EP0814172B1 - PM-Warmarbeitsstahl und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP0814172B1
EP0814172B1 EP96109706A EP96109706A EP0814172B1 EP 0814172 B1 EP0814172 B1 EP 0814172B1 EP 96109706 A EP96109706 A EP 96109706A EP 96109706 A EP96109706 A EP 96109706A EP 0814172 B1 EP0814172 B1 EP 0814172B1
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hot
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powder
pressure
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Hau Hanspeter
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    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • powder metallurgy Steels have properties that are identical chemical composition the properties of melt metallurgical manufactured steels are superior. In particular This is what distinguishes steels manufactured using powder metallurgy from that they are in all dimensions across their entire Cross-section have the same structural condition. So are also the mechanical properties across the entire cross-section essentially the same.
  • the hot work steel X40CrMoV51 to be produced by powder metallurgy by hot isostatic pressing.
  • the archive for the iron and steel industry 55 (1984), pages 169-176 that the hot-work steel mentioned Carbon 0.37-0.41%, silicon 1.0 - 1.07%, manganese from 0.38 - 0.42%, chromium from 5.3 - 5.5%, molybdenum of 1.37-1.41%, vanadium of 1.0-1.27 and negligible Nitrogen, oxygen, sulfur and phosphorus levels having.
  • a powder of the above composition prepared by nitrogen atomization from the melt is compacted in steel capsules which are evacuated to a vacuum of less than 10 -4 mbar before sealing. The compression takes place at temperatures of 1075 - 1225 ° C.
  • the aforementioned hot-work steel produced by powder metallurgy has a satisfactory hardness, is but because of its insufficient warm hardness, temper resistance and its tendency to experience temperature change cracks not suitable for heavy duty hot work tools like for mandrels, dies and block receivers for the metal pipe and extrusion, not for hot extrusion tools, Tools for hollow body production, tools for screw, nut, rivet and bolt products, Die casting tools, molding dies, die inserts and Hot shear blades. In short, the stability of the Steel in question for highly stressed hot work tools not satisfy.
  • the invention is therefore based on the object of a powder metallurgy to create manufactured hot-work steel, which, in addition to having a sufficient toughness, has a high warm hardness and especially good resistance to occurrence of temperature change cracks.
  • a powder metallurgy to produce manufactured hot-work steel which has a particularly suitable for use in extrusion, in particular there for mandrels, dies and block receptacles and also for use in forging presses and die casting molds, particularly suitable in the case of large dimensions is.
  • the invention is also based on the object of a method for the production of an improved powder metallurgy Specify hot work steel.
  • the invention further relates to the use of powder metallurgy manufactured hot work steel as a material for Manufacture of press mandrels, press dies and block sensors for extrusion and for the production of forging presses and die casting molds.
  • Induction heat is used to produce the steels according to the invention and used accurate temperature control until the Slag content is correct. Then under a protective gas atmosphere (preferably high purity nitrogen).
  • a protective gas atmosphere preferably high purity nitrogen.
  • the APM Calidus system has proven particularly suitable for this emphasized because with its help inclusions in the manufactured Powder can be avoided.
  • the melt is fed directly into the capsule to be compressed, which increases the risk of undesirable Inclusions enlarged.
  • the capsules After filling, the capsules are shaken to get the largest possible To achieve bulk density. Then they are like this filled capsules pumped air-free and then sealed gas-tight.
  • pretreated capsule at a pressure of about 3.5 Kbar cold isostatic pressed to this way the thermal conductivity to improve the powder batch contained in the capsule.
  • the capsules are under simultaneous pressurization heated.
  • the first step is to apply pressure about 200 bar with the help of compressed argon.
  • the heating takes place in the HIP system, the pressure of the the compressors supplying the compressed argon essentially is kept constant. With increasing temperature the grows Pressure on continuously without the pressure of the argon compressors should be increased.
  • the powder batch is compacted under pressure at a relatively low temperature, even before Oxygen, sulfur and carbon transport occurs. Consequently, the hot-work steel according to the invention is free of Segregations.
