NO130828B

NO130828B -

Info

Publication number: NO130828B
Application number: NO499870A
Authority: NO
Inventors: Vaeino Lampe
Original assignee: Uddeholms Ab
Priority date: 1970-01-07
Filing date: 1970-12-30
Publication date: 1974-11-11
Also published as: SE378619B; DE2063181A1; DE2063181C3; SE369937B; AT311066B; CA936022A; NO130828C; DE2063181B2; GB1339420A

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en smi- og støpbar Procedure for the production of a forge and castable bar

slitesterk legering...... durable alloy......

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av en smi- og støpbar slitesterk legering fra en grunnmasse av jern-, nikkel- eller koboltlegering som inneholder 3 - 35% av et karbid i form av homogent fordelte, diskrete partikler, samtidig som karbidet består av minst 50% titankarbid og The present invention relates to a method for producing a malleable and castable wear-resistant alloy from a base mass of iron, nickel or cobalt alloy containing 3-35% of a carbide in the form of homogeneously distributed, discrete particles, while the carbide consists of at least 50% titanium carbide and

0 - 30% vanadiumkarbid 0 - 30% vanadium carbide

0 - J>0% wolframkarbid 0 - J>0% tungsten carbide

0 - 20% zirkoniumkarbid 0 - 20% zirconium carbide

0 - 10% tantalkarbid 0 - 10% tantalum carbide

0 - 10% kromkarbid 0 - 10% chromium carbide

0 - 10% niobkarbid 0 - 10% niobium carbide

hvor primærkarbidene forbindes med grunnmassen i form av partikler hvis størrelse svarer til den endelige kornstørrelse. where the primary carbides are connected to the base mass in the form of particles whose size corresponds to the final grain size.

Titankarbid har en rekke egenskaper som er av interesse for verktøymaterialer. Således har titankarbid høy hårdhet, lav tetthet, god oksydasjonsfasthet, dårlig oppløselighet ved kontakt med smeltet stål, god treghet mot korntilvekst samt lav friksjonskoeffisient. Titanium carbide has a number of properties that are of interest for tool materials. Thus, titanium carbide has high hardness, low density, good oxidation resistance, poor solubility in contact with molten steel, good inertia against grain growth and a low coefficient of friction.

Disse utmerkede egenskaper hos titankarbidene utnyttes f.eks. hos de produkter som fremstilles på pulvermetallurgisk vei og markedsføres under varenavnet "Ferro-TiC" i form av verktøymaterialer på titankarbid-basis, hvor bindefasen utgjøres av stållegeringer. Et grunnleggende patent når det gjelder disse materialer, er U.S. patent nr. 2 828 202 (svarende til svensk patent nr. l80 632). These excellent properties of the titanium carbides are utilized e.g. in the products that are produced by powder metallurgy and marketed under the trade name "Ferro-TiC" in the form of tool materials on a titanium carbide basis, where the binding phase consists of steel alloys. A fundamental patent regarding these materials is U.S. Pat. patent no. 2 828 202 (corresponding to Swedish patent no. 180 632).

Et annet eksempel på en fremgangsmåte til fremstilling av materiale med høyt karbidinnhold på pulvermetallurgisk vei, dvs. en fremgangsmåte som innbefatter en forsintring av karbidene, er beskrevet i GB-PS 912 341. Another example of a method for producing material with a high carbide content by powder metallurgy, i.e. a method which includes a pre-sintering of the carbides, is described in GB-PS 912 341.

Såvel innholdet av titankarbid som sammensetningen av bindefasen Both the content of titanium carbide and the composition of the binder phase

i disse materialer kan variere, noe som selvsagt også innvirker på materialenes egenskaper. Dette innebærer at "Ferro-TiC" legeringer kan sies å danne en slags overgang -mellom hårdmetaller og det. konven-sjonelle verktøystål. Karakteristisk for materialene til forskjell fra hårdmetall er at bindefasens egenskaper kan påvirkes ved varme-behandling. I glødet tilstand kan materialene således i en viss grad bearbeides med skjærende verktøy. Mulighetene i så måte er dog begren-set. Et annet forhold er at materialene ikke kan smies eller støpes. Disse ulemner når det gjelder mulighetene for å bearbeide materialene in these materials can vary, which of course also affects the properties of the materials. This means that "Ferro-TiC" alloys can be said to form a kind of transition -between hard metals and that. conventional tool steels. Characteristic of the materials, unlike cemented carbide, is that the properties of the binding phase can be affected by heat treatment. In the annealed state, the materials can thus be processed to a certain extent with cutting tools. However, the possibilities in this respect are limited. Another condition is that the materials cannot be forged or cast. These lack when it comes to the possibilities for processing the materials

i såvel varm som kold tilstand, beror på at materialene var fremstilt på pulvermetallurgisk vei, hvilket blant annet betyr at titankarbidkornene var sammensintret til et hårdt, sammenhengende armerende skje-lett, hvis egenvolum, for at det i det hele tatt skal kunne dannes, utgjør en meget betydelig del av materialets totale volum. Derved blir hårdheten selvsagt meget stor, for mange anvendelsesområder altfor stor, med derav følgende liten bearbeidbarhet. På grunn av forholdene i forbindelse med pulvermetallurgiske metoder er det videre meget vanskelig å lage emner i større dimensjoner, og av samme grunn blir produktene meget dyre i produksjon. in both hot and cold conditions, is due to the fact that the materials were produced by powder metallurgy, which means, among other things, that the titanium carbide grains were sintered into a hard, coherent reinforcing skeleton, whose intrinsic volume, in order for it to be formed at all, amounts to a very significant part of the material's total volume. Thereby the hardness is of course very high, far too high for many areas of application, with the consequent low machinability. Due to the conditions in connection with powder metallurgical methods, it is furthermore very difficult to make blanks in larger dimensions, and for the same reason the products are very expensive to produce.

En måte å rydde de ovennevnte ulemper av veien på er å benytte en smeltemetallurgisk teknikk istedenfor en pulverihetallurgisk. Et tidlig forsøk i denne retning er beskrevet f.eks. i DT-PS 641 164 og US-PS One way to clear the above-mentioned disadvantages out of the way is to use a melt metallurgical technique instead of a powder metallurgical one. An early attempt in this direction is described e.g. in DT-PS 641 164 and US-PS

2 033 974. Å utnytte de metoder som beskrives i disse patentskrifter lar seg imidlertid ikke uten videre gjøres. Som påpekt i det ovennevnte 2 033 974. However, using the methods described in these patents cannot be done without further ado. As pointed out in the above

US-PS 2 828 202 blir der således når titan settes til et smeltebad av karbonholdig stål ved vanlige smelteprosesser, dannet sekundært titankarbid i form av store dendrittiske aggregater og utseigringer. Dess- US-PS 2 828 202 thus, when titanium is added to a molten bath of carbonaceous steel by ordinary melting processes, secondary titanium carbide is formed in the form of large dendritic aggregates and inclusions. Its-

uten kan der forekomme, sekundære utskillelser i korngrensene. Disse aggregater og utskillelser danner ofte en ikke ønskelig kontinuerlig fase som ikke kan sønderbrytes i små enkeltpartikler ved- bearbeidelse, without it, secondary separations in the grain boundaries can occur. These aggregates and secretions often form an undesirable continuous phase that cannot be broken down into small individual particles during processing,

og de fører derfor til at legeringen blir meget sprø. Disse forhold har hittil stilt seg til hinder for å anvende smeltemetallurgi for fremstilling av hårde, seige legeringer av den foreliggende art. and they therefore cause the alloy to become very brittle. These conditions have so far stood in the way of using melt metallurgy for the production of hard, tough alloys of the present kind.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse . By means of the method according to the present invention.

er der imidlertid skaffet en mulighet for å utnytte smeltemetallurgisk teknikk i denne forbindelse, hvorved det blir mulig å fremstille materialer med vesentlig lavere omkostninger, samtidig som de ikke har de however, there has been an opportunity to utilize smelting metallurgical technology in this connection, whereby it becomes possible to produce materials with significantly lower costs, while at the same time not having the

