NO343988B1 - Stållegering og verktøy eller komponenter fremstilt av stållegering. - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen angår en pulvermetallurgisk fremstilt stållegering som primært er tenkt brukt for fremstilling av verktøy for injeksjonsstøping, kompresjonsstøping og ekstrudering av plastkomponenter, men også for verktøy som er eksponert for korrosjon under kaldbearbeiding, for eksempel for fremstilling av dyser og former. Et annet anvendelsesområde er injeksjonsstøping eller plast/metall-pulver - MIM - som krever lav friksjon og god korrosjonsresistens. Oppfinnelsen angår også verktøy fremstilt av den foreliggende stållegeringen, da spesielt verktøy for fremstilling av plast, og verktøy for å forme og skjære plater for kaldbearbeidingsformål så vel som verktøy for pressingen av pulver. I tillegg angår oppfinnelsen også konstruksjonskomponenter så som injeksjonsdyser for motorer, slitedeler, pumpedeler, bærekomponenter, osv. Et enda ytterligere anvendelsesområde er bruken av stållegeringen for fremstilling av kniver innenfor næringsmiddelindustrien.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

I forbindelse med injeksjonsstøping, kompresjonsstøping eller ekstrusjon av plastkomponenter, så vil verktøyet være eksponert for korroderende media som har sin opprinnelse fra plastkomponentene, men også fra stoffer som frigjøres fra de smøremidler som påføres verktøyoverflaten for å senke eller nedsette friksjonen mellom plaststoffet og det formende verktøyet. Kjølekanaler med vann og dettes innhold av kloridioner er kjent for å resultere i korrosjonsskader i verktøy som brukes for forming av plaststoffer. Ofte vil verktøyene dessuten ha komplekse former med hulrom. Selv når et verktøy tas ut av drift, så vil væsken være igjen i disse hulrommene og dette kan resultere i lokale korrosjonsangrep hvis materialet ikke har den nødvendige korrosjonsresistens. Irritasjon og esting er andre problemområder som resulterer i økende vedlikehold og nedsatt produksjon.

Slitasje og medrivning forårsakes av mikrosveising mellom verktøydeler når disse blir eksponert for et høyt kontakttrykk som gjør at metallfragmenter fester på verktøydelene og derved øker friksjonen. Etter hvert foregår det n skjæring mellom delene, noe som resulterer i en fullstendig renovasjon og utbytting av disse.

Slitasje og eroderende korrosjon finner sted mellom deler som er eksponert for vibreringer eller sykliske bevegelser i forbindelse med dannelsessyklusen. En misfarging av de deler som brukes for formingen som skyldes korrosjonsprodukter vil resultere i svekket funksjonalitet foruten en misfarging av plastproduktene. For å unngå disse problemene må verktøydelene poleres, noe som betyr at de over tid vil miste sin toleranse og det må skaffes nye verktøydeler.

Et kjent verktøymateriale som fremstilles av den foreliggende søker og som brukes innenfor det foreliggende tekniske området, er det smeltemetallurgisk fremstilte formingsstålet for plaststoffer som er kjent under varemerket Stavax ESR® som har den følgende nominelle sammensetning 0,38 C, 1,00 Si, 0,4 Mn, 13,6 Cr, 0,30 V, 0,02 N, hvor resten er jern og normale urenheter. Dette stålet har god korrosjonsresistens og meget god sluttkvalitet.

Et annet kjent verktøymateriale som fremstilles av den foreliggende søker og som brukes innenfor det foreliggende tekniske området, er det smeltemetallurgisk fremstilte formingsstålet for plaststoffer som er kjent under varemerket Stavax Supreme® som har den følgende nominelle sammensetning 0,25 C, 0,35 Si, 0,55 Mn, 13,3 Cr, 0,35 Mo, 0,35 V, 0,12 N, hvor resten er jern og normale urenheter. Dette stålet har god korrosjonsresistens og meget god sluttkvalitet.

Et annet kjent verktøymateriale som er fremstilt av den foreliggende søker og som brukes innenfor det foreliggende tekniske området, er det smeltemetallurgiske fremstilte formingsstålet for plaststoffer som er kjent under varemerket ELMAX® som har den nominelle sammensetningen 1,7 C, 0,8 Si, 0,3 Mn, 18,0 Cr, 1,0 Mo, 3,0 V, hvor resten er jern og normale urenheter. Dette stålet har god korrosjonsresistens og god sliteresistens også, men det er ikke desto mindre ønskelig å kunne bedre dets egenskaper. Avhengig av varmebehandling, vil dette stålet normalt ha en høyest hardhet på 57-59 HRC i herdet og varmebehandlet tilstand, noe som under visse betingelser kan være for lavt, noe som kan resultere i trykkskader når for eksempel verktøyet brukes, for eksempel på grunn av at plastfragmenter kan løsne når verktøyet åpnes og så til slutt havne mellom de to verktøyhalvdelene når disse presses mot hverandre i den neste formende operasjonen.

Kaldbearbeiding omfatter ofte kutting, stempling, dyptrekking og andre typer forming av metallarbeidsstykker, vanligvis i form av plater og skjer normalt ved romtemperatur. Forskjellige typer av kaldbearbeidingsverktøy blir brukt for denne type operasjoner, hvor det settes forskjellige krav til disse typer verktøy som er vanskelige å kombinere. Verktøymaterialet bør ha god resistens mot slitasje, ha passende hardhet og for visse formål bør det også ha god motstand mot tilfestingsslitasje og dessuten passende seighet under de anvendte arbeidsbetingelsene.

Sverker 21® er et vanlig fremstilt stål med sammensetningen 1,55 C, 0,3 Si, 0,3 Mn, 11,8 Cr, 0,8 Mo, 0,8 V, hvor resten er jern og urenheter i normale mengder og dette ståler har vært mye brukt for kaldbearbeiding og for andre formål.

De ovennevnte ståltyper og andre ståltyper på markedet oppfyller høye krav når det gjelder hefteslitasjeresistens og seighet. De oppfyller imidlertid ikke de høye krav som stilles i forbindelse med hefteslitasjeresistens som ofte er det dominerende problemet i forskjellige typer av kaldbearbeidingsverktøyanvendelser så som platepressing, rørbøying og kaldsmiing av for eksempel martensittiske eller ferrittiske ståltyper, plater av austenittiske og ferrittiske rustfrie ståltyper, kobber, messing, aluminium, osv. Slike problemer kan minskes ved smøring og/eller belegging, for eksempel ved hjelp av PVD- eller CVD-teknikker, av verktøyoverflatene ved hjelp av friksjonssenkende keramiske lag, for eksempel av TiN, ved overflatenitrering eller ved en belegging med hardt krom, men slike løsninger er kostbare og tidkrevende. Det er videre en vesentlig risiko for skader på og/eller flakdannelse av lagene. Reparasjon blir ofte meget komplisert hvis det oppstår slitasje eller heftslitasjeskader, ettersom skadene nesten alltid vil forekomme på de deler av verktøyet som har høyest belastning. Slitasje og heftslitasje kan også opptre mellom forskjellige verktøykomponenter.