  • the HIP temperature is 1000 to 1230 ° C, one temperature of 1150 ° C is preferred.
  • the HIP pressure is 0.8 to 3.5 kbar, with a HIP pressure of 1 kbar currently being extremely has proven advantageous. When pressing less than 0.8 Kbar does not result in a sufficient compression of the material and especially the risk of gas inclusions in residual pores remain. HIP pressures of more than 3.5 kbar are possible with modern HIP systems, but does not lead to one quality increase justifying the effort.
  • the holding time is at the target HIP temperature and at the target HIP pressure at least 3 h. This time period applies to small dimensions to be manufactured. Larger dimensions to be manufactured need longer compaction times. conventional Procedures usually work with holding times of only a single hour. Since in the method according to the invention filled capsules simultaneously high temperatures and high Exposed to pressure will result in a homogeneous material high density achieved.
  • Hot work steel requires final forging or rolling treatments. Such processing measures in the heat carried out lead to an undesirable carbide growth and also to undesirably round off the carbides.
  • this is according to the invention composite and the hot work steel produced according to the invention used in the hipped state, i.e. in that condition, in which it was released from the capsule after pressing is.
  • the invention Round material with a diameter of less than 60 mm and rolled flat material with a cross-sectional ratio or forged.
  • the hot-work steel produced by powder metallurgy according to the invention has the following composition (in% by weight): carbon 0.25-0.45 chrome 2.40 - 4.25 molybdenum 2.50 - 4.40 vanadium 0.20-0.95 cobalt 2.10 - 3.90 silicon 0.10 - 0.80 manganese 0.15-0.65 Balance iron and possibly production-related impurities. It has a degree of purity K1 ⁇ 10.
  • the hot forming temperature is for the steel according to the invention
  • the soft annealing temperature is 900 to 1100 ° C 750 to 800 ° C
  • the stress relieving temperature is 600 up to 650 ° C
  • As a hardening agent oil in a warm bath (500 to 550 ° C) is preferably used.
  • the hardness HB is a maximum of 229.
  • the Rockwell hardness is 52 to 56 HRC.
  • the PM hot-work steel according to the invention has the in the following surprisingly good values with increased Temperatures (guidelines).
  • the resistance of the material according to the invention against that Cracks appear as a result of repeated temperature changes was determined in the usual way in the laboratory. there the material is cyclically heated to a test temperature and cooled again in an emulsion. Subsequently the cracks that have occurred are on a predetermined measuring length counted. The fire crack number determined in this way permits Statements about the behavior of the investigated material in the Comparison with the behavior of a comparison material.
  • the comparison materials are with their material numbers Inscribed "steel key”. It is these Comparative materials for melt-metallurgically manufactured Steels. Result for the hot work steel according to the invention the cheapest for all test conditions a) to c), i.e. the lowest fire crack numbers.
  • the comparison steel containing cobalt with the material number 1.2365 + Co indicates all three Test conditions a) to c) significantly higher fire crack numbers. For test condition a) they are due to the reference material 1.2365 + Co values even increased by almost 100%.
  • the excellent heat toughness values of the invention Material are graphically in Fig. 2 to the specified Comparative materials compared values determined. in the investigated temperature range from about 600 to about 800 ° C. the material of the invention has excellent Einschnürungshunt.
  • the reference material also containing cobalt with the material number 1.2365 + Co are clearly inferior in terms of toughness.

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Description

Stand der Technik
Es ist seit langem bekannt, daß pulvermetallurgisch hergestellte Stähle Eigenschaften besitzen, welche bei identischer chemischer Zusammensetzung den Eigenschaften von schmelzmetallurgisch hergestellten Stählen überlegen sind. Insbesondere zeichnen sich pulvermetallurgisch hergestellte Stähle dadurch aus, daß sie in allen Abmessungsbereichen über ihren gesamten Querschnitt den gleichen Gefügezustand aufweisen. Mithin sind auch die mechanischen Eigenschaften über den gesamten Querschnitt im wesentlichen gleich.