•ulemper som kjennetegner de tidligere nevnte produkter som er fremstilt •disadvantages that characterize the previously mentioned products that have been manufactured

på pulvermetallurgisk vei. in a powder metallurgical way.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at titankarbidpulveret, malt til endelig kornstørrelse, før det forenes med den smeltede grunnmasse, blir forenet med en legering bestående av 30 - 80% molybden, rest jern og fremstillingsbetingede forurensninger til,en for-legering, og denne for—legering findeles. The method according to the invention is characterized in that the titanium carbide powder, ground to the final grain size, before it is combined with the molten base mass, is combined with an alloy consisting of 30 - 80% molybdenum, residual iron and manufacturing-related impurities to form a pre-alloy, and this for —alloy is crushed.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er dessuten karakterisertThe method according to the invention is also characterized

ved at der til fremstillingen av for-legeringen males en blanding av titankarbidpulveret med molybden og jern, og den fremkomne pulver-blanding fortettes, oppvarmes i vakuum til ca. 1600°C, bråkjøles i vann og pulveriseres. by grinding a mixture of the titanium carbide powder with molybdenum and iron for the production of the pre-alloy, and the resulting powder mixture is condensed, heated in a vacuum to approx. 1600°C, quenched in water and pulverized.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen går ut på at en blanding A further feature of the invention is that a mixture

av titankarbidpulveret med en pulverformet legering av molybden og jern for fremstilling av for-legeringen oppvarmes i vakuum mellom 1500 og 1700°C, avkjøles langsomt gjennom temperaturområdet på ca. of the titanium carbide powder with a powdered alloy of molybdenum and iron to produce the pre-alloy is heated in a vacuum between 1500 and 1700°C, cooled slowly through the temperature range of approx.

1400°C og deretter findeles. Det er foretrukket at i det minste 95% 1400°C and then crushed. It is preferred that at least 95%

av titankarbidet blir malt til en kornstørrelse mindre enn 6 p, fortrinnsvis mindre enn 3 /um, °S blir ifølge oppfinnelsen foreslått at for-legeringen sintres. of the titanium carbide is ground to a grain size of less than 6 µm, preferably less than 3 µm, °C it is proposed according to the invention that the pre-alloy is sintered.

Hensiktsmessig blir for-legeringen forenet med grunnmassen ved elektrisk omsmeltning under anvendelse av en avsmeltningselektrode som består av for-legeringen og har en kappe bestående av grunnmassen. Conveniently, the pre-alloy is joined to the base mass by electrical remelting using a melting electrode consisting of the pre-alloy and having a sheath consisting of the base mass.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk og i sterk forstorrelse den prinsipielle struktur av et materiale i henhold til oppfinnelsen inneholdende 10 vektprosent titankarbid. Fig. 2 viser på tilsvarende måte skjematisk strukturen av et stål i henhold til oppfinnelsen inneholdende 20 vektprosent titankarbid. Fig. 3 viser en utrustning som har vært anvendt ved laboratoriemessig utforte forsok. Fig. 4 viser et mikrofotografi i 140 ganger forstorrelse av et materiale i henhold til oppfinnelsen inneholdende 10 vektprosent titankarbid. Fig» 5 gjengir i ^målestokk fotografier av: ut smidde emner av materialer ifolge oppfinnelsen inneholdende henholdsvis 5, 10 og 15 vektprosent titankarbid. Fig. 6 viser et stopt malesegment fremstilt av en legering i henhold, til oppfinnelsen. Fig. 7 viser st opestrukturen i 580 ganger forstorrelse av malesegmentet på fig. 6. Fig. 8 viser strukturen av det samme materiale i herdet tilstand, l6o ganger forstorret. Fig. 9 viser i skjematisk vertikalt snitt en vakuum-induksjonsovn som kan komme til anvendelse ved fremstilling av legeringen ifolge oppfinnelsen. Fig. 10 anskueliggjor en elektrisk slaggomsmeltningsmetode som kan komme til anvendelse ved en alternativ utforelsesform for fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. Fig. 11 viser et tverrsnitt av et veihovlskjær som er forsynt med innsatser av et materiale ifolge oppfinnelsen. Fig. 12 anskueliggjor skjematisk gangen i en modifisert elektrisk slaggomsmeltningsmetode som kan anvendes ved fremstilling av materialet ifolge oppfinnelsen, og The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows schematically and in strong magnification the principle structure of a material according to the invention containing 10% by weight of titanium carbide. Fig. 2 similarly shows schematically the structure of a steel according to the invention containing 20 weight percent titanium carbide. Fig. 3 shows an equipment that has been used in laboratory tests. Fig. 4 shows a microphotograph in 140 times magnification of a material according to the invention containing 10% by weight of titanium carbide. Fig» 5 reproduces to scale photographs of forged blanks of materials according to the invention containing respectively 5, 10 and 15 weight percent titanium carbide. Fig. 6 shows a stopped grinding segment produced from an alloy according to the invention. Fig. 7 shows the st ope structure in 580 times magnification of the painting segment in fig. 6. Fig. 8 shows the structure of the same material in the hardened state, l6o times enlarged. Fig. 9 shows a schematic vertical section of a vacuum induction furnace which can be used in the production of the alloy according to the invention. Fig. 10 illustrates an electric slag melting method which can be used in an alternative embodiment of the method according to the invention. Fig. 11 shows a cross-section of a road grader which is provided with inserts of a material according to the invention. Fig. 12 schematically illustrates the process in a modified electric slag melting method that can be used in the production of the material according to the invention, and

fig. 13 anskueliggjor enda en modifisert form for én slik metode. fig. 13 shows yet another modified form of one such method.

Fig. 1 og 2 anskueliggjor skjematisk den prinsipielle struktur av legeringen ifolge oppfinnelsen med et innhold av titankarbid på henholdsvis 10 og 20 vektprosent, m betegner grunnmassen, som basert på ett eller flere metaller tilhorende gruppen jern-nikkel-kobolt. I grunnmassen, altså matriksen, er titankarbidkornene hovedsakelig jevnt fordelt. Med jevn fordeling menes her dels at det stopte materiale ikke har noen storre forskjell i titankarbidinnhold i topp og bunn. av st op et, og dels at materialet stort sett ikke har karbidfattige skikt eller andre vesentlige inhomogeniteter i fordelingen av karbidet. Fig. 1 and 2 show schematically the principle structure of the alloy according to the invention with a titanium carbide content of 10 and 20 percent by weight respectively, m denotes the base mass, which is based on one or more metals belonging to the iron-nickel-cobalt group. In the base mass, i.e. the matrix, the titanium carbide grains are mainly evenly distributed. By uniform distribution is meant here partly that the stopped material has no major difference in titanium carbide content at the top and bottom. of the base, and partly that the material mostly does not have carbide-poor layers or other significant inhomogeneities in the distribution of the carbide.

Som eksempel på et fritt primært titankarbidkorn er et korn As an example of a free primary titanium carbide grain is a grain

på fig. 1 betegnet med p. Dette korn p likedan som de øvrige titankarbidkorn er omgitt av et mer eller mindre sammenhengende skikt s (hvis tykkelse er overdrevet på figuren) av sekundært utskilt titankarbid. Dette sekundære titankarbid stammer normalt bare fra en viss oppløsning av primærkarbidene, en oppløsning som er uunngåelig ved de temperaturer som kommer i betraktning. Ved at man imidlertid har "fanget opp" de sekundært utskilte titankarbider på primærkarbidkornene som for sin langt overveiende del stadig er uoppløste, er det lykkes å unngå at der i noen vesentlig grad er utskilt sekundært titankarbid i grunnmassens korngrenser eller dannet store dendrittiske aggregater av titankarbid. Det bør her nevnes at det i tilfelle av at grunnmassen har vesentlige innhold av fritt titan, bør sørges for at karboninn- on fig. 1 denoted by p. This grain p, like the other titanium carbide grains, is surrounded by a more or less continuous layer s (whose thickness is exaggerated in the figure) of secondary separated titanium carbide. This secondary titanium carbide normally originates only from some dissolution of the primary carbides, a dissolution which is unavoidable at the temperatures considered. By, however, having "captured" the secondarily separated titanium carbides on the primary carbide grains, which for the most part are still undissolved, it has been possible to avoid secondary titanium carbide being separated to any significant extent in the grain boundaries of the base mass or forming large dendritic aggregates of titanium carbide . It should be mentioned here that in the event that the base material has significant contents of free titanium, it should be ensured that carbon

holdet samtidig er lavt eller til"og med meget lavt, da det sekundært utskilte titankarbid ellers ikke vil kunne oppfanges av de primære titankarbidkorn i akseptabel grad. the hold at the same time is low or even very low, as the secondary separated titanium carbide will otherwise not be able to be captured by the primary titanium carbide grains to an acceptable extent.