I tillegg til de ovennevnte egenskapene bør verktøyene ha meget god korrosjonsresistens, høy hardhet, god sliteresistens, god malbarhet, god maskinbearbeidingsevne og høy avsluttende kvalitet, god dimensjonal stabilitet, høy kompresjonsstyrke, god formendringsevne, gode tretthetsstyrkeegenskaper og høy renhet.

Ved fastfasenitrering, så kan pulvermetallurgisk fremstilte materialer få et høyt innhold av nitrogen ved at det bygges inn et nitrert lag. Et eksempel på slikt materiale er søkerens eget stål som markedsføres under navnet VANCRON 40® som blant annet inngår i det svenske patentet SE 514,410 og som har de følgende sammensetningsområder i vekt%, 1-2,5 C, 1-3,5 N, 0,05-1,7 Mn, 0,05-1,2 Si, 3-6 Cr, 2-5 Mo, 0,5-5 W, 6,2-17 (V+2Nb), hvor resten er jern og et normalt innhold av uunngåelige urenheter.

Det er kjent fra artikkelen "Influence of nitrogen alloying on galling properties of PM tool steels", 6th International Tooling Conference, Karlstad Universitet 2002, at nitrogen sammen med karbon kan kombineres med vanadium for å danne M(C, N) karbonitrider og M6C-karbider som har en positiv effekt på antirivnings- eller slitasjeegenskapene til et verktøystål.

WO 2005054531 og US 4929419 beskriver teknikk som er relevant for oppfinnelsen.

BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å unngå de ovennevnte problemer for å kunne tilveiebringe et stål som primært er tenkt for fremstil ling av verktøy for injeksjonsstøping, kompresjonsstøping og ekstrusjon av plastkomponenter. Stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er også egnet for verktøy for forming av plastprodukter og verktøy for å forme og skjære plater under kaldbearbeidingsbetingelser, verktøy for pressing av pulver, konstruksjonskomponenter så som injeksjonsdyser for motorer, slitedeler, pumpedeler, bærende komponenter, osv., så vel som for kniver som skal brukes innenfor næringsmiddelindustrien. Oppfinnelsen angår også

konstruksjonskomponenter så som injeksjonsdyser for motorer, slitedeler, pumpedeler, bærende komponenter, osv. Et ytterligere anvendelsesområde er kniver for næringsmiddelindustrien. For de ovennevnte formål er det ønskelig at stålet har meget god korrosjonsresistens samtidig som det skal være god resistens mot vanlig slitasje og heftslitasje, spesielt god resistens mot erodering og riving, og ha høy hardhet. I tillegg til de ovennevnte egenskaper som er meget viktige, så bør stållegeringen ha en eller flere av de følgende egenskaper:

• God resistens mot gropkorrosjon ved gnistmaskinell behandling,

• Høy kompresjonsstyrke både i herdet og temperert tilstand,

• God formendringsevne/seighet,

• God tretthetsstyrkeegenskaper,

• Høy renhet,

• Gode varmebehandlingsegenskaper i området 950-1150 ºC,

• God herdbarhet; bør gjøre det mulig med herding og temperering til en hardhet på mellom 45 og 62 HRC slik at det kan brukes i plater, striper eller staver fra omtrent 0,05 mm og opp til stavdimensjoner på Ø500 mm og 400 x 600 mm, • God dimensjonal stabilitet ved varmebehandling og dessuten langtids bruk av det verktøyet som fremstilles av stålet,

• Bør kunne brukes i ubelagt tilstand,

• Bør gjøre det mulig med overflatebelegging ved hjelp av PVD/CVD/nitrering, • Passende varmeledningsevne, og

• God sluttkvalitet.

De ovennevnte primærhensikter og en eller flere av de andre formålene ifølge den ovennevnte listen, kan oppnås ved hjelp av stållegeringer som har en kjemisk sammensetning hvor innholdet er gitt som vekt% og av det stålet som er fremstilt av stållegeringen som er blitt varmebehandlet på den måten som er spesifisert i de etterfølgende krav.

Stålmaterialet ifølge oppfinnelsen er pulvermetallurgisk fremstilt, noe som er et absolutt krav for at stålet skal være så å si nesten fritt for oksidinneslutninger.

Pulvermetallurgisk fremstilling omfatter fortrinnsvis gassforstøvning av en stålsmelte hvor nitrogen brukes som den forstøvende gassen, noe som vil gi en stållegering med et visst minimumsinnhold av nitrogen, og fastfasenitreringen av pulveret etterfølges av en konsolidering ved varm isostatisk pressing. Stålet kan brukes i denne tilstanden etter smiing/valsing til de endelige ønskede dimensjonene.

For de legerende elementer som inngår i stålet, bør det følgende gjelde.

Karbon bør primært eksistere i stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen i et innhold som er passende for det, hvor det sammen med nitrogen i en fast løsning i stålmatrisen gir stålet, i dets herdede og tempererte tilstand, en høy hardhet, det vil si opptil 60-62 HRC. Karbon kan også være inkludert sammen med nitrogen i de primært utfelte M2X-nitridene, karbidene og/eller karbonitridene, hvor M i alt vesentlig er krom og X er i alt vesentlig nitrogen så vel som i de primært utfelte MX-nitridene, karbidene og/eller karbonitridene hvor M i alt vesentlig er vanadium og X i alt vesentlig er nitrogen og kan dessuten eventuelt være inkludert i eksisterende M23C6og/eller M7C3-karbider.

Sammen med nitrogenet, bør karbon gi den forønskede hardheten og danne de harde fasene som inngår i stålet. Karboninnholdet i stålet, det vil si det karbon som er løst i stålmatrisen og det karbon som er bundet i karbider og/eller karbonitrider, bør holdes på et nivå som er så lavt som mulig ut fra produksjonsøkonomiske årsaker og for faseårsaker. Stålet bør kunne austenittiseres og omdannes til martensitt når det herdes. Hvis nødvendig, bør materialet kunne underkastes lav temperaturkjøling for å unngå residualt austenitt. Karboninnholdt bør fortrinnsvis være minst 0,01%, enda mer foretrukket minst 0,05% og aller mest foretrukket minst 0,1%. Karboninnholdet bør i sitt maksimum være 2%. Tester har vist at karboninnholdet fortrinnsvis bør ligge i intervallet 0,13-2,0%. Avhengig av anvendelsesområdet, bør karboninnholdet tilpasses i forhold til nitrogenmengden i stålet og til det totale innholdet av de primære karbiddannende elementene vanadium, molybden og krom i stålet, slik at stålet får et innhold av M2X-karbider, nitrider og/eller karbonitrider på 2-10 volum% og et innhold av MX-karbider, nitrider og/eller karbonitrider på 5-40 volum%. M23C6og/eller M7C3-karbider kan også være tilstede i innhold på opptil 8-10 vekt%, primært i sammenheng med meget høye innhold av krom. Det totale innholdet av MX, M2X og M23C6/M7C3-karbider, nitrider og/eller karbonitrider i stålet bør imidlertid ikke overstige 50 volum%. I tillegg til dette, bør forekomsten av andre karbider i stålet holdes på et minimum slik at innholdet av krom som er løst i austenittet ikke kommer under 12%, fortrinnsvis er minst 13% og aller mest foretrukket minst 16%, noe som garanterer at stålet for god korrosjonsresistens.