Es ist auch bereits bekannt, den Warmarbeitsstahl X40CrMoV51 pulvermetallurgisch durch heißisostatisches Pressen herzustellen. Diesbezüglich ist dem Archiv für das Eisenhüttenwesen 55 (1984), Seiten 169 - 176 zu entnehmen, daß der genannte Warmarbeitsstahl Kohlenstoff von 0,37 - 0,41 %, Silicium von 1,0 - 1,07 %, Mangan von 0,38 - 0,42 %, Chrom von 5,3 - 5,5 %, Molybdän von 1,37 - 1,41 %, Vanadium von 1,0 - 1,27 sowie vernachlässigbare Stickstoff-, Sauerstoff-, Schwefel- und Phosphorgehalte aufweist.
Ein durch Stickstoffverdüsung aus der Schmelze hergestelltes Pulver der oben angegebenen Zusammensetzung wird in Stahlkapseln verdichtet, welche vor Verschluß auf einen Unterdruck von weniger als 10-4 mbar evakuiert werden. Das Verdichten erfolgt bei Temperaturen von 1075 - 1225 °C.
Der vorstehend genannte pulvermetallurgisch hergestellte Warmarbeitsstahl verfügt zwar über eine befriedigende Härte, ist aber wegen seiner unzureichenden Warmhärte, Anlaßbeständigkeit und seiner Neigung zum Auftreten von Temperaturwechselrissen nicht für hochbeanspruchte Warmarbeitswerkzeuge geeignet, wie für Preßdorne, Preßmatrizen und Blockaufnehmer für das Metallrohr- und Strangpressen, ferner nicht für Warmfließpreßwerkzeuge, Werkzeuge für die Hohlkörperfertigung, Werkzeuge für die Schrauben-, Muttern-, Nieten- und Bolzenerzeugnisse, Druckgießwerkzeuge, Formteilpreßgesenke, Gesenkeinsätze und Warmscherenmesser. Kurz gesagt, kann die Standfestigkeit des in Rede stehenden Stahls bei hochbeanspruchten Warmarbeitswerkzeugen nicht befriedigen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstahl zu schaffen, welcher neben einer ausreichenden Zähigkeit eine hohe Warmhärte und insbesondere eine gute Beständigkeit gegen das Auftreten von Temperaturwechselrissen aufweist. Insbesondere ist ein Ziel der Erfindung darin zu sehen, einen pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstahl zu schaffen, welcher über eine besondere Eignung zur Verwendung beim Strangpressen, dort insbesondere für Preßdorne, Preßmatrizen und Blockaufnehmer verfügt und auch zur Verwendung bei Schmiedepressen und Druckgußformen, insbesondere im Falle großer Abmessungen, geeignet ist.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstahles anzugeben.
Hinsichtlich des zu schaffenden Stahles wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des zu schaffenden Verfahrens wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 4 gelöst.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung des pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstahles als Werkstoff zur Herstellung von Preßdornen, Preßmatrizen und Blockaufnehmern für das Strangpressen sowie zur Herstellung von Schmiedepressen und Druckgußformen.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie dadurch, daß als Folge der erfindungsgemäßen kobalthaltigen Zusammensetzung, synergistisch verstärkt durch die erfindungsgemäße spezielle Verdichtung, ein pulvermetallurgisch hergestellter Warmarbeitsstahl zur Verfügung gestellt wird, welcher im wesentlichen ebenso gute Warmzähigkeitseigenschaften aufweist wie ein bekannter kobaltfreier Warmarbeitsstahl, aber zusätzlich über hohe Warmhärte-, Anlaß- und Warmbrandrißbeständigkeitswerte verfügt.
In der Fachwelt bestehen lebhafte Bedenken gegen das Einbeziehen von Kobalt in einen Warmarbeitsstahl. Insbesondere herrscht in der Fachwelt die Vorstellung, daß sich durch Zulegieren von Kobalt keinesfalls die Zähigkeitseigenschaften, insbesondere die Warmzähigkeitseigenschaften, eines pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstahles erhalten oder gar verbessern lassen.
Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Sowohl bei der herkömmlichen pulvermetallurgischen Herstellung als auch bei der erfindungsgemäßen Herstellung wird als Rohstoff von Edelschrott und Ferrolegierungen ausgegangen. Während der Stand der Technik jedoch Kobalt in pulvermetallurgisch hergestellten Warmarbeitsstählen vermeidet, sind erfindungsgemäß Kobaltgehalte vorgesehen. Sowohl nach dem Stand der Technik als auch nach der Erfindung findet das Erschmelzen der Ausgangslegierungen vorzugsweise im Induktionsofen statt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stähle wird Induktionswärme und eine genaue Temperaturführung benutzt, bis der Schlackengehalt stimmt. Anschließend wird unter einer Schutzgasatmosphäre (vorzugsweise hochreiner Stickstoff) verdüst. Hierzu hat sich das APM-Calidus-System als besonders geeignet herausgestellt, da mit seiner Hilfe Einschlüsse im hergestellten Pulver vermieden werden.
Im Stand der Technik sind Bemühungen bekanntgeworden, einen hohen Reinheitsgrad der Schmelze dadurch zu erreichen, daß man die Schmelze durch einen Schlackendeckel mit Hilfe von Elektroden erwärmt.
Beim herkömmlichen Verfahren wird die Schmelze direkt in die zu verdichtende Kapsel verdüst, was die Gefahr von unerwünschten Einschlüssen vergrößert.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Stahles wird das gewonnene legierte Pulver in Kapseln eingefüllt, welche so gestaltet sind, daß das Endprodukt seine beabsichtigte Form bei größtmöglicher Materialausbeute erhält. Mithin werden erfindungsgemäß Kapseln verwendet, die dem herzustellenden Produkt die gewünschte Form zumindest weitgehend geben sollen.
Nach dem Befüllen werden die Kapseln gerüttelt, um eine größtmögliche Fülldichte zu erzielen. Anschließend werden die so gefüllten Kapseln luftleer gepumpt und danach gasdicht verschlossen.
Beim herkömmlichen Verfahren wird, wie bereits erwähnt, direkt in Kapseln verdüst, welche sodann gasdicht verschweißt werden. Der Stand der Technik kennt im Grunde nur eine einzige Standard-Kapselgröße mit einem Durchmesser von 465 mm und einer Länge von 1600 mm.
Beim herkömmlichen Verfahren wird die, wie vorstehend erwähnt, vorbehandelte Kapsel bei einem Druck von etwa 3,5 Kbar kaltisostatisch gepreßt, um auf diese Weise die Wärmeleitfähigkeit der in der Kapsel enthaltenen Pulvercharge zu verbessern.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Warmarbeitsstahls ist ein derartiges Kaltpressen nicht erforderlich, da die Pulvercharge als Folge des Rüttelns schon eine so hohe Fülldichte aufweist, daß die gewünschten Wärmeleitfähigkeitseigenschaften in der Pulvercharge gegeben sind.
Beim herkömmlichen Verfahren werden die wie vorstehend beschriebenen Kapseln in einem Vorwärmofen ohne Überdruck auf die Temperatur des isostatischen Heißpressens (HIP-Temperatur) erwärmt und sodann in die Heißpreßanlage transportiert. Da auch nach dem herkömmlichen Kaltpressen die Wärmeleitfähigkeit der Pulvercharge nur niedrig ist, entsteht zu Beginn der Vorwärmbehandlung ein steiler Temperaturgradient in der Pulvercharge, welcher zu Seigerungen von Sauerstoff, Schwefel und Kohlenstoff führt. Diese Seigerungen haben ein beträchtliches Ausmaß, was sich durch Tiefätzungen oder chemische Analyse nachweisen läßt. Ferner führt der steile Temperaturgradient zu einem gewissen Carbidwachstum.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Warmarbeitsstähle erfolgt kein Vorwärmen der Kapseln und - wie bereits erwähnt - auch kein Kaltpressen.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung werden die Kapseln unter gleichzeitiger Druckbeaufschlagung aufgeheizt. Insbesondere erfolgt in einem ersten Schritt eine Druckbeaufschlagung mit etwa 200 bar mit Hilfe von komprimiertem Argon. Anschließend erfolgt das Aufheizen in der HIP-Anlage, wobei der Druck der das komprimierte Argon liefernden Kompressoren im wesentlichen konstant gehalten wird. Mit steigernder Temperatur wächst der Druck fortlaufend an, ohne daß der Druck der Argonkompressoren gesteigert werden müßte. Das Verdichten der Pulvercharge erfolgt unter Druck bei relativ niedriger Temperatur, noch bevor Sauerstoff-, Schwefel- und Kohlenstofftransport eintritt. Folglich ist der erfindungsgemäße Warmarbeitsstahl frei von Seigerungen.