Med "frie" eller"diskontinuerlige " primærkarbidkorn menes By "free" or "discontinuous" primary carbide grains is meant

at kornene ikke er direkte sammensintret innbyrdes slik det er tilfelle i materiale fremstilt etter tidligere pulvermetallurgiske metoder. Derimot kan primærkarbidkornene komme til å ligge inntil hverandre that the grains are not directly sintered together as is the case in material produced according to previous powder metallurgical methods. In contrast, the primary carbide grains can lie next to each other

og holdes sammen av broer av sekundært utskilt titankarbid. Denne tendens til sammenhopning til storre enheter via broer er selvsagt storre ved storre innhold av primærkarbid som skjematisk anskuelig- and are held together by bridges of secondary precipitated titanium carbide. This tendency towards aggregation into larger units via bridges is of course greater with a greater content of primary carbide as schematically visible-

gjort på fig. 2. Således er det på fig. 2 vist hvorledes et antall enkelte primærkarbidkorn, f.eks. kornene p^, p2, p~°g p. kan danne en enhet u sammenholdt av et mer eller mindre ubrutt hylster av sekundært utskilt .titankarbid som danner broer mellom de enkelte korn i gruppen. Disse broer har ikke samme fasthet som primærkarbidene eller som de sintringsbindinger som foreligger i pulvermetallurgisk fremstilt materiale,men kan brytes opp ved bearbeidelsen av materialet. done in fig. 2. Thus, in fig. 2 shows how a number of individual primary carbide grains, e.g. the grains p^, p2, p~°g p. can form a unit u held together by a more or less unbroken sheath of secondary separated titanium carbide which forms bridges between the individual grains in the group. These bridges do not have the same strength as the primary carbides or as the sintering bonds that exist in material produced by powder metallurgy, but can be broken up during the processing of the material.

Den ifølge oppfinnelsen fremstilte legering kan foruten karbider på titanbasis også inneholde andre karbider med metaller til-hørende gruppene IVa, Va og Via i det periodiske system, f.eks. karbider av zirkonium, vanadium, niob, tantal og wolfram. Ifølge oppfinnelsen består karbidene dog for minst 50%'s vedkommende av titankarbid, regnet på vekten av samlet karbidinnhold. Ønsker man å tilsette legeringen andre karbider enn titankarbid, kan disse karbider anvendes i de følgende maksimale mengder regnet på vekten av samlet karbidinnhold: The alloy produced according to the invention can, in addition to titanium-based carbides, also contain other carbides with metals belonging to groups IVa, Va and Via in the periodic table, e.g. carbides of zirconium, vanadium, niobium, tantalum and tungsten. According to the invention, however, the carbides consist of at least 50% of titanium carbide, calculated on the weight of total carbide content. If you wish to add carbides other than titanium carbide to the alloy, these carbides can be used in the following maximum amounts calculated on the weight of total carbide content:

samtidig som også andre karbider innen den nevnte gruppe kan forekomme at the same time that other carbides within the aforementioned group may also occur

i mindre mengder. Fortrinnsvis bor primærkarbidet dog i sin helhet bare utgjores av de metaller som tiihorer gruppen jern-nikkel-kobolt. in smaller quantities. Preferably, however, the primary carbide should only be made entirely of the metals that belong to the iron-nickel-cobalt group.

Fortrinnsvis utgjores den av en stållegering eller eventuelt en legering på nikkelbasis. I tabell 1 er der anfort eksempler dels på et antall hovedtyper og tenkelige matrikslegeringer og dels innen hver hovedtype, en eller flere foretrukne analyser. Mangan- og silisium-innholdene er de normale for de respektive legeringstyper og er derfor bare oppfort i de tilfeller hvor de er verd å nevnes. Matrikslegeringene kan foruten de anforte stoffer også inneholde nitrogen, bor, lantanider, niob , kobber, aluminium m.flere elementer samt forurensninger i normale mengder. Samtlige angitte verdier betegner vektprosent. Preferably, it is made of a steel alloy or possibly a nickel-based alloy. In table 1, examples are given partly of a number of main types and conceivable matrix alloys and partly within each main type, one or more preferred analyses. The manganese and silicon contents are the normal ones for the respective alloy types and are therefore only listed in cases where they are worth mentioning. In addition to the listed substances, the matrix alloys may also contain nitrogen, boron, lanthanides, niobium, copper, aluminum and other elements as well as impurities in normal quantities. All specified values denote weight percentages.

I det folgende vil der bli beskrevet metoder til fremstilling av legeringer ifolge oppfinnelsen, og i den forbindelse skal der In the following, methods for producing alloys according to the invention will be described, and in that connection there shall

forst gjores rede for erfaringer som er vunnet ved utforte forsok i laboratoriemålestokk. Denne redegjorelse er inndelt i to avsnitt, First, an account is given of experiences that have been gained through experiments carried out on a laboratory scale. This report is divided into two sections,

I og II, som gjelder de to alternative hovedmetoder til fremstilling av legeringen, altså henholdsvis anvendelse av bl.a. vakuum under forbindelsen av karbidene med grunnmassen og anvendelse av forlegering. I and II, which apply to the two alternative main methods for producing the alloy, i.e. respectively the use of, among other things, vacuum during the connection of the carbides with the base mass and application of prealloying.

Hovedmetode I. Main method I.

a) Fremstilling av pulver. a) Production of powder.

Pulverfremstillingen innbefattende bl.a. nedmaling til The powder production including i.a. paint down to

pulverform utgjor f.eks. ved konvensjonell fremstilling av hårdmetaller en meget stor andel av hele prosesskjeden og innvirker derfor i vesentlig grad på sluttproduktets pris. Etter gjengs teknikk utfores således våt nedmaling av karbid og metallpulver i kulemolle med sprit som malevæske. Deretter, må malevæsken skilles fra, slammet torkes under vakuum, slamkornene knuses, pulveret siktes og blandes. Det har vist seg at denne produksjonskjede ifolge et aspekt ved oppfinnelsen lar seg forkorte og forenkle drastisk ved at våtmalingen elimineres og hele prosessen erstattes med en eneste operasjon, torrmaling. Foruten titankarbid kan der som nevnt eventuelt også inngå andre karbider. Ved nedmaling av titankarbid i torr tilstand i luftatmosfære skjer der en viss oksydasjon så der fås titanoksyd. I normal pulvermetallurgi anses en slik oksydasjon som uheldig. Imidlertid har det vist seg at en liten tilsetning av titanoksyd i den foreliggende smeltemetallurgiske prosess ikke innvirker negativt på smelteprosessen. Tvertimot synes den overraskende nok å bedre fuktningen mellom titankarbid og matrikssmelte. Man oppnår altså den dobbelte fordel dels å forenkle pulverets fremstilling vesentlig og dels å forbedre fuktningsforholdene. powder form constitutes e.g. in the case of conventional production of cemented carbides a very large proportion of the entire process chain and therefore has a significant effect on the price of the final product. According to the gang's technique, wet grinding of carbide and metal powder is carried out in a ball mold with alcohol as a grinding fluid. Then, the grinding liquid must be separated, the sludge dried under vacuum, the sludge grains crushed, the powder sieved and mixed. It has been shown that, according to one aspect of the invention, this production chain can be drastically shortened and simplified by eliminating the wet painting and replacing the entire process with a single operation, dry painting. In addition to titanium carbide, as mentioned, other carbides may also be included. When titanium carbide is ground down in a dry state in an air atmosphere, a certain oxidation occurs, so titanium oxide is obtained. In normal powder metallurgy, such oxidation is considered unfortunate. However, it has been shown that a small addition of titanium oxide in the present smelting metallurgical process does not adversely affect the smelting process. On the contrary, it surprisingly seems to improve the wetting between titanium carbide and matrix melt. One thus achieves the double advantage of substantially simplifying the production of the powder and of improving the wetting conditions.

Nedmalingen utfores til midlere karbidkornstorrelser mindre Grinding down is carried out to mean carbide grain sizes smaller

enn 6 jam. than 6 hours.

b) Beskikning av karbidpulver. b) Coating of carbide powder.