Nitrogen er et essensielt legerende element i stålet ifølge oppfinnelsen. På lignende måte som karbon, så bør nitrogen inngå i en fast løsning i stålmatrisen for å gi stålet tilstrekkelig hardhet og for å kunne danne de forønskede harde fasene. Nitrogen brukes fortrinnsvis som en forstøvende gass under den pulvermetallurgiske prosessen som brukes for fremstilling av metallpulveret. Ved slik pulverfremstilling vil stålet få et nitrogeninnhold på maksimalt 0,2-0,3%. Dette metallpulveret kan så gis det forønskede nitrogeninnholdet ved enhver kjent teknikk, for eksempel ved at det trykkes i nitrogengass eller ved fastfasenitrering av det fremstilte pulveret , noe som betyr at stålet fortrinnsvis inneholder minst 0,6%, egnet minst 0,8% og mest foretrukket minst 1,2% nitrogen. Ved å anvende pressing i nitrogengass eller fastfasenitrering, så kan selvsagt forstøvningen finne sted ved hjelp av andre forstøvningsgasser så som argon.

For ikke å forårsake sprøhetsproblemer og gi residualt austenitt, så bør nitrogen være tilstede i en maksimal mengde på 10%, fortrinnsvis 8% og aller mest foretrukket maksimalt 6%. Ettersom vanadium, men også andre sterke nitrid/karbiddannende elementer så som krom og molybden, har en tendens til å reagere med nitrogen og karbon, så bør karboninnholdet samtidig tilpasses dette høye nitrogeninnholdet slik at karboninnholdet maksimalt er 2%, fortrinnsvis ikke mer enn 1,5% og egnet ikke mer enn 1,2% for det ovennevnte gitte nitrogeninnholdet. Man bør imidlertid ta hensyn til at korrosjonsresistensen avtar med økende karboninnhold og at også resistensen mot avrivningsslitasje avtar primært på grunn av en mulig dannelse av relativt store kromkarbider, M23C6og/eller M7C3, noe som er en ulempe sammenlignet hvis stålet ifølge oppfinnelsen har et lavere karboninnhold enn de ovenfor gitte maksimale innholdene.

I de tilfeller hvor det anses å være tilstrekkelig for stålet å ha lavere nitrogeninnhold, så er det følgelig også ønskelig å senke karboninnholdet.

Karboninnholdet bør fortrinnsvis begrenses til så lave nivåer som mulig ut fra det som kan motiveres fra økonomiske årsaker, men også ut fra oppfinnelsens konsept at karboninnholdet kan varieres for et gitt nitrogeninnhold slik at innholdet av hardfasepartikler og stålets hardhet kan tilpasses avhengig av det anvendelsesområde hvor stålet er tenkt brukt. Også nitrogenet bidrar til at de gitte innhold av de korrosjonshemmende legerende elementene krom og molybden fremmer dannelsen av MX-karbonitrider og undertrykker dannelsen av M23C6og/eller M7C3, som på en ugunstig måte reduserer stålets korrosjonsegenskaper. Eksempler på stålstyper ifølge oppfinnelsen hvis sammensetninger er blitt tilpasset de forskjellige egenskapsprofiler, er vist i de etterfølgende tabellene 2a-5a.

Silisium inngår som en rest etter fremstillingen av stålet og eksisterer i et minimum på 0,01%. Ved høyere innhold vil silisiumet resultere i en løsningsherding, men også i sprøhet. Silisium er også en sterk ferrittdanner og bør følgelig ikke være tilstede i mengder på over 3,0%. Stålet bør fortrinnsvis ikke inneholde mer enn maksimalt 1,0% silisium, egnet ikke mer enn 0,8%. Et normalt silisiuminnhold er 0,3%.

Mangan bidrar til å gi stålet god herdbarhet. Herdbarhet er en meget viktig egenskap for stål, da spesielt for den første foretrukne utførelsen eller anvendelsen av stålet hvor dette skal brukes for fremstilling av verktøy for injeksjonsstøping, kompresjonsstøping eller ekstrusjon av plastkomponenter så vel som for støpeverktøy for plast, hvor verktøyet bør ha meget nøyaktige dimensjoner. For å unngå sprøhetsproblemer, bør mangan ikke være tilstede i et innhold på over 10,0%. Stålet bør fortrinnsvis ikke inneholde mer enn maksimalt 5,0% mangan, egnet ikke mer enn 2,0% mangan. I andre utførelser hvor herdbarhet ikke er like viktig, kan mangan forekomme i et lavt innhold i stålet som en rest fra fremstillingen av stålet og ved å danne mangansulfid som binder de svovelmengder som måtte være tilstede. Mangan bør følgelig være tilstede i en mengde på minst 0,01% og et egnet område for innholdet av mangan er innenfor 0,2-0,4%.Krom bør være tilstede i en minimumsmengde på 16%, fortrinnsvis minst 17% og enda mer foretrukket minst 18% for å gi stålet en forønsket korrosjonsresistens. Krom er også en viktig nitriddanner for sammen med nitrogenet å gi stålet et innhold 2-10 volum% av M2X-karbider, nitrider og/eller karbonitrider, hvor M i alt vesentlig er Cr, men også lavere innhold av Mo og Fe som bidrar til den forønskede resistens mot tilfestingsslitasje og vanlig slitasje i stålet. Krom er imidlertid en sterk ferrittdanner. For å unngå ferritt etter herding, bør krominnholdet ikke overstige 30%, fortrinnsvis ikke mer enn 27% og egnet ikke mer enn 25%.

Nikkel er et tilleggselement og kan eventuelt være inkludert som et austenittstabiliserende element i et maksimalt innhold på 5,0%, egnet ikke mer enn 3,0%, for å balansere det høye innholdet i stålet av eventuelle ferrittdannende elementer som krom og molybden. Stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen bør imidlertid fortrinnsvis ikke inneholde noe med vilje tilsatt nikkel. Nikkel kan imidlertid tolereres som en uunngåelig urenhet, og kan som sådan forekomme i et innhold på opptil 0,8%.

