DE931352C

DE931352C - Stahllegierungen mit austenitisch-ferritischem Mischgefuege fuer Warmarbeitswerkzeuge und Verfahren zu ihrer Waermebehandlung

Info

Publication number: DE931352C
Application number: DEB24513A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1952-03-03
Filing date: 1953-02-28
Publication date: 1955-08-08

Description

Stahllegierungen mit austenitisch-ferritischem Mischgefüge für Warmarbeitswerkzeuge und Verfahren zu ihrer Wärmebehandlung Die Erfindung befaßt sich mit Stahllegierungen für Warmarbeitswerkzeuge, insbesondere für Werkzeuge zum Strangpressen hochschmelzender Metalle, die aus o,a5 bis 0,75 0/0 C, 2o bis 35 % Cr, o bis 8 0/a Mo, bis zu io% Ni und/oder Mn und gegebenenfalls bis zu 3o0/0 Co und bis zu je io% an karbidbildenden Metallen, wie W, V, 1Vb, Ta, Zr und Ti einzeln oder zu mehreren, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen bestehen. Die Legierungsbestandteile sind hierbei zueinander derart abgestimmt, daß sich ein austenitisch-ferritisches Mischgefüge ergibt.
Es ist bekannt, Legierungen, welche innerhalb der vorstehenden Analysengrenzen liegen, wegen ihrer hohen Warmfestigkeit als Werkstoff für in der Wärme hochbeanspruchte Maschinen- und Apparateteile zu verwenden. Für Ventile wurde insbesondere ein Stahl empfohlen, der etwa o,40/@ C, 26 0/a Cr, a,5 % Mn, 2,5 0/0, Mo und 5 0/0 Ni enthielt. Ferner ist es bekannt, daB solche Stähle bei einem Glühen zwischen 65o und goo°, gegebenenfalls nach einem Ablöschen von Temperaturen über g50°, im ferritischen Gefügebestandteil zur Ausscheidung der harten und spröden Sigmaphase führen. Es ist selbstverständlich, daB man für Baustahlzwecke einen solchen Zustand der Stahllegierungen nach Möglichkeit vermeiden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß gerade diese bisher durchaus unerwünschte harte Sigmaphase ein hervorragend geeigneter Gefügebestandteil bei Verwendung derartiger Stähle für Warmarbeitswerkzeuge ist, und zwar insbesondere dann, wenn neben korrodierenden Angriffen gleichzeitig hohe Beanspruchungen auf Verschleiß bei hohen Temperaturen auftreten, wie dies insbesondere bei Werkzeugen zum Strangpressen hochschmelzender Metalle der Fall ist.
Beispielsweise ist es möglich, den vorstehend angeführten Ventilstahl durch Glühbehandlungen bei 65o bis 90o° von einer RC-Härte von 23 bis 30 auf q.o bis 43 zu bringen. Durch geeignete Wahl weiterer Legierungszusätze innerhalb der vorgeschlagenen Grenzen ist es möglich, diese Härte auf über 6o RC zu steigern.
Bei besonders hohen Beanspruchungen, insbesondere hinsichtlich der Höhe der Temperatur, erweist sich ein Kobaltzusatz als vorteilhaft, der in Ausmaßen bis zu 30 % erfolgen kann. Durch diesen Zusatz wird der Temperaturbereich der Ausscheidung der Sigmaphase zu höheren Temperaturen verschoben.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist daher die Verwendung eines Stahles mit o,25 bis 0,75'/0, C, 2o bis 35'/o Cr, o bis 81/o Mo, o bis io 0/a Ni undjoder Mn, o bis 300/a Co, o bis zu je io% W, V, Nb, Ta, Zr und Ti, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen mit der Maßgabe jedoch, daß die Legierungsgehalte des Stahls so zueinander abgestimmt sind, daß der Stahl ein austenitischferritisches Mischgefüge aufweist, als Werkstoff für Warmarbeitswerkzeuge, insbesondere für Werkzeuge zum Strangpressen hochschmelzender Metalle.
Der empfohlene Stahl kann vorteilhaft gemäß vorliegender Erfindung bei Temperaturen von über 65o', gegebenenfalls nach vorausgegangener Abschreckung von Temperaturen von über 95o°, mindestens bis zur teilweisen Umwandlung des ferritischen Gefügebestandteiles in die Sigmaphase geglüht werden.
Für Warmwerkzeuge, die der Einwirkung heißer Werkstücke ausgesetzt sind, wurden bereits Stahllegierungen empfohlen, die 0,3 bis 1,2% C, 3 bis 1q.0/0 Cr und o,5 bis 2% V enthalten.
Von diesen bekannten Werkzeugen unterscheiden sich die der vorliegenden Erfindung vor allem durch die erheblich höhere Warmfestigkeit des Werkstoffes, und zwar sowohl zufolge des höheren Chromgehaltes als auch zufolge des austenitischen Gefügeanteiles. Nach erfindungsgemäßer Wärmebehandlung zur Ausscheidung der Sigmaphase im ferritischen Gefügeanteil außerdem auch durch einen erheblich höheren Verschleißwiderstand bei hohen Temperaturen. Werkzeuge gemäß vorliegender Erfindung können z. B. aus einem Stahl hergestellt sein, der o,35 0/a C, 26% Cr, 2% Mn, 5,5°/o Mo und gegebenenfalls, wenn auf besondere Widerstandsfähigkeit bei Temperaturen von 90o° und höher Wert gelegt wird, 1a % Kobalt enthält.
Durch Zusätze an karbidbildenden und gleichzeitig ferritbildenden Legierungselementen, wie W, V, Nb, Ta, Zr und Ti einzeln oder zu mehreren zu den erfindungsgemäß zur Verwendung kommenden Stählen in Ausmaßen bis zu je io%, kann die Warmhärte, dieWarmfestigkeit und derVerschleißwiderstand in der Wärme gesteigert werden.
Mit Zusätzen an austenitbildenden Elementen, wie z. B. Ni und Mn, ist hingegen eine gewisse Vorsicht geboten, um den Ferritanteil im Gefüge nicht übermäßig zurückzudrängen.
Mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen sind insbesondere nach Umwandlung des Ferritanteiles in die Sigmaphase durch die an sich bekannte,- jedoch für schädlich gehaltene Wärmebehandlung bisher nicht mit Stahllegierungen erreichte Verschleißeigenschaften bei besonders hohen Temperaturen erzielbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung eines Stahls mit o,25 bis 0,751/o Kohlenstoff, 2o bis 35'/o Chrom, o bis 81/o Molybdän, o bis io 0/0a Nickel und/oder Mangan, o bis 30% Kobalt, o bis zu je io% Wolfram, Vanadin, Niob, Tantal, Zirkon und Titan, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen mit der Maßgabe jedoch, daß die Legierungsgehalte des Stahls so zueinander abgestimmt sind, daß der Stahl ein austenitischferritisches Mischgefüge aufweist, als Werkstoff für Warmarbeitswerkzeuge, insbesondere für Werkzeuge zum Strangpressen hochschmelzender Metalle.
2. Verfahren zur Wärmebehandlung des für den Zweck nach Anspruch i zu verwendenden Stahls, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bei Temperaturen von über 65o°, gegebenenfalls nach vorausgegangener Abschreckung von Temperaturen über 95o°, mindestens bis zur teilweisen Umwandlung des ferritischen Gefügebestandteiles in die Sigmaphase geglüht wird.