Beskikningen av karbidpulveret foregår rett og slett på den The deposition of the carbide powder takes place simply on it

måte at en passende mengde pulver tilfores bunnen av en ovn, eller en form eller digel plasert i en ovn. Pulveret bor hensiktsmessig pakkes hårdt sammen, f.eks. ved vibrasjon. Fig. 3 viser vertikalt snitt av en smelteovn som ble benyttet ved forsokene. Det skal her nevnes at anordningen bare er vist skjematisk på figuren, og at forskjellige way that a suitable amount of powder is fed to the bottom of a furnace, or a mold or crucible placed in a furnace. The powder should be suitably tightly packed, e.g. by vibration. Fig. 3 shows a vertical section of a melting furnace that was used in the experiments. It should be mentioned here that the device is only shown schematically in the figure, and that different

detaljer er sloyfet-for at det vesentlige skal tre bedre frem. details are sloyfet - so that the essentials will stand out better.

På fig. 3 betegner 1 et evakueringskammer som begrenses In fig. 3 denotes 1 an evacuation chamber which is restricted

av en mantel 2, et lokk 3 og en bunn 4* Den nedre del 5 av evakuerings kammeret 1 betegnes som kjolekammer, da denne del kan holdes på en lavere temperatur enn evakueringskammeret forovrig ved hjelp av en kjolekveil 6 med gjennomledet kjolevann. Også mantelen 2, som hensikts? messig utfores med dobbeltvegg, kjoles med vann. Kjolekveilene i mantelen er dog ikke vist på figuren, da de ikke vedkommer utrustning- of a mantle 2, a lid 3 and a bottom 4* The lower part 5 of the evacuation chamber 1 is referred to as the dressing chamber, as this part can be kept at a lower temperature than the rest of the evacuation chamber by means of a dressing coil 6 with passing dressing water. Also the mantle 2, as intended? should be lined with a double wall, dressed with water. The dress coils in the mantle are not shown in the figure, however, as they are not part of the equipment

ens metallurgiske funksjoner. one's metallurgical functions.

Det egentlige ovnsrom er betegnet med 7* Det nar en beskikningsluke 12 oventil og oppvarmes elektrisk av grafittelementer 8 som har stromtilforsel over grafittledere 9 med tilslutninger 10 The actual furnace room is denoted by 7* There is a coating hatch 12 above and is heated electrically by graphite elements 8 which have a power supply via graphite conductors 9 with connections 10

av kobber. 11 betegner en isolasjon av kullfilt. of copper. 11 denotes an insulation of coal felt.

I ovnsrommet er der plasert en digel 13 av aluminiumoksyd, hvilende på et bord 14- Bordet 14 og dermed digelen 13 kan senkes og loftes ved hjelp av en stang 15 som kan fikseres med en settskrue l6. 17 betegner en evakueringspumpe, 18 en evakueringsledning og 19 A crucible 13 made of aluminum oxide is placed in the furnace room, resting on a table 14 - The table 14 and thus the crucible 13 can be lowered and raised using a rod 15 which can be fixed with a set screw l6. 17 denotes an evacuation pump, 18 an evacuation line and 19

en av- og påkoblingsventil for evakueringskammeret. I utrustningens ovre del sitter et materor 20 som munner ut over beskikningsluken 12. Hoyest oppe sitter en gjennomforing 21 for en rorestang 12 av aluminiumoksyd. Videre sitter der_ her også et inspeksjonsvindu 23. 25 betegner et manometer til måling av hoye trykk. Via manometeret kan der også tilfores evakueringskammeret en edelgass, f.eks. argon. a disconnection and connection valve for the evacuation chamber. In the upper part of the equipment there is a feeder rudder 20 which opens out over the coating hatch 12. At the top there is a through-lining 21 for a rudder rod 12 made of aluminum oxide. Furthermore, there is also an inspection window 23. 25 denotes a manometer for measuring high pressures. Via the manometer, a noble gas can also be supplied to the evacuation chamber, e.g. argon.

En gassbeholder til dette formål er antydet stiplet ved 26. I tilslutning til lavtrykksmanometeret er der også fort tilslutnings- A gas container for this purpose is indicated dotted at 26. In connection with the low-pressure manometer, there is also a quick connection

ledninger for termoelementer for kontroll av temperaturen i ovnsrommet 7. Disse ledninger er dog ikke inntegnet på figuren. wires for thermocouples for controlling the temperature in the oven room 7. However, these wires are not drawn in the figure.

Beskikningen av digelen 13 med karbidpulver skjer hensiktsmessig innen den plaseres i ovnsrommet 7« Ovnen kan åpnes ved losning av egnede, ikke viste flensforbindelser. Videre blir karbidpulveret hensiktsmessig vibrasjonsstampet innen digelen anbringes i ovnen. I prinsippet er det mulig å tilsette karbidpulveret blandet med en pulverformet matrikslegering. Denne metode har imidlertid vist The coating of the crucible 13 with carbide powder takes place appropriately before it is placed in the furnace chamber 7. The furnace can be opened by loosening suitable, not shown, flange connections. Furthermore, the carbide powder is appropriately vibrated before the crucible is placed in the furnace. In principle, it is possible to add the carbide powder mixed with a powdered matrix alloy. However, this method has shown

seg å gi dårligere eller i det minste ikke bedre resultater enn den metode som bygger på infiltrering av matrikssmel.ten i en på forhånd fremstilt tettpakket bunn av karbidpulver. Man har også forsokt å beskikke karbidpulveret i en matrikssmelte. Denne metode viste seg imidlertid helt mislykket. Karbidene består av titankarbider nedmalt i samsvar med hva som ble beskrevet under omtale Ia, eventuelt sammen tend to give worse or at least no better results than the method which is based on infiltration of the matrix melt into a densely packed base of carbide powder produced in advance. Attempts have also been made to coat the carbide powder in a matrix melt. However, this method proved completely unsuccessful. The carbides consist of titanium carbides ground down in accordance with what was described under reference Ia, possibly together

med andre karbider i mengder som tidligere nevnt. with other carbides in amounts as previously mentioned.

c) Evakuering av ovnen. c) Evacuation of the oven.

Ovnen evakueres ved at pumpen 17 på fig. 3 startes og The oven is evacuated by the pump 17 in fig. 3 is started and

ventilen 19 åpnes. Evakueringen drives fortrinnsvis ned til et trykk lavere enn 0,5 torr, hensiktsmessig lavere enn 0,2 torr. Herved avgasses pulverbunnen. Evakueringen av ovnen skal skje såvel.for som etter beskikningen med matrikslegeringen, noe som vil fremgå av de folgende eksempler. valve 19 is opened. The evacuation is preferably driven down to a pressure lower than 0.5 torr, suitably lower than 0.2 torr. This degasses the powder bed. The evacuation of the furnace must take place both before and after coating with the matrix alloy, which will be evident from the following examples.

d) Tilsetning av mat rik sl eg ening ( grunnmasselegering). d) Addition of food-rich alloy (base alloy).

Der kan tenkes flere metoder for tilforseler av matrikslegeringen til karbidpulverbunnen. Det er også mulig allerede fra forst av å la matrikspulveret være blandet med karbidpulveret. Several methods can be thought of for supplying the matrix alloy to the carbide powder base. It is also possible from the outset to let the matrix powder be mixed with the carbide powder.

Utforte forsok har imidlertid vist at der ikke torde vinnes noen praktisk fordel ved å fordele karbidet jevnt i utgangsmaterialet ved en effektiv blanding av pulveret. For forholdene forandrer seg straks matrikslegeringen er smeltet. Dette beror på titankarbidets lave tetthet og på en tilboyelighet hos titankarbidkornene til å agglomerere til mer karbidrike områder. Den mest hensiktsmessige mulighet har isteden vist seg å være å tilfore matrikslegeringen ved infiltrering i den tettpakkede karbidpulverbunn. Dette kan skje ved at en avpasset mengde av matrikslegeringen i fast form anbringes ovenpå karbidpulveret og deretter smeltes og får renne ned og infiltreres i pulverbunnen. Matrikslegeringen kan f.eks. anvendes i form av en blokk. However, experiments carried out have shown that there is no practical advantage to be gained by distributing the carbide evenly in the starting material through effective mixing of the powder. Because the conditions change as soon as the matrix alloy is melted. This is due to the titanium carbide's low density and the tendency of the titanium carbide grains to agglomerate into more carbide-rich areas. The most appropriate possibility has instead been found to be to supply the matrix alloy by infiltration into the densely packed carbide powder base. This can be done by placing an appropriate amount of the matrix alloy in solid form on top of the carbide powder and then melting it and allowing it to flow down and infiltrate the powder base. The matrix alloy can e.g. used in the form of a block.