Kobolt er også et tilleggselement og kan eventuelt være inkludert i en maksimal mengde på 9%, egnet ikke mer enn 5%, for å bedre anløpsresistensen.

Molybden bør forekomme i stålet ettersom dette elementet gir stålet en forønsket korrosjonsresistens, da spesielt mot gropkorrosjon. Molybden er imidlertid en sterk ferrittdanner og dette betyr at stålet ikke må inneholde mer enn maksimalt 5,0%, fortrinnsvis ikke mer enn 4,0%, egnet ikke mer enn 3,5% Mo. Et nominelt innhold av molybden er 1,3%.

I prinsipp kan molybden fullstendig eller delvis erstattes med wolfram, som imidlertid ikke vil gi den samme bedringen med hensyn til korrosjonsresistens. Bruken av wolfram krever også den dobbelte mengden sammenlignet med molybden, noe som er en ulempe. Videre skaper wolfram problemer med behandling av skrapmetallet.

Vanadium bør være tilstede i stålet i en mengde på 0,5-14%, fortrinnsvis 1,0-13%, egnet 2,0-12%, for sammen med nitrogenet og eventuelt forekommende karbon, å danne nevnte MX-nitrider, karbider og/eller karbonitrider. Ifølge en første foretrukket utførelse av oppfinnelsen er innholdet av vanadium i området 0,5-1,5%. Ifølge en annen foretrukket utførelse ligger innholdet av vanadium i området 1,5-4,0, fortrinnsvis 1,8-3,5, enda mer foretrukket 2,0-3,5 og aller mest foretrukket 2,5-3,0%. Ifølge denne andre foretrukne utførelsen er det nominelle innholdet av vanadium 2,85%. I en tredje utførelse av oppfinnelsen er innholdet av vanadium i området 4,0-7,5, fortrinnsvis 5,0-6,5 og enda mer foretrukket 5,3-5,7%. Ifølge denne tredje foretrukne utførelsen, er det nominelle innholdet av vanadium 5,5%. I en fjerde utførelse av oppfinnelsen er innholdet av vanadium i området 7,5-11,0, fortrinnsvis 8,5-10,0 og enda mer foretrukket 8,8-9,2%. Ifølge denne fjerde foretrukne utførelser er det nominelle innholdet av vanadium 9,0%. Man kan innenfor den foreliggende oppfinnelsen se for seg et innhold av vanadium på opptil 14%, i kombinasjon med nitrogeninnhold på opptil 10% og karboninnhold i området 0,1-2%, noe som vil gi stålet ønskelige egenskaper, spesielt når det brukes for formings- og kuttingsverktøy hvor det stilles store krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og en moderat formforandringsevne, så vel som ekstremt høye krav til motstand mot sl itasje (sliping/tilfesting/smøring/korrosjon).

Prinsipielt kan vanadium erstattes med niob for å danne MX-nitrider, karbider og/eller karbonitrider, men dette krever større mengder sammenlignet med vanadium, noe som er en ulempe. Niob vil også gi nitrider, karbider og/eller karbonitrider av en mer vinklet for, noe som gjør dem større enn rene vanadiumnitrider, -karbider og/eller karbonitrider, noe som vil kunne starte sprekkdannelse eller flakdannelse, noe som nedsetter seigheten og materialets evne til sluttbearbeiding. Dette kan være spesielt alvorlig for stål ifølge den første foretrukne utførelsen av oppfinnelsen, hvor sammensetningen er optimalisert med hensyn til dets mekaniske egenskaper for å oppnå utmerket sliteresistens i kombinasjon med god formendringsevne og høy hardhet. Ifølge denne første utførelsen bør stålet følgelig ikke inneholde maksimalt 2%, fortrinnsvis ikke mer enn 0,5% og egnet ikke mer enn 0,1% niob. Niob kan også forårsake produksjonsproblemer, ettersom Nb(C, N) kan resultere i en ti ltetting av tappestrømmen fra smelteøsen under forstøvningen. Ifølge denne første utførelsen bør stålet følgelig inneholde ikke mer enn maksimalt 6%, fortrinnsvis ikke mer enn 2,5% og egnet ikke mer enn 0,5% niob. I de fleste foretrukne utførelser er niob ikke tolerert ut over det som er en uunngåelig urenhet i form av et restelement som har sin opprinnelse i de råmaterialer som har vært brukt for fremstilling av stålet.

Nitrogeninnholdet bør, som nevnt tidligere, være tilpasset innholdet av vanadium og eventuelt niob i materialet for derved å gi stålet et innhold på 5-40 volum% av MX-karbider, nitrider og/eller karbonitrider. Betingelsene for forholdet mellom N og (V+Nb/2) er gitt i figur 1 som viser innholdet av N i forhold til innholdet av (V+Nb/2) for stålet ifølge oppfinnelsen. Koordinatene for hjørnepunktene for de viste områdene er ifølge den etterfølgende tabellen:

Tabell 1. Forhold mellom N og V+Nb/2)

Ifølge et første aspekt av oppfinnelsen, bør innholdet av N på den ene siden og (V+Nb/2) på den andre siden, være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene av disse elementene ligger innenfor et areal som er definert av koordinatene A', B', G, H og A'' i det koordinatsystemet som er vist på figur 1. Mer foretrukket bør innholdene av disse elementene være balansert innenfor et område som er definert av koordinatene A, B, C, D og A i koordinatsystemet på figur 1.

Ifølge et andre aspekt av oppfinnelsen bør innholdet av N på den ene siden og (V+Nb/2) på den andre siden, være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene av disse elementene ligger innenfor et område som er definert av koordinatene F, G, I, F og enda mer foretrukket innenfor E, C, D, J og E i koordinatsystemet på figur 1.

Ifølge en første foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det arealet som er definert av koordinatene A', B', F, I, A' og enda mer foretrukket innenfor A, B, E, J og A.

Ifølge en andre foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det arealet som er definert av koordinatene I, F, F', I', I og enda mer foretrukket innenfor E, E', J', J og E.

Ifølge en tredje foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det arealet som er definert av koordinatene I', F', F'', I'', I' og enda mer foretrukket innenfor E', E'', J'', J' og E'.

Ifølge en fjerde foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det arealet som er definert av koordinatene I'', F'', F''', I''', I'' og enda mer foretrukket innenfor J'', E '', E''', J''' og J''.

Ifølge en femte foretrukket utførelse av oppfinnelsen, bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det arealet som er definert av koordinatene I''', F''', G, H, I''' og enda mer foretrukket innenfor J''', E''', C, D og J'''.

De etterfølgende tabellene angir fire forskjellige sammensetninger som eksemplifiserer oppfinnelsen innenfor de prinsipper som er nevnt ovenfor.