Ist der vorgesehene HIP-Druck erreicht, so wird durch geeignete Regel- und Steuerungsmaßnahmen eine weitere Druck- und Temperatursteigerung verhindert.
Die HIP-Temperatur beträgt 1000 bis 1230 °C, wobei eine Temperatur von 1150 °C bevorzugt ist. Der HIP-Druck beträgt 0,8 bis 3,5 kbar, wobei sich derzeit ein HIP-Druck von 1 kbar als äußerst vorteilhaft erwiesen hat. Bei Drücken von weniger als 0,8 Kbar ergibt sich keine hinreichende Verdichtung des Materials und insbesondere das Risiko, daß Gaseinschlüsse in Restporen erhalten bleiben. HIP-Drücke von mehr als 3,5 kbar sind mit modernen HIP-Anlagen möglich, führen aber nicht zu einer den Aufwand rechtfertigenden Qualitätssteigerung.
Bei der erfindungsgemäßen Stahlherstellung beträgt die Haltezeit auf der angestrebten HIP-Temperatur und bei dem angestrebten HIP-Druck mindestens 3 h. Diese Zeitdauer gilt für kleine zu fertigende Abmessungen. Größere zu fertigende Abmessungen brauchen längere Verdichtungsdauern. Konventionelle Verfahren arbeiten in der Regel mit Haltezeiten von lediglich einer einzigen Stunde. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die gefüllten Kapseln gleichzeitig hohen Temperaturen und hohen Drücken ausgesetzt werden, wird als Ergebnis ein homogenes Material hoher Dichte erzielt.
Der auf herkömmliche Weise pulvermetallurgisch hergestellte Warmarbeitsstahl erfordert abschließende Schmiede- oder Walzbehandlungen. Solche Verarbeitungsmaßnahmen, die in der Wärme durchgeführt werden, führen zu einem unerwünschten Carbidwachstum und zudem zu einer unerwünschten Abrundung der Carbide.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der erfindungsgemäß zusammengesetzte und der erfindungsgemäß hergestellte Warmarbeitsstahl im gehipten Zustand verwendet, d.h. in dem Zustand, in welchem er nach dem Verpressen aus der Kapsel befreit worden ist. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch erfindungsgemäßes Rundmaterial mit Durchmessern von weniger als 60 mm und Flachmaterial mit einem Querschnittsverhältnis flach gewalzt oder geschmiedet.
Was die Qualitätskontrolle angeht, so sei erwähnt, daß beim konventionellen Verfahren eine Kontrolle, beispielsweise auf Einschlüsse, erst nach Entnehmen der Pulvercharge aus der verformten Kapsel erfolgt. Demgegenüber wird das erfindungsgemäße Stahlmaterial schon im Pulverzustand einer kritischen Qualitätskontrolle unterzogen.
Der erfindungsgemäße pulvermetallurgisch hergestellte Warmarbeitsstahl hat die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
Kohlenstoff 0,25 - 0,45
Chrom 2,40 - 4,25
Molybdän 2,50 - 4,40
Vanadium 0,20 - 0,95
Kobalt 2,10 - 3,90
Silicium 0,10 - 0,80
Mangan 0,15 - 0,65
Rest Eisen und gegebenenfalls herstellungsbedingte Verunreinigungen. Er weist ein Reinheitsgrad K1 < 10 auf.