I så fall plaseres blokken allerede fra forst av på pulverbunnen. Matrikslegeringen kan også være granulær, og i så fall kan den tilfores gjennom materoret 20 på fig. 3* Man kan i dette tilfelle tenke seg å smelte grunnmasselegeringen utenfor vakuumovnen og lede den i smeltet tilstand til denne. En fordel ved en slik metode kan være at vakuumovnen ikke behover å ha noen storre smeltekapasitet. Uansett hvilken metode man anvender ved tilforselen av grunnmasselegeringen til karbidpulveret, bor imidlertid den smeltede grunnmasse bringes i kontakt med karbidpulveret under vakuum og blandingen omrores. For de utforte forsok har vist at karbider ellers ikke blir fuktet, resp. at karbidfordelingen blir ujevn uansett om den er jevn fra forst av. In that case, the block is already placed on the powder bed from the start. The matrix alloy can also be granular, in which case it can be fed through the feed pipe 20 in fig. 3* In this case, it is conceivable to melt the base alloy outside the vacuum furnace and lead it in a molten state to it. An advantage of such a method may be that the vacuum furnace does not need to have a larger melting capacity. Regardless of which method is used when supplying the base alloy to the carbide powder, however, the molten base should be brought into contact with the carbide powder under vacuum and the mixture stirred. Because the tests carried out have shown that carbides are otherwise not wetted, resp. that the carbide distribution becomes uneven regardless of whether it is even from the start.

e) K. iol ing. e) K. iol ing.

Å oppnå tette stop ved uten ytterligere forholdsregler å To achieve tight stops by without additional precautions to

la smeiten stivne i digel eller kokille har vist seg meget vanskelig. allowing the mixture to harden in a crucible or mold has proved very difficult.

En metode som har vist seg anvendelig i laboratoriemålestokk, er å A method that has proven to be applicable on a laboratory scale is to

senke digelen 13 på fig. 3 ned i avkjolingssonen 5 så kjolingen begynner fra bunnen. lower the crucible 13 in fig. 3 down in the cooling zone 5 so the cooling starts from the bottom.

Det skal nå bli gjort rede for et forsok med sikte på An account will now be given of an attempt aimed at

nærmere å belyse de faktorer man må ta hensyn til ved utforelsen av' oppfinnelsen. to further elucidate the factors that must be taken into account when carrying out the invention.

Forsok 1. Attempt 1.

Titankarbid ble malt tort i en enliters kulemolle i 48 Titanium carbide was ground tort in a one-litre ball mold in 48

timer. Det nedmalte karbidpulver ble så ved vibrasjon pakket sammen i en digel av aluminiumoksyd. En blokk av stålkvalitet SIS 2242 med sammensetningen 0,37$ C, 1,0% Si, 0,4% Mn, 5,3% Cr, 1,4% Mo, 1,0% V, hours. The ground carbide powder was then packed together by vibration in an aluminum oxide crucible. A block of steel grade SIS 2242 with the composition 0.37$ C, 1.0% Si, 0.4% Mn, 5.3% Cr, 1.4% Mo, 1.0% V,

rest jern og forurensninger, ble anbragt ovenpå pulverbunnen og digelen innfort i ovnsrommet 7 på fig. 3- Ovnen ble evakuert og chargen opphetet til 1550°C under et trykk mindre enn 0,5 torr (0,2 torr). Temperaturen ble holdt i en tid mellom 5 og 15 minutter. Deretter ble smeiten omrort med stangen i ca. 15 minutter, hvoretter temperaturen i ovnen umiddelbart ble senket noe. I ett tilfelle ble smeiten i ovnen også vibrert med ultralyd 130 s ^. Temperatur- residual iron and impurities, was placed on top of the powder base and the crucible was inserted into the furnace chamber 7 in fig. 3- The furnace was evacuated and the charge heated to 1550°C under a pressure of less than 0.5 torr (0.2 torr). The temperature was maintained for a time between 5 and 15 minutes. The mixture was then stirred with the rod for approx. 15 minutes, after which the temperature in the oven was immediately lowered somewhat. In one case, the melt in the furnace was also vibrated with ultrasound 130 s ^. Temperature-

senkningen ble deretter foretatt suksessivt på en slik måte at stivningsforlopet begynte ved bunnen av digelen. Dette gikk for seg på den måte at hele digelen 13 med innhold hvilende på bordet 14, ved hjelp av stangen 15 etter hånden ble senket ned i kjolekammeret 5, som hadde lavere temperatur enn evakueringskammeret 1 forovrigt. the lowering was then carried out successively in such a way that the solidification process began at the bottom of the crucible. This took place in such a way that the entire crucible 13 with its contents resting on the table 14 was, by means of the rod 15, manually lowered into the dress chamber 5, which had a lower temperature than the evacuation chamber 1 in general.

På denne måte ble der fremstilt stop med tre forskjellige karbidinnhold, henholdsvis 5> 10 og 15 vektprosent titankarbid. In this way, stops were produced with three different carbide contents, respectively 5, 10 and 15 weight percent titanium carbide.

Provene ble tette og hadde jevn fordeling av titankarbid. Strukturen The samples became dense and had an even distribution of titanium carbide. The structure

i en prove med 10% titankarbid er på fig. 4 vist 140 ganger forstorret. in a sample with 10% titanium carbide is in fig. 4 shown 140 times enlarged.

Dette forsok ble gjentatt et antall ganger med titankarbidinnhold mellom 5 °g 15 vektprosent. Stopene ble smidd ut til stenger This experiment was repeated a number of times with a titanium carbide content between 5 °g and 15% by weight. The stops were forged into bars

med en total reduksjon på 50 - 75%- Smidbarheten var god. Fig. 5 with a total reduction of 50 - 75% - Forgeability was good. Fig. 5

viser de utsmidde emner for de tre forskjellige kvaliteter 5> 10 og 15 vektprosent titankarbid i en grunnmasse bestående av stål SIS 2242. shows the forged blanks for the three different qualities 5> 10 and 15 weight percent titanium carbide in a base material consisting of steel SIS 2242.

Forsok 1 har altså vist at det i samsvar med oppfinnelsen Experiment 1 has thus shown that in accordance with the invention

er mulig å fremstille smidbare stållegeringer med mellom 5 °g 15 vektprosent titankarbid ved infiltrasjon i en pulverbunn av en grunnmasselegering inneholdende minst 1% karbon eller "aktivert" ved tilsetning av den tilsvarende mengde molybdenpulver. it is possible to produce malleable steel alloys with between 5 °g and 15% by weight of titanium carbide by infiltration into a powder bed of a base alloy containing at least 1% carbon or "activated" by adding the corresponding amount of molybdenum powder.

Hovedmetode II. Main method II.

a) Fremstilling av forlegering. a) Production of prealloy.

Hensikten er å fremstille en egnet forlegering med hoyt The purpose is to produce a suitable prealloy with high

innhold av titankarbid. Kravet var at denne skulle være lettknust, oksydasjonsfast og i stand til å fukte titankarbidet. Onsket var at man ved en slik forlegering skulle kunne innblande titankarbid i stål-smelten i luftatmosfære. content of titanium carbide. The requirement was that this should be easily crushed, resistant to oxidation and capable of wetting the titanium carbide. The wish was that with such pre-alloying it would be possible to mix titanium carbide into the steel melt in an air atmosphere.

De folgende forsok ble utfort i fobindelse med frem-skaffelsen av en egnet forlegering. The following experiments were carried out in connection with the production of a suitable alloy.

Forsok 2. Attempt 2.

Forsoket gjaldt en fremstilling av titankarbidrike for-legeringer med omtrentlig sammensetning 50 vektprosent TiC, 20 vektprosent Mo, 30 vektprosent Fe. Videre var hensikten å prove forskjellige fremstillingsmetoder. De folgende metoder ble provet: Infiltrasjonsteknikk i vakuum, pulvermetallurgisk metode, formsintring i vakuum. The trial concerned the production of titanium carbide-rich pre-alloys with an approximate composition of 50% by weight TiC, 20% by weight Mo, 30% by weight Fe. Furthermore, the purpose was to test different production methods. The following methods were tested: infiltration technique in vacuum, powder metallurgical method, mold sintering in vacuum.