Tabell 2a viser sammensetningsområder for et stål ifølge den første foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 2a

Tabell 2b viser enda mer foretrukne sammensetningsområder for et stål ifølge den første foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 2b

Tabell 2c viser de mest foretrukne sammensetningsområdene for et stål ifølge den første foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 2c

Stålet ifølge oppfinnelsen er egnet for fremstilling av formings- og skjæreverktøy

med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med en høy hardhet (opptil 60 62 HRC) og god formforandringsevne. Stålet ifølge den første utførelsen har de laveste kravene med hensyn til sliteresistens ifølge oppfinnelsen. Samtidig bør stålet ha god motstand mot både slipende og tilfestende slitasje, så vel som motstand mot riving, gnaging og tæring, på lik linje med allerede kjente materialer. Med en sammensetning som vist i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding ved en austenittiserende temperatur på 950-1150 ºC og en lavtemperatursanløpsherding på omtrent 200-300 ºC, 2 x 2 timer, eller en høytemperatursanløpsherding ved 450-550 ºC, 2 x 2 timer, være sammensatt av temperert eller herdet martensitt med et innhold av harde faser som består av opptil totalt omtrent 10 volum% M2X hvor M er i alt vesentlig er Cr og X i alt vesentlig er N og MX hvor M i alt vesentlig er V og X i alt vesentlig er N.

Tabell 3a viser sammensetningsområder for et stål ifølge den andre foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 3a

Tabell 3b viser enda mer foretrukne sammensetningsområder for et stål ifølge den andre foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 3b

Tabell 3c viser de mest foretrukne sammensetningsområdene for et stål ifølge den andre foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 3c

Stålet ifølge den andre utførelsen er godt egnet for bruk i formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med en høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne, så vel som forhøyede krav til resistens mot sliping og tilfestingsslitasje og mot erosjon og avrivningsslitasje.

Med en sammensetning som angitt i tabellen, har stålet en matrise som etter en herding fra en austenittiseringstemperatur på 950-1150 ºC og en lavtemperatursanløpsherding på omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller en høytemperatursanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, sammensatt av anløpsherdet martensitt med et innhold av harde faser som består av opptil 10 volum% hver av M2X hvor M i alt vesentlig er Cr og X i alt vesentlig er N, og MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Tabell 4a viser sammensetningsområder for et stål ifølge den tredje foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 4a

Tabell 4b viser sammensetningsområder for et stål ifølge en enda mer foretrukket form av den tredje foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 4b

Stålet ifølge den tredje utførelsen er godt egnet for bruk i formings- og skjæreverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med en høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som høye krav til sliteresistens (sliping/tilfesting/erodering/avriving). Med en sammensetning som angitt i tabellen, har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1120 ºC og en lavtemperatursanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer, eller en høytemperatursanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av anløpsherdet martensitt med et innhold av harde faser som består av omtrent 2-7 volum% M2X hvor M i alt vesentlig er Cr og X i det vesentlige er N og 10-20 volum% av MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Tabell 5a viser sammensetningsområder for et stål ifølge den fjerde foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 5a

Tabell 5b viser sammensetningsområder for et stål ifølge en enda mer foretrukket form av den fjerde foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

Tabell 5b

Stålet ifølge den fjerde utførelsen er godt egnet for bruk i formings- og skjæreverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med en høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som høye krav til sliteresistens (sliping/tilfesting/erodering/avriving). Med en sammensetning som angitt i tabellen, har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1120 ºC og en lavtemperatursanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer, eller en høytemperatursanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av anløpsherdet martensitt med et innhold av harde faser som består av omtrent 3-8 volum% M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N og 15-25 volum% av MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Det er mulig innenfor oppfinnelsens omfang å la nitrogeninnholdet gå opp til omtrent 10% som i kombinasjon med et vanadiuminnhold på opptil 14% og et karboninnhold i området 0,1-2% vil gi stålets dets ønskede egenskaper, spesielt når det brukes for fremstilling av formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil omtrent 60-62 HRC) og en moderat formendringsevne så vel som ekstremt høye krav til sliteresistens (sliping/tilfesting/ smiing/avriving). Stålet ifølge denne utførelsen har en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1100 ºC og en lavtemperaturanløpsherding på omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer, eller en anløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som vil være sammensatt av anløpsherdet martensitt med et innhold av harde faser som består av henholdsvis omtrent 2-10 og 30-40 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Stålet ifølge de ovenfor beskrevne utførelser er egnet for bruk primært for fremstillingen av verktøy for injeksjonsstøping, kompresjonsstøping og ekstrus jon av plastkomponenter med meget god korrosjonsresistens, samtidig som stålet må ha god resistens mot en blandet slipende og tilfestende slitasje, spesielt god motstand mot erosjon og avrivning så vel som høy hardhet. Stålet ifølge de ovenfor beskrevne utførelser er også egnet for verktøy for forming av plast, verktøy for forming og kutting av plater under kaldbearbeidingsbetingelser, verktøy for pressing av pulver, konstruksjonskomponenter så som injeksjonsdyser for motorer, slitedeler, pumpedeler, bærende komponenter, osv., så vel som for kniver for anvendelse i næringsmiddelindustrien.

Foruten de legeringsmaterialer som er nevnt tidligere, så trenger ikke stålet, og bør heller ikke, inneholde noen ytterligere legeringselementer i signifikante mengder. Enkelte materialer eller elementer er eksplisitt uønskede, ettersom de påvirker stålets egenskaper på en uønsket måte. Dette er for eksempel tilfellet for fosfor som bør holdes på det lavest mulige nivå, fortrinnsvis 0,03% maksimalt, for ikke negativt å påvirke stålets seighet. Svovel er også et element som er uønsket i de fleste tilfeller, men dets negative påvirkning primært på seigheten kan i betydelig grad nøytraliseres ved hjelp av mangan som danner i alt vesentlig uskadelige mangansulfider og kan derfor tolereres i et maksimalt innhold på omtrent 0,5% for å bedre stålets maskinbearbeidingsevne. Også titan, zirkon og aluminium er uønsket i det fleste tilfeller, men det totalt maksimale innholdet av disse elementene kan aksepteres til omtrent 7%, men vil normalt være langt lavere, det vil si <0,1% totalt.

