ein geringes Gewicht haben, erhält man z. B. bei Anwendung von etwa 85% Titankarbid. Es ist aber möglich, den Karbidgehalt noch weit darüber hinaus zu steigern, beispielsweise bis zu 95 0/0. Mit wachsendem Karbidgehalt steigt im allgemeinen die Härte des fertigen Körpers; jedoch wird es mit wachsendem Karbidgehalt immer schwieriger, eine feste Bindung der Karbidmasse zu erzielen. Je höher der Karbidgehalt ist, desto: höher muß die zur Verfestigung des fertigen Körpers erforderliche Temperatur gesteigert werden. Man kommt dabei unter Umständen bis über 2000°. Die Schwierigkeiten sind zum Teil darin begründet, daß das Titankarbid wegen seines vergleichsweise geringen spezifischen Gewichtes und des daraus sich ergebenden größeren Volumens und der größeren Gesamtoberfläche der gleichen Gewichtsmenge Pulver eine vergleichsweise größere Menge Hilfsmetall zur Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Karbidteilchen erfordert als andere, schwerere Karbide. Es hat sich aber gezeigt, daß man über diese Schwierigkeiten gut hinwegkommen kann. Man kann beispielsweise so vorgehen, daß man Titankarbid pulverisiert und mit der zur Bindung erforderlichen Menge eines Pulvers von Kobalt oder Eisen oder einer Mischung von Kobalt und Eisen innig vermengt. Diese pulverige Masse wird in die Form gepreßt, die der fertige Körper erhalten soll. Der Preßkörper wird dann auf eine so hohe Temperatur erhitzt, daß eine genügende Festigung eintritt. Im allgemeinen ist dazu erforderlich, daß die Temperatur bis erheblich über den Schmelzpunkt des Trägermetalles erhöht wird. Bei Verwendung von Kobalt, Eisen oder ähnlichen Metallen in einer Menge von beispielsweise etwa 200/0, wird man auf Temperaturen von etwa zgoo° oder mehr gehen müssen. Hierbei besteht nun die Gefahr, daß das Titankarbid mit anderen Stoffen, mit denen es in Berührung kommt, z. B. mit dem Sauerstoff oder Stickstoff der Atmosphäre, in Reaktion tritt. Dadurch würde die Eigenschaft des fertigen Körpers unter Umständen erheblich beeinträchtigt. Es ist deshalb notwendig, bei der Erhitzung vor allem Sauerstoff und Stickstoff fernzuhalten. Man wird die Erhitzung vornehmlich in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer anderen indifferenten Atmosphäre oder auch im Vakuum vornehmen.. Es kommt dabei darauf an, auch geringe Spuren von Sauerstoff oder Stickstoff fernzuhalten, weil sonst ein Abbinden der Masse nicht erzielbar wäre, da sich die einzelnen Karbidteilchen mit Oxyd- oder Nitridsehiehten überziehen würden, die einen Kontakt zwischen dem Karbid und dem Hilfsmetall verhindern.
Statt die Körper sofort in ihre endgültige Form zu bringen und durch Erhitzen fertig zu machen, kann man auch so vorgehen, daß man Körper herstellt, die man zunächst nur auf eine geringe Temperatur erhitzt, beispielsweise bis dicht unterhalb des Schmelzpunktes des Hilfsmetalles oder nur wenig darüber. Diese Körper sind dann zunächst noch verhältnismäßig leicht bearbeitbar. Man kann sie durch Schneiden u. dgl. in die gewünschte Form bringen und dann die so erhaltenen Körper durch Erhitzen auf die höheren Verfestigungstemperaturen fertigmachen.
Ein anderes Verfahren ist folgendes: Man preßt aus dem Titankarbi:dpulver, ohne oder mit nur geringem Zusatz eines Hilfsmetalles, Körper, die man dann beiz hoher Temperatur sintert. Der S.iizterkörper wird dann mit der in ihn noch einzuführenden Menge des Hilfsmetalles in Berührung gebracht und bis zur endgültigen Verfestigungstemperatur erhitzt. Vorausgesetzt ist natürlich, daß der Sinterkörper des Titankarbids noch genügende Porosntä.t besitzt. Man kann beispielsweise das Hilfsmetall in Gestalt eines festen, zusammenhängenden Körpers auf den vorgesinterten Ttankörper auflegen und dann das Ganze im Vakuum erhitzen. Der Hilfsmetallkörper wird dann von dem vorgesinterten Titankarbidkörper aufgesaugt und gleichmäßig verteilt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Durch Pressen und Sintern eines pulverförmigen Gemisches aus hochschmelzendem Karbid und Hilfsmetall hergestellte Hartlegierung, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: 5 bis 35 % eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt als Hilfsmetall, Rest Titankarbi4.
2. Legierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Titankarbids durch Wolframkarbi:d, Molybdänkarbid, oder Tantalkarbid, und zwar in einer Menge von io bis 2o% des Gesamtgehalts der Legierung ersetzt ist.
3. Legierung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet" daß als Hilfsmetall eine Legierung aus 4o bis 551/o Kobalt, 15 bis 33"/o Chrom, io bis 17'/o Wolfram mit oder ohne Kohlenstoffzusatz dient. 4. Verfahren zum Herstellen von Legierungen nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sintern des gepreßten Pulvergemisches eine Temperatur verwendet wird, die bei etwa igoo° oderhöher liegt. 5. Verfahren zum Herstellen von Legierungen nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern im Vakuum vorgenommen wird. 6. Verfahren. zum Herstellen von Legierungen nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ti@tankarbd.d ohne oder mit nur geringfügigem Zusatz von Hilfsmetall zunächst gep:reßt und bei etwa 2000° C oder höher gesintert wied, und daß dann nach dem Abkühlen der gesinterte karbidkörper in Berührung einem Körper ans. Hilfsmetall, der die noch einzuführende Hilfsmetallmenge darstellt, im Vakuum bis zur Aufnahme des Hilfsmetalle:s erhitzt wird. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 42o 689, 4ä1 212, 520 139, schweizerische Patentschriften Nr. 12o 304, 130 203; französische Patentschrift Nr. 66o 121; britische Patentschrift Nr. 239 499; USA.-Patentschriften Nr. i 343 976, 1 512 igi; VDL-Zeitschrift, 1927, Nr.
4, S. 136; Metallwirtschaft, 1928, S. 1o35.