Det viste seg at man fikk et lett knusbart legeringsgods ved å gå frem som folger; It turned out that an easily breakable alloy material was obtained by proceeding as follows;

Titankarbid ble nedmalt i 4^ timer i kulemolle (torrmaling). 50% TiC, 20% Mo, 30% jernsvamppulver ble tilblandet og nedmalt i 4b timer. Denne pulverformede blanding ble vibrasjonsstampet i en aluminiumoksyddigel og "sintret" under vakuum (mindre enn 0,3 torr) ved ca. lb00°C i 3 timer. Sintérgodset ble varmet opp til 1100°C og bråkjolt i vann. Det gods man fikk var lett å knuse. Titanium carbide was ground for 4^ hours in a ball mold (dry grinding). 50% TiC, 20% Mo, 30% sponge iron powder was mixed and ground down for 4b hours. This powdered mixture was vibratory stamped in an alumina crucible and "sintered" under vacuum (less than 0.3 torr) at approx. lb00°C for 3 hours. The sintered material was heated to 1100°C and quenched in water. The goods you got were easy to break.

Forsok Attempt

Ved dette forsok blandet man 65 vektprosent titankarbid med 35 vektprosent beskyttende legering, som i sin tur bestod av 40% Mo og 60% Fe. Tilsetningene var pulverformet med en nedmalingsgrad som i det tidligere beskrevne forsok. Blandingen ble sintret i vakuum ved temperatur over 1500°C (mellom 1500°C og 1700°C). Etter langsom oppvarming (samlet tid 2 timer) gjennom temperaturområdet omkring 1400°C fremkom der et materiale som ikke behovde å bråkjoles i vann for å falle fra hverandre til granuler av egnet storrelse. Partiklene eller granuelene hadde i regelen ikke storre diameter enn 5 mm. Forsoket viser at karbidinnholdet i forlegeringen bor være minst 60 vektprosent. Et passende karbidinnhold tor ligge mellom 60 og 90 vektprosent, fortrinnsvis mellom 65 og 85 vektprosent. In this experiment, 65% titanium carbide was mixed with 35% protective alloy, which in turn consisted of 40% Mo and 60% Fe. The additives were in powder form with a degree of grinding down as in the previously described experiment. The mixture was sintered in vacuum at a temperature above 1500°C (between 1500°C and 1700°C). After slow heating (total time 2 hours) through the temperature range of around 1400°C, a material appeared which did not need to be quenched in water in order to fall apart into granules of a suitable size. The particles or granules generally had no larger diameter than 5 mm. The experiment shows that the carbide content in the prealloy must be at least 60 percent by weight. A suitable carbide content should be between 60 and 90 percent by weight, preferably between 65 and 85 percent by weight.

b) Sammenforing av forlegering og matrikssmelte. b) Joining of prealloy and matrix melt.

Ved noen innledende forsok ble forlegeringen innlemmet i In some initial attempts, the prealloy was incorporated into

grunnmasselegeringen under vakuum under anvendelse av den laboratorie-utrustning som ble beskrevet i forbindelse med fig. 3* Disse innledende forsok bygget på den antagelse at vakuum er en betingelse for effektivt å kunne innlemme forlegeringen. De materialer som ble fremstilt, fikk varierende kvalitet med hensyn til tetthet og karbid-fordeling. Ved det nedenfor beskrevne forsok 4 var hensikten å under-soke forutsetningene for isteden å kunne gjennomfore prosessen i luftatmosfære og i mellomstor målestokk. the base alloy under vacuum using the laboratory equipment that was described in connection with fig. 3* These initial attempts were based on the assumption that vacuum is a condition for effectively incorporating the prealloy. The materials that were produced were of varying quality with regard to density and carbide distribution. In the experiment 4 described below, the purpose was to examine the prerequisites for being able to carry out the process in an air atmosphere and on a medium scale.

Forsok å .. Try to..

Titankarbidet ble ved dette forsok tilsatt i en vanlig smelteovn i form av den forlegering som ble fremstilt ifolge forsok 2. Forlegeringen var granulær. Den grunnmasselegering som forlegeringen In this trial, the titanium carbide was added in an ordinary melting furnace in the form of the prealloy produced according to trial 2. The prealloy was granular. The base alloy as the parent alloy

ble bragt sammen med, hadde sammensetningen 17% Cr, 15% Ni, 0,7% Mo, 0,25% C, rest jern. Chargens vekt var 30 kg. Beskikningen foregikk på helt konvensjonell måte, og forlegeringen ble innfort sist i ovnen. Smeiten ble omrort endel ganger. Av chargen ble der fremstilt malesegment ved stopning. Stopbarheten var tilfredsstillende. was brought together, had the composition 17% Cr, 15% Ni, 0.7% Mo, 0.25% C, balance iron. The charge's weight was 30 kg. The coating took place in a completely conventional manner, and the prealloy was introduced last in the furnace. The mixture was stirred several times. A grinding segment was produced from the charge by stopping. Stoppability was satisfactory.

Temperaturen for stopning var ca. 1700°C. Et fremstilt malesegment av den art som anvendes i såkalte raffinorer innen cellulose- The temperature for stopping was approx. 1700°C. A manufactured grinding segment of the kind used in so-called refiners within cellulose

industrien, er vist på fig. 6. Segmentets overflate var jevn og feil-fri. Fig. 7 gjengir et mikrofotografi av materialets stopestruktur industry, is shown in fig. 6. The surface of the segment was smooth and defect-free. Fig. 7 reproduces a photomicrograph of the stope structure of the material

560 ganger forstorret. Fig. 8 viser strukturen av malesegmentet etter herdning, austenitisering ved 1050°C i 1 time og kjoling i luft. Hardheten var 650 HV 10. 560 times magnified. Fig. 8 shows the structure of the grinding segment after hardening, austenitizing at 1050°C for 1 hour and cooling in air. The hardness was 650 HV 10.

Metoder til fremstilling i full målestokk. Methods for full-scale production.

Fig. 9 viser prinsippene for en utrustning som egner seg Fig. 9 shows the principles for a suitable equipment

for den ovennevnte metode I. Utrustningen består av en vakuum-induksjonsovn, og på figuren er der bare inntegnet slike detaljer som er egnet til å belyse oppfinnelsen, mens andre detaljer er sloyfet for at det vesentlige skal fremgå bedre. for the above-mentioned method I. The equipment consists of a vacuum induction furnace, and in the figure only such details are drawn which are suitable to illuminate the invention, while other details are omitted so that the essentials will appear better.

På figuren betegner 90 generelt et vakuumkammer med en evakueringsledning 91» 92 betegner en digel som omgis av en induk-sjonsvikling 93* Få bunnen av digelen-er der innfort en sats torr- In the figure, 90 generally denotes a vacuum chamber with an evacuation line 91» 92 denotes a crucible surrounded by an induction winding 93* Get the bottom of the crucible where a batch of dry

malt titankarbid med kornstorrelse mindre enn 3 P og) ovenpå denne, grunnmasselegeringen som har form av storre metallstykker eller ground titanium carbide with grain size less than 3 P and) on top of this, the base alloy in the form of larger pieces of metal or

granuler. granules.

Prosessen foregår som folger: I digelen 92 innfores en sats titankarbidpulver 94 forbehandlet som omtalt. Pulverbunnen 94 pakkes godt sammen. Ovenpå denne bunn beskikkes stykkformet grunnmasselegering i samsvar med oppfinnelsen, f.eks. en stålkvalitet med omtrentlig sammensetning 0,37% C, 1,0% Si, 0,4% Mn, 5,3% Cr, 1,4% Mo, 1,0% V, rest jern og forurensninger. Vakuumkammeret 90 lukkes og evakueres gjennom ledningen 91, hvorved pulverbunnen 94 avgasses. Deretter ledes hoyfrekvent elektrisk strom gjennom viklingen 93, så metallstykkene 95 smeltes ved induktiv oppvarming og smeiten renner ned i og infiltrerer pulverbunnen 94. • Strommen gjennom induksjons-viklingen 93 blir så fortrinnsvis vedlikeholdt enda en stund for å bevirke effektiv omroring av smeiten og derved sikre at titankarbidet blir jevnt fordelt. Deretter kan vakuumkammeret 90 åpnes, digelen 82 tas opp og innholdet stopes i kokiller eller former, eventuelt etter ytterligere omroring. The process takes place as follows: In the crucible 92, a batch of titanium carbide powder 94, pretreated as described, is introduced. The powder base 94 is packed well. On top of this base, piece-shaped base alloy is deposited in accordance with the invention, e.g. a steel grade with approximate composition 0.37% C, 1.0% Si, 0.4% Mn, 5.3% Cr, 1.4% Mo, 1.0% V, residual iron and impurities. The vacuum chamber 90 is closed and evacuated through the line 91, whereby the powder base 94 is degassed. High-frequency electric current is then passed through the winding 93, so that the metal pieces 95 are melted by inductive heating and the melt flows down into and infiltrates the powder bed 94. • The current through the induction winding 93 is then preferably maintained for a while longer to effect effective stirring of the melt and thereby ensure that the titanium carbide is evenly distributed. The vacuum chamber 90 can then be opened, the crucible 82 taken up and the contents poured into molds or moulds, possibly after further stirring.