Ved varmebehandlingen av stålet blir det austenittisert ved en temperatur på mellom 950 ºC og 1150 ºC, fortrinnsvis mellom 1020 ºC og 1130 ºC, mest foretrukket mellom 1050 ºC og 1120 ºC. Prinsipielt er det mulig å bruke en høyere austenittiseringstemperatur, men dette er vanligvis uegnet ettersom vanlig eksisterende herdingsovner ikke er tilpasset så høye temperaturer. En egnet oppholdstid ved den austenittiserende temperaturen er 10-30 minutter. Stålet avkjøles fra nevnte austenittiseringstemperatur til omgivelsestemperatur eller lavere. I form av en maskinbearbeidet verktøydel, så kan stålet dypfryses til -40 ºC eller lavere. Dypfrysing kan følgelig anvendes for å eliminere eventuelt eksisterende gjenværende austenitt, med det formål å gi produktet en ønsket dimensjonal stabilitet og denne avkjølingen kan egnet utføres i tørris ved temperaturer på omtrent -70 ºC eller -80 ºC eller i flytende nitrogen helt ned til omtrent -196 ºC. For å oppnå en optimal korrosjonsresistens, så bør verktøyet lavtemperaturanløpsherdes ved 200-300 ºC, i det minste én gang, fortrinnsvis minst to ganger. Hvis det er ønskelig i stedet for å optimalisere stålet for å oppnå en sekundær herding, så bør produktet høytemperaturanløpsherdes minst én gang, fortrinnsvis to ganger og eventuelt flere ganger ved temperaturer på mellom 400 og 560 ºC, fortrinnsvis ved 450-525 ºC- Etter hver slik anløpsherdingsbehandling, bør produktet avkjøles. Dette er også tilfellet der det anvendes dypfrysing som beskrevet ovenfor, for ytterligere å sikre en ønskelig dimensjonal stabilitet ved å eliminere eventuelt gjenværende austenitt. Oppholdstiden ved de nevnte anløpsherdingstemperaturene bør være 1-10 timer, fortrinnsvis 1-2 timer.

I forbindelse med de forskjellige varmebehandlinger som stålet blir eksponert for så som ved varmepressing av metallpulveret til et konsolidert, fullstendig tett legeme og ved herdingen av den endelige verktøydelen, så vil nabokarbider, nitrider og/eller karbonitrider kunne løpe sammen og danne store aggregater. Størrelsen på disse hardfasepartiklene i det endelige varmebehandlede produktet vil følgelig kunne være større enn 3 μm. Uttrykt i volum%, så vil størstedelen ligge i området fra 1-10 μm, målt langs partiklene lengste akse. Den totale mengden av harde faser er avhengig av nitrogeninnholdet og innholdet av nitriddannere, det vil si hovedsakelig vanadium og krom. Generelt vil den totale mengden av harde faser i sluttproduktet ligge i området 5-40 volum%. Skjønt stålmaterialet ifølge oppfinnelsen primært er blitt utviklet for å kunne brukes i verktøy for injeksjonsstøping, kompresjonsstøping og ekstrusjon av plastkomponenter, da spesielt verktøy for forming av plast og verktøy for forming og skjæring av plater under kaldbearbeidingsbetingelser, så kan det også brukes for andre formål, for eksempel i konstruksjonskomponenter så som injeksjonsdyser for motorer, vanlige slitedeler, pumpedeler, bærende komponenter, osv., og i verktøy som er tenkt brukt i næringsmiddelindustrien eller for andre industrielle formål hvor det er høye krav til korrosjonsresistens.

Andre karakteristika og aspekter av oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av de tester som er blitt utført og fra de etterfølgende krav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

I den følgende beskrivelsen av tester som er blitt utført, vil det bli referert til de vedlagte tegningene, hvor

Figur 1 viser forholdet mellom N og innholdet av (V+Nb/2) i et stål ifølge oppfinnelsen, i form av et koordinatsystem,

Figurene 2a-2f er fotografier som viser testet stål etter testing i salttåke,

Figurene 3, 4a og 4b viser polariseringsdiagrammer i 0,05 M H2SO4for visse referanseståltyper,

Figurene 5, 6, 7a, 7b og 8 viser polariseringsdiagrammer i 0,05 M H2SO4for enkelte ståltyper ifølge oppfinnelsen,

Figur 9 viser polariseringsdiagrammer i 0,1 M HCl,

Figur 10 viser en tabell over erosjonsresistens,

Figur 11 viser mikrostrukturen til stål nr. 4 (referansestål),

Figur 12 viser mikrostrukturen til stål nr. 6 ifølge oppfinnelsen,

Figur 13 viser hardheten avhengig av austenittiseringstemperaturen for stål nr. 6 ifølge oppfinnelsen, og

Figur 14 viser hardheten avhengig av austenittiseringstemperaturen for stål nr. 7 ifølge oppfinnelsen.

BESKRIVELSE AV EKSPERIMENTENE

Eksperimenter i laboratorieskala

De kjemiske sammensetningene for de testede materialene er angitt i den etterfølgende tabell 6. Stål nr. 1-4 og 9 og 10 er referansematerialer i form av kommersielt stål fremstilt av den foreliggende søker, mens stål nr. 5-8 er stål ifølge oppfinnelsen. Stål nr. 3-9 ble fremstilt i pulver ved nitrogengassforstøvning. Stålene ifølge oppfinnelsen ble underkastet fastfasenitrering til de gitte nitrogeninnholdene.

6 kg av de respektive bearbeidede stålpulverne ble innkapslet og deretter eksponert for varm isostatisk sammenpressing til en fullstendig fortetning av materialene. De HIP-bearbeidede metallblokkene ble hamret tilstaver på 40 x 40 mm, hvoretter stavene ble avkjølt i vermikulitt.

Tabell 6. Kjemisk sammensetning i vekt% for de testede ståltypene; hvor resten er jern og urenheter i normale mengder.

Som nevnt ovenfor, er det blitt vist at stålet ifølge oppfinnelsen oppnår egenskaper som gjør det meget godt egnet for formålet, da spesielt med hensyn til korrosjonsegenskaper, hvis stålsammensetningen balanseres med hensyn til innholdet av N i forholdet av (V+Nb/2). Figur 1 viser forholdet mellom innholdet av N og innholdet av (V+Nb/2) for stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen i form av et koordinatsystem. For stålet ifølge oppfinnelsen bør det være slik at koordinatene for N på den ene siden og for (V+Nb/2) på den andre siden bør ligge innenfor det areal som er definert av hjørnepunktene A', B', G, H og A' i koordinatsystemet på figur 1. Mer spesielt bør dette gjelde for stål ifølge oppfinnelsen som i et første aspekt av oppfinnelsen, som bør ha et innhold av N og (V+Nb/2) som er balansert i forhold til hverandre slik at innholdene av disse elementene ligger innenfor et areal definert av koordinatene A', B', G, H og A' i det koordinatsystem som er vist på figur 1. Mer foretrukket er det at innholdene av disse elementene er balansert innenfor et område som er definert innenfor koordinatene A, B, C, D og A.

Ifølge et andre aspekt av oppfinnelsen bør innholdet av N på den ene siden og av (V+Nb/2) på den andre siden være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene av disse elementene ligger innenfor et areal som er definert av koordinatene F, G, H, I og F og enda mer foretrukket innenfor E, C, D, J og E i det koordinatsystem som er vist på figur 1.