Für den erfindungsgemäßen Stahl beträgt die Warmformgebungstemperatur 900 bis 1100°C, beträgt die Weichglühtemperatur 750 bis 800 °C, beträgt die Spannungsarmglühtemperatur 600 bis 650 °C und die Härtetemperatur 1000 bis 1070 °C. Als Härtemittel wird vorzugsweise Öl im Warmbad (500 bis 550 °C) verwendet. Nach dem Weichglühen beträgt die Härte HB maximal 229. Nach dem Härten beläuft sich die Rockwell-Härte auf 52 bis 56 HRC.
Der erfindungsgemäße PM-Warmarbeitsstahl verfügt über die im folgenden zusammengestellten überraschend guten Werte bei erhöhten Temperaturen (Richtwerte).
1. Warmfestigkeit
Vergütefestigkeit 1600 N/mm2
Zugfestigkeit N/mm2 0,2-Grenze N/mm2
400 °C 500 °C 600 °C 650 °C 400 °C 500 °C 600 °C 650 °C
1380 1210 950 760 1150 1000 750 630
2. Warmhärte
Arbeitshärte 46 HRc; 30 min auf Prüftemperatur gehalten
500 °C 600 °C 700 °C
390 HV 330 HV 170 HV
3. Härte (HRc) nach dem Anlassen bei verschiedenen Temperaturen
Anlaßtemperatur in °C 100 200 300 400 500 550 600 650 700
Rockwellhärte HRc 54 53 50 52 52 53 52 47 46
4. Widerstand gegen Ermüden durch Temperaturwechsel
Die Beständigkeit des erfindungsgemäßen Werkstoffes gegen das Auftreten von Rissen als Folge von vielfach wiederholten Temperaturwechseln wurde auf übliche Weise im Labor bestimmt. Dabei wird der Werkstoff zyklisch auf eine Prüftemperatur erwärmt und in einer Emulsion wieder abgekühlt. Anschließend werden auf einer vorgegebenen Meßlänge die aufgetretenen Risse gezählt. Die auf diese Weise ermittelte Brandrißzahl gestattet Aussagen über das Verhalten des untersuchten Werkstoffes im Vergleich mit dem Verhalten eines Vergleichswerkstoffes.
Fig. 1 zeigt die Ergebnisse von solchen Brandrißzahl-Ermittlungen, welche
  • a) bei einer Prüftemperatur von 700 °C und 103-Temperaturwechseln,
  • b) bei einer Prüftemperatur von 700 °C und 104-Temperaturwechseln und
  • c) bei einer Prüftemperatur von 750 °C bei 103-Temperaturwechseln
    • am erfindungsgemäßen Werkstoff sowie an sechs Vergleichswerkstoffen ermittelt wurden. Die untersuchten Werkstoffe besaßen nach dem Anlassen eine Festigkeit von 47 HRc.
    Die Vergleichswerkstoffe sind mit ihren Werkstoffnummern "Stahlschlüssel" bezeichnet. Es handelt es sich bei diesen Vergleichswerkstoffen um schmelzmetallurgisch hergestellte Stähle. Für den erfindungsgemäßen Warmarbeitsstahl ergeben sich für alle Prüfbedingungen a) bis c) die günstigsten, d.h. die niedrigsten Brandrißzahlen. Der kobalthaltige Vergleichsstahl mit der Werkstoffnummer 1.2365+Co weist bei allen drei Prüfbedingungen a) bis c) deutlich höhere Brandrißzahlen auf. Für die Prüfbedingung a) liegen die am Vergleichswerkstoff 1.2365+Co ermittelten Werte sogar um nahezu 100 % höher.