Fig. 10 viser prinsippene for elektrisk slaggomsmeltning, en metode som fordelaktig kan anvendes for å sammenfore en forlegering i henhold til oppfinnelsen med en grunnmasse. På figuren betegner 101 en rorformet elektrode hvis mantel 107 består av den fraksjon av matrikslegeringen som skal forbindes med forlegeringen. Forlegeringen er anordnet godt sammenpakket i det sentrale hulrom i rorelektroden 101 og er betegnet med 108. For å sikre at forlegeringen 108 Fig. 10 shows the principles of electric slag melting, a method which can advantageously be used to combine a prealloy according to the invention with a base mass. In the figure, 101 denotes a tube-shaped electrode whose sheath 107 consists of the fraction of the matrix alloy which is to be connected to the prealloy. The prealloy is arranged tightly packed in the central cavity of the rudder electrode 101 and is denoted by 108. To ensure that the prealloy 108

virkelig holder seg i hulrommet under transport og tilrigging for smelt* ing, kan man enten pakke: forlegeringen meget hårdt sammen, forankre den med et eller annet bindemiddel eller inneslutte den mellom lokk 112 i begge ender av rorelektroden.■ really stays in the cavity during transport and rigging for smelting, one can either pack: the prealloy very tightly together, anchor it with some other binder or enclose it between lids 112 at both ends of the rudder electrode.■

På fig. 10 betegner videre 102 en vannkjolt elektrode In fig. 10 further denotes 102 a water-cooled electrode

som samtidig fungerer som kokille. Motelektroden utgjores av rorelektroden 101, som har en elektrisk tilslutning IO3. Tilslutnings-ledningene er betegnet med 104 og 105, mens 106 betegner en bunnplate. which also acts as a mould. The counter electrode is made up of the rudder electrode 101, which has an electrical connection IO3. The connection wires are designated by 104 and 105, while 106 denotes a base plate.

Det slagg 109 som anvendes ved prosessen, kan være av et slag som er gjengs ved elektrisk slaggomsmeltning. En betingelse man må ta hensyn til ved valget av slagget, er. imidlertid at dets tetthet skal.være lavere enn forlegeringens og fortrinnsvis også lavere enn titankarbidets. 110 betegner blandingen av smeltet matrikslegering og titankarbid og 111.det ferdige stop. The slag 109 used in the process can be of a type that is produced by electric slag melting. One condition that must be taken into account when choosing the slag is. however, that its density should be lower than that of the prealloy and preferably also lower than that of the titanium carbide. 110 denotes the mixture of molten matrix alloy and titanium carbide and 111. the finished stop.

Man arbeider slik det er vanlig ved elektrisk slaggomsmeltning. Dette innebærer i korthet at elektroden 101, når den senkes ned i det smeltede slagg 109. og elektrisk strom sendes gjennom systemet, etterhånden smeltes av. De avsmeltede metalldråper synker ned gjennom slaggskiktet log og samler seg under dette i et rom innen-for elektroden 102, som samtidig virker som kokille. På samme måte passerer forlegeringen 108 slaggskiktet og fordeles intimt i den ovrige me tall smelt e. Etterhvert som smeiten stivner, loftes. elektrodekokillen 102 og rorelektroden 101 langsomt. For å gjore innblandingen av titankarbid i smeiten mer intens kan man eventuelt anordne flere ror-elektroder i samme slaggbad eller anordne elektroden bevegelig i badet.så dette blir bragt i sirkulasjon. You work as is usual with electric slag melting. In short, this means that the electrode 101, when it is lowered into the molten slag 109. and electric current is sent through the system, gradually melts off. The melted metal drops sink down through the slag layer log and collect below this in a space within the electrode 102, which at the same time acts as a mould. In the same way, the prealloy 108 passes through the slag layer and is distributed intimately in the remaining metal melt. As the melt solidifies, it is lofted. the electrode mold 102 and the rudder electrode 101 slowly. In order to make the mixing of titanium carbide in the smelting more intense, one can optionally arrange several stirrer electrodes in the same slag bath or arrange the electrode movable in the bath, so that this is brought into circulation.

På fig. 12 er der anskueliggjort en modifisert elektrisk slaggomsmeltningsmetode til fremstilling av materiale ifolge oppfinnelsen. Skjemaet anskueliggjor også prepareringen av titankarbid-tilsetningen som tilfores i forbindelse med den elektriske slaggomsmeltning. In fig. 12 shows a modified electric slag melting method for producing material according to the invention. The form also shows the preparation of the titanium carbide additive which is supplied in connection with the electric slag melting.

På delfigur a) betegner I30 et ror som består av karbon-stål med lavt karboninnhold og er fyllt med en tettpakket pulverbland-ing bestående av 30 - g0 vektprosent TiC og 10 - 4-0 vektprosent av en beskyttende legering som i sin tur likedan som i et tidligere eksempel, vesentlig består av /\ Dfo Mo og 60% Fe. Roret lukkes i sin ene ende ved sammenpressing og sveising. En slik sveis er betegnet med, I32.på delfigur b). Roret blir så evakuert via en tilslutning 133 til evakueringspumpen. Trykket i roret I30 blir på denne måte senket, fortrinnsvis til under 0,5 torr, hvoretter rorets annen ende lukkes med en sveis svarende til sveisen I32. Den resulterende "innpakning" blir nå utsmidd ved ca. 1200°Cså der fås et langstrakt emne med stortsett rektangulært tverrsnitt som vist ved 134 P& delfigur c). Under smidningen ved 1200°C skjer der en "forsintring" mellom pulverkornene In partial figure a) I30 denotes a rudder which consists of carbon steel with a low carbon content and is filled with a densely packed powder mixture consisting of 30 - g0 weight percent TiC and 10 - 4-0 weight percent of a protective alloy which in turn is similar to in an earlier example, essentially consists of /\ Dfo Mo and 60% Fe. The rudder is closed at one end by compression and welding. Such a weld is denoted by, I32.on part figure b). The rudder is then evacuated via a connection 133 to the evacuation pump. The pressure in the rudder I30 is in this way lowered, preferably to below 0.5 torr, after which the other end of the rudder is closed with a weld corresponding to the weld I32. The resulting "wrapper" is now cast out at approx. 1200°C so an elongated blank with a largely rectangular cross-section is obtained as shown at 134 P& part figure c). During forging at 1200°C, a "sintering" occurs between the powder grains

i pakken. Emnet 134 sveises eller festes på annen måte til den stål-elektrode 135 -(delfigur d)- som skal benyttes for den elektriske slaggomsmeltning. I eksempelet er elektroden I32 avflatet på en side så emnet I34 kan festes under bibehold av likevekt i den sammensatte elektrode. Metoden til å forbinde elektroden 135 med det titankarbid-bærende emne I34 kan selvsagt varieres på mange måter. in the package. The workpiece 134 is welded or attached in some other way to the steel electrode 135 -(part figure d)- which is to be used for the electric slag melting. In the example, the electrode I32 is flattened on one side so that the workpiece I34 can be attached while maintaining equilibrium in the composite electrode. The method of connecting the electrode 135 to the titanium carbide-bearing blank I34 can of course be varied in many ways.

Delfigur e) viser selve den elektriske slaggomsmeltning. Pulveret som ble forsintrert i forbindelse med smidningen - delfigur Part figure e) shows the electric slag melting itself. The powder that was sintered in connection with the forging - partial figure

c)- er betegnet med I36, en elektrisk tilslutning forbundet med elektroden ved sveising er betegnet med I38, og slaggbadet, sumpen av c)- is denoted by I36, an electrical connection connected to the electrode during welding is denoted by I38, and the slag bath, the sump of

metallsmelte og det ferdige stop er i analogi med fig. 10 betegnet med 10gT, 110' og 111'. metal melt and the finished stop are in analogy with fig. 10 denoted by 10gT, 110' and 111'.