Ifølge en første foretrukket utførelse av oppfinnelsen, så bør innholdet av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor det areal som er definert av koordinatene A', B', F, I og A' og mer foretrukket innenfor A, B, E, J og A. Stålet ifølge oppfinnelsen er egnet for bruk ved fremstilling av formings- og skjæreverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med en høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne. Stålet ifølge den første utførelsen har de laveste krav med hensyn til sliteresistens ifølge oppfinnelsen. Samtidig bør stålet ha god resistens mot både sliping og tilfestingsslitasje, så vel som mot erosjon og avrivning, det vil si på samme måte som allerede kjente materialer. Med en nominell sammensetning som angitt i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på 950-1150 ºC og en lavtemperaturanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller høytemperaturanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av martensitt med et innhold av harde faser som totalt utgjør omtrent 10 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Ifølge en andre foretrukket utførelse av oppfinnelsen, så bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor arealet som er definert av koordinatene I, F, F', I' og I, mer foretrukket innenfor E, E', J', J og E. Stålet ifølge den andre utførelsen er meget godt egnet for bruk i formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som forhøyede krav til resistens mot både sliping og tilfestingsslitasje og mot erosjon og avrivning. Med en nominell sammensetning som angitt i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på 950-1150 ºC og en lavtemperaturanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller høytemperaturanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av martensitt med et innhold av harde faser som totalt utgjør omtrent 10 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Ifølge en tredje foretrukket utførelse, så bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet, være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor arealet som definert av koordinatene I', F', F'', I'' og I' og mer foretrukket innenfor E', E'', J'', J' og E'. Stålet ifølge den tredje utførelsen er meget godt egnet for bruk i formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som forhøyede krav til resistens mot sliping (sliping/tilfesting/erosjon/ avrivning). Med en nominell sammensetning som angitt i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1120 ºC og en lavtemperaturanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller en høytemperaturanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser som består av 2-7 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og 10-20 volum% av MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Ifølge en fjerde foretrukket utførelse, så bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet, være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor arealet som definert av koordinatene I'', F'', F''', I''' og I'' og mer foretrukket innenfor J'', E'', E''', J''' og J''. Stålet ifølge den tredje utførelsen er meget godt egnet for bruk i formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som forhøyede krav til resistens mot sliping (sliping/tilfesting/ erosjon/avrivning). Med en nominell sammensetning som angitt i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1120 ºC og en lavtemperaturanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller en høytemperaturanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser som består av 3-8 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og 15-25 volum% av MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

Ifølge en femte foretrukket utførelse, så bør innholdene av nitrogen, vanadium og eventuelt forekommende niob i stålet, være balansert i forhold til hverandre slik at innholdene ligger innenfor arealet som definert av koordinatene I''', F''', G, H og I''' og mer foretrukket innenfor J''', E''', C, D og J'''. Stålet ifølge den tredje utførelsen er meget godt egnet for bruk i formings- og kutteverktøy med høye krav til korrosjonsresistens i kombinasjon med høy hardhet (opptil 60-62 HRC) og god formendringsevne så vel som ekstremt høye krav til sliteresistens (sliping/tilfesting/erosjon/ avrivning). Med en nominell sammensetning som angitt i tabellen, så har stålet en matrise som etter herding fra en austenittiseringstemperatur på omtrent 1100 ºC og en lavtemperaturanløpsherding ved omtrent 200-300 ºC i 2 x 2 timer eller en høytemperaturanløpsherding ved 450-550 ºC i 2 x 2 timer, som er sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser som består av 2-10 og 30-40 volum% av M2X hvor M i det vesentlige er Cr og X i det vesentlige er N, og MX hvor M i det vesentlige er V og X i det vesentlige er N.

De følgende tester ble utført:

• Hardhet (HB) etter mykherding

• Korrosjonsresistens

• Testing av tilfestingsslitasje

• Mikrostruktur i den mykherdede og i den herdede og anløpsherdede tilstanden • Hardhet etter austenittisering mellom 950 og 1100 ºC/30 minutter/vifte, og 10 minutter/vifte og etter anløpsherding ved 200-500 ºC i 2 x 2 timer, for valgte austenittiseringstemperaturer

• Bestemmelse av residualt austenitt etter de ovennevnte varmebehandlinger

Mykherdet hardhet

Mykherdede hardheter for fire ståltyper er vist i tabell 7. Stål nr. 5 og 6 er blitt mykherdet ved den syklus som er vist for stål 3, noe som sannsynligvis ikke er optimalt. Det fremgår fra tabellen at stål 5 og 6 som representerer oppfinnelsen har en hardhet som ligger på samme nivå som referansematerialet nr. 4, som er akseptabelt fra et maskinbarhetssynspunkt. Tidligere erfaring viser at pulvermetallurgisk fremstilt stål (PM-stål) som er nitrogenlegert og som har en finere fordeling av harde faser enn det som forekommeri PM-stål som ikke er nitrogenlegert, har en god maskinbarhet, også ved høyere mykherdet hardhet (omtrent 300-330 HB).

Tabell 7. Mykherdet hardhet

Korrosjonsresistens

Korrosjonsresistensen til stål ifølge oppfinnelsen ble sammenlignet med referansematerialer i forskjellige korroderende miljøer. Korrosjonsresistensen ble målt ved hjelp av de følgende testmetoder:

• Bedømmelse av resistens mot polarisering i 0,05 M H2SO4ved pH 1,2.

• Testing av resistens mot lokal korrosjon, CPT, i 3% NaCl, pH 6,1 eller i 0,01 M 0,3 % NaCl

• Testing i salttåke, 5 minutters salttåke/55 minutters hvile i 7 dager, 3% NaCl, 0,37% HCl, pH 1,5, T = 20 ºC, (SD1)

• Testing i salttåke, 5 minutters salttåke/55 minutters hvile i 7 dager, 3% NaCl, 0,37% HCl, pH 1,5, T = 20 ºC, (SD2)

• Registrering av polariseringsdiagrammer i saltsyreløsning, 0,1 M HCl, 3500 ppm klorid, ved hjelp av en fremgangsmåte basert på ASTM G6.

Den første testen i H2SO4gir et bilde av den generelle korrosjonsresistensen, det vil si ut fra kondensert vann i et formingshulrom, mens de følgende fire testmetoder gir et bilde av korrosjonsresistensen i nærvær av aggressive kloridioner, for eksempel i kjølekanaler som danner hyller eller rammer.

Resultatene av korrosjonstestene er vist i den følgende beskrivelsen og i den etterfølgende tabell 8 som også angir en teoretisk beregning av motstand mot gropdannelse, PRE (summen av de oppløste innholdene av N, Mo og Cr i matrisen når stålet befinner seg i sin herdede tilstand). Det fremgår at stål ifølge oppfinnelsen har den høyeste PRE, noe som følgelig indikerer meget god resistens mot gropdannelse.