    5. Warmzähigkeit
    Die ausgezeichneten Warmzähigkeitswerte des erfindungsgemäßen Werkstoffes sind in Fig. 2 graphisch den an den angegebenen Vergleichwerkstoffen ermittelten Werten gegenübergestellt. Im untersuchten Temperaturbereich von etwa 600 bis etwa 800 °C verfügt der erfindungsgemäße Werkstoff über ausgezeichnete Einschnürungsergebnisse. Der gleichfalls kobalthaltige Vergleichswerkstoff mit der Werkstoffnummer 1.2365+Co erweist sich hinsichtlich Warmzähigkeit als deutlich unterlegen.

    Claims (5)

    1. Pulvermetallurgisch hergestellter Warmarbeitsstahl, bestehend aus (in Gew.-%): Kohlenstoff 0,25 - 0,45 Chrom 2,40 - 4,25 Molybdän 2,50 - 4,40 Vanadium 0.20 - 0,95 Kobalt 2,10 - 3,90 Silicium 0,10 - 0,80 Mangan 0,15 - 0,65
      Rest Eisen und gegebenenfalls herstellungsbedingte Verunreinigungen,
      und mit einem Reinheitsgrad K1 < 10.
    2. PM-Warmarbeitsstahl nach Anspruch 1 , herstellbar durch die folgenden Schritte:
      Herstellen einer Stahlschmelze mit der angestrebten chemischen Zusammensetzung,
      Verdüsen der Schmelze unter einer hochreinen Stickstoffatmosphäre,
      Einfüllen des gewonnenen Pulvers in Kapseln, welche so gestaltet sind, daß das Endprodukt seine beabsichtigte Form bei größtmöglicher Materialausbeute erhält,
      Rütteln der gefüllten Kapseln zwecks Erreichens einer höchstmöglichen Fülldichte,
      Evakuieren der gefüllten Kapseln und gasdichtes Verschließen derselben,
      Einbringen der Kapseln in eine Heißisostatpresse und gleichzeitiges Beaufschlagen der Kapseln mit Druck und Temperatur bis zum Erreichen eines Druckes von 0,8 bis 3,5 kbar und einer Temperatur von 1 000 bis 1230 °C und
      Halten von Druck und Temperatur für einen Zeitraum von wenigstens 3 h.
    3. PM-Warmarbeitsstahl nach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvercharge in der Heißisostatpresse mit einem Druck von 1 kbar beaufschlagt worden ist.
    4. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Warmarbeitsstahles, umfassend die folgenden Schritte:
      Herstellen einer Stahlschmelze mit 0,25 bis 0,45 % Kohlenstoff, 2,40 bis 4,25 % Chrom, 2,50 bis 4,40 % Molybdän, 0,20 bis 0,95 % Vanadium, 2,10 bis 3,90 % Kobalt, 0,10 bis 0,80 % Silicium, 0,15 bis 0,65 % Mangan, Rest Eisen und unvermeidliche Begleitelemente,
      mit einem Reinheitsgrad K1 < 10,
      Verdüsen der Schmelze unter einer hochreinen Stickstoffatmosphäre,
      Einfüllen des gewonnenen Pulvers in Kapseln, welche so gestaltet sind, daß das Endprodukt seine beabsichtigte Form bei größtmöglicher Materialausbeute erhält,
      Rütteln der gefüllten Kapseln zwecks Erreichens einer höchstmöglichen Fülldichte,
      Evakuieren der gefüllten Kapseln und gasdichtes Verschließen derselben,
      Einbringen der Kapseln in eine Heißisostatpresse und Aufheizen der Kapseln unter gleichzeitiger Druckbeaufschlagung auf eine Temperatur von 1000 bis 1230 °C und einen Druck von 0,8 bis 3,5 kbar, vorteilhafterweise 1 kbar, und
      Halten der Charge auf der gewählten Temperatur und dem gewählten Druck für einen Zeitraum von wenigstens 3 h.
    5. Verwendung eines Stahles nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 bzw. hergestellt gemäß Anspruch 4 zur Herstellung von Preßdornen, Preßmatrizen und Blockaufnehmern für das Strangpressen, wie auch zur Herstellung von Schmiedepressen und Druckgußformen.
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