Hva som spesielt utmerker fremgangsmåten ifolge delfigur e) på fig. 12, er at forlegeringen ifolge oppfinnelsen forst blir dannet ferdig i forbindelsen med den elektriske slaggomsmeltning, nemlig i et område 137 av emnet 134 som blir utsatt for så sterk opphetning fra slaggbadet 109' at den beskyttende legering i blandingen 136 blir smeltet i nodvendig grad. Deretter blir emnet I34 etterhånden avsmeltet sammen med elektroden 134, hvorunder titankarbidet med beskyttende legering blander seg med den avsmeltede elektrode og drypper ned gjennom slaggbadet 109' til smeltesumpen 110T. Ved at emnet I34 avsmeltes under overflaten av slaggbadet 109' bibeholdes således under hele prosessen det vakuum i. emnet som ble tilveiebragt i forbindelsen med evakueringen av det opprinnelige ror, jfr. delfigur b). What particularly distinguishes the method according to part figure e) in fig. 12, is that the prealloy according to the invention is first fully formed in connection with the electric slag melting, namely in an area 137 of the blank 134 which is exposed to such strong heating from the slag bath 109' that the protective alloy in the mixture 136 is melted to the necessary extent. Then, the workpiece I34 is gradually melted together with the electrode 134, during which the titanium carbide with protective alloy mixes with the melted electrode and drips down through the slag bath 109' to the melting sump 110T. By the blank I34 being melted below the surface of the slag bath 109', the vacuum in the blank which was provided in connection with the evacuation of the original rudder is thus maintained throughout the process, cf. partial figure b).

På fig. 13 er der vist en annen måte til å anvende de In fig. 13 shows another way of using them

emner I34 som ble beskrevet i forbindelse, med fig. 12 a) til c) ,ved en elektrisk slaggomsmeltningsprosess. Disse emner er her vist heng-ende i boyler 141 over en kokille 142, som i dette tilfelle er stasjonær og selvsagt har vannfylte vegger. I40 betegner elektroden, 109''slaggbadet, 110" smeltesumpen og 111" det ferdige stop. Prosessen forloper forovrig analogt med hva som ble beskrevet i forbindelse med fig. 12 e). I utforelseri på fig. 13 er det imidlertid hensiktsmessig åomrore slaggbadet eller smeltesumpen for at titankarbidet skal fordele seg jevnt i det ferdige stop. items I34 which were described in connection with fig. 12 a) to c), by an electric slag melting process. These blanks are shown here suspended in boiler 141 above a mold 142, which in this case is stationary and of course has water-filled walls. I40 denotes the electrode, 109'' the slag bath, 110" the melt sump and 111" the finished stope. The process otherwise proceeds analogously to what was described in connection with fig. 12 e). In the embodiment of fig. 13, however, it is appropriate to stir the slag bath or melt sump so that the titanium carbide is distributed evenly in the finished stope.

Legeringen fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan finne utstrakt anvendelse som materiale i tilfeller hvor der ønskes stor hårdhet kombinert med god seighet. Spesielt fyller legeringen et behov i tilfeller hvor man ønsker seg et materiale som kan smies og/' eller støpes, kan bearbeides med skjærende verktøy,' kan gjøres korro-sjonsfast og/eller er forholdsvis billig i fremstilling. I forbindelse med fig. 6 ble der allerede hénvist til anvendelsen for såkalte raffi-nerer. På fig. 11 er der vist et tverrsnitt av et veihøvlækjær hvis hovedkropp 120 er laget av stål. Slitebeskyttelsen på for- og baksiden av skjæret er betegnet med henholdsvis 121 og 122. Disse innlegg kan fremstilles av et materiale ifølge oppfinnelsen, hensiktsmessig med en matriks tilsvarende stålet i skjærets hovedkropp. Som eksempel på en egnet matriks kan nevnes et stål SIS-2242 som omtalt f.eks. for forsøk 1. Sliteinnleggene 121, 122 inneholder hensiktsmessig 10 vektprosent titankarbid-. Sliteinnlegget 123 som er innsatt i grunnmaterialet 120 og skal skrape på veibanen, er fremstilt av et materiale som har høyere .innhold av titankarbid (ca. 30 vektprosent),. og med samme matriks som i innleggene 121 og 122. Innleggene 121, 122, 123 er hensiktsmessig forbundet med grunnmaterialet 120 ved slaglodding. The alloy produced by the method according to the invention can find extensive use as a material in cases where great hardness combined with good toughness is desired. In particular, the alloy fills a need in cases where a material is desired which can be forged and/or cast, can be processed with cutting tools, can be made corrosion-resistant and/or is relatively cheap to manufacture. In connection with fig. 6 already referred to the application for so-called refiners. In fig. 11 shows a cross-section of a grader whose main body 120 is made of steel. The wear protection on the front and back of the blade is denoted by 121 and 122 respectively. These inserts can be made of a material according to the invention, suitably with a matrix corresponding to the steel in the main body of the blade. As an example of a suitable matrix, a steel SIS-2242 can be mentioned as discussed e.g. for test 1. The wear inserts 121, 122 appropriately contain 10% by weight of titanium carbide. The wear insert 123, which is inserted into the base material 120 and is to scratch the road surface, is made of a material that has a higher content of titanium carbide (approx. 30 percent by weight). and with the same matrix as in the inserts 121 and 122. The inserts 121, 122, 123 are suitably connected to the base material 120 by brazing.

Andre eksempler på anvendelsesområder er varm- og kold-arbeidsstål, slitesterke komponenter for maleverk og blestdyser, valser for kold- og varmvalsing m.v. Other examples of areas of application are hot and cold working steel, wear-resistant components for paintwork and blasting nozzles, rollers for cold and hot rolling, etc.

Forsåvidt ikke annet er angitt, betegner prosentverdi ene overalt vektprosent. Unless otherwise stated, a percentage value everywhere denotes a percentage by weight.

Claims

1. Process for producing a malleable and stoppable wear-resistant alloy from a base mass of iron, nickel or cobalt alloy containing 3 - 35% of a carbide in the form of homogeneously distributed, discrete particles, while the carbide consists of at least 50% titanium carbide and 0 - 30% vanadium carbide 0 - 30% tungsten carbide 0 - 20% zirconium carbide 0 - 10% tantalum carbide 0 - 10% chromium carbide 0 - 10% niobium carbide

where the primary carbides are connected to the base mass in the form of particles whose size corresponds to the final grain size, characterized in that the titanium carbide powder, ground to the final grain size, before it is united with the molten base mass, is united with an alloy consisting of 30 - 80% molybdenum, the rest iron and manufacturing-related contaminants to a pre-alloy, and this pre-alloy is crushed.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that for the production of the pre-alloy, a mixture of the titanium carbide powder with molybdenum and iron is ground, and the resulting powder mixture is condensed, heated in a vacuum to approx. 1600°C, dissolved in water and pulverized.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that a mixture of the titanium carbide powder with a powdered alloy of molybdenum and iron for the production of the pre-alloy is heated in a vacuum between 1500 and 1700°C, cooled slowly through the temperature range of approx. 1400°C and then crushed.

4. Method as stated in one of claims 1-3, characterized in that at least 95% of the titanium carbide is ground to a grain size of less than 6 /un, preferably less than 3 /un"

5. Method as stated in one of claims 1-3, characterized in that the pre-alloy is sintered.

6. Method as stated in one of the claims 1-5, characterized in that an alloy containing 35 - 45 weight percent molybdenum, the rest iron is used for the production of the pre-alloy, and that this is combined with the titanium carbide powder in such proportions that the pre-alloy will contain at least 60 - 90, preferably 65 - 85 weight percent titanium carbide.

7. Method as stated in one of claims 1-3, or claim 6, characterized in that for the production of the pre-alloy a molybdenum-iron alloy is used which at least 75% by weight consists of the Fe^ M02 phase,

8. Method as stated in one of claims 1-7, characterized in that the pre-alloy is united with the base mass by electrical remelting using a melting electrode which consists of the pre-alloy and has a sheath consisting of the base mass.