Tabell 8. Korrosjonsdata for testede ståltyper ved forskjellige

varmebehandlingsbetingelser

• CPT betegner resistens mot lokal korrosjon i 3% NaCl ved pH = 6,1 eller 0,01 M 0,3% NaCl. Verdier merket med 1 er testet i 0,05 M NaCl. Jo høyere den kritiske temperaturen er før det skjer en gropdannelse, jo bedre er korrosjonsresistensen.

• SD1 er testing i salttåke i 5% NaCl, pH = 3,1, 20 ºC (5 minutters salttåke/55 minutters hvile) i 5 timer, omfang 0-100 hvor 0 = intet angrep, 100 = hele overflaten korrodert.

• SD2 er testing i salttåke av prøvene som ikke var angrepet i SD1, i 3% NaCl, pH = 1,5, 20 ºC (5 minutters salttåke/55 minutters hvile) i 7 timer, omfang 0-100 hvor 0 = intet angrep, 100 = hele overflaten korrodert.

Bedømmelse av resistens mot polarisering i 0,05 M H2SO4

Resistensen til sålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen mot generell korrosjon ble sammenlignet med et antall kommersielle referansematerialer, ved å registrere polariseringsdiagrammer i 0,05 M H2SO4ved pH 1,2, noe som således gir et bilde av den generelle korrosjonsresistensen, det vil si for kondensert vann i et dannende hulrom, se figurene 3-8, hvor:

Figur 3 viser et polariseringsdiagram for referansestål nr. 3, TA= 1080 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Figur 4a viser et polariseringsdiagram for referansestål nr. 4, TA= 1080 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Figur 4b viser et polariseringsdiagram for referansestål nr. 4, TA= 1080 ºC/30 minutter Ttemp500 ºC/2 x 2 timer.

Figur 5 viser et polariseringsdiagram for stål nr. 5 ifølge oppfinnelsen, TA= 1050 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Figur 6 viser et polariseringsdiagram for stål nr. 6 ifølge oppfinnelsen, TA= 1050 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Figur 7a viser et polariseringsdiagram for stål nr. 7 ifølge oppfinnelsen, TA= 1100 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Figur 7b viser et polariseringsdiagram for stål nr. 7 ifølge oppfinnelsen, TA= 1100 ºC/30 minutter Ttemp500 ºC/2 x 2 timer.

Figur 8 viser et polariseringsdiagram for stål nr. 8 ifølge oppfinnelsen, TA= 1050 ºC/30 minutter Ttemp200 ºC/2 x 2 timer.

Ut fra testingen så er det klart at stålet ifølge oppfinnelsen har de beste egenskapene, som er langt bedre enn for de kommersielle referansematerialene 3 og 4, noe som er angitt på figurene ved at polariseringsdiagrammene for ståltypene ifølge oppfinnelsen har en dypere og bredere U-form. Ståltypene ifølge oppfinnelsen har spesielt en meget god resistens mot generell korrosjon også ved lavere potensialer, det vil si 150 mV og lavere. Materialet ifølge oppfinnelsen har overraskende gode vedvarende korrosjonsegenskaper selv etter høytemperaturtemperering, se figurene 7a og 7b. For sammenligning refereres det til referansestål nr. 4 hvis korrosjonsegenskaper ble svekket når materialet ble underkastet høytemperaturtemperering i stedet for lavtemperaturtemperering, se figurene 4a og 4b.

Bedømmelse av resistens mot lokal korrosjon, CPT

Begge testmetodene viser at stål ifølge oppfinnelsen har den samme eller bedre resistens mot gropdannelse sammenlignet med stål nr. 2 som er kommersielt anvendt i dag, og som kan anses å ha meget god resistens mot gropdannelse.

Testing i salttåke

Korrosjonsresistensen til stål ifølge den foreliggende oppfinnelsen ble sammenlignet med visse referanseståltyper ved testing i salttåke.

• SD1 er testet i salttåke i 5% NaCl, pH 3,1, 20 ºC (5 minutters salttåke/55 minutters hvile) i 5 timer, omfang 0-100 hvor 0 = intet angrep, 100 = hele overflaten korrodert. Stål som ikke ble angrepet i dette miljøet ble testet i et lengre tidsrom i test SD2.

• SD2 er testet i salttåke av de prøvene som ikke ble angrepet i SD1, i 3% NaCl, pH = 1,5, 20 ºC (5 minutters salttåke/55 minutters hvile) i 7 timer, omfang 0-100 hvor 0 = intet angrep, 100 = hele overflaten korrodert.

Før testing i salttåkene, ble stålet varmebehandlet som angitt i tabell 9.

Tabell 9. Varmebehandling før testing i salttåke

Figurene 2a-2f viser fotografier av de testede ståltypene etter testing. Stålet ifølge oppfinnelsen lar seg godt sammenligne med det kommersielle referansemateriale nr.

2, mens referansemateriale nr. 4 ikke oppfyller kravene til korrosjonsresistens. Alle ståltypene ifølge oppfinnelsen har meget god korrosjonsresistens i salttåke, selv etter høytemperaturtemperering (stål nr. 7, figur 2f). Resultatene viser at selv uten dypfrysing og med et høyere innhold av residualt austenitt, så har legering nr. 7 den samme korrosjonsresistensen som etter en dypfrysing er som er blitt utført med den hensikt å redusere innholdet av gjenværende austenitt for derved å øke hardheten til minst 60 HRC. Det er videre vist at også legering nr. 5 oppnår den samme korrosjonsresistensen i denne testen. Legeringene 6 og 8 har god korrosjonsresistens, men ikke så høyt som for legering nr. 7.

Bedømmelse av resistens mot polarisering i 0,1 M HCl

Korrosjonsresistensen til stål ifølge oppfinnelsen ble sammenlignet med visse typer referansestål ved å registrere polariseringsdiagrammene i saltsyreløsning, 0,1 M HCl, 3500 ppm klorid ved hjelp av en fremgangsmåte som er basert på ASTM G5. Ståltypene ifølge oppfinnelsen har de beste korrosjonsegenskapene. Det er spesielt interessant at stål nr. 7 ifølge oppfinnelsen har et passivt intervall ved registreringen av polariseringsdiagrammene i saltsyreløsningen, noe som fremgår fra figur 9 og at korrosjonshastigheten for stålet ifølge oppfinnelsen er langt bedre enn for alle referansematerialene, noe som fremgår klart fra den etterfølgende tabell 10. Også polariseringsdiagrammene i H2SO4som beskriver en mer generell korrosjonsresistens, for eksempel for kondensatvann i et dannende hulrom, viser at legering nr. 7 har de beste egenskaper slik dette er beskrevet ovenfor.

Tabell 10. Resistens mot polarisering for verktøystål i 0,1 M HCl, 20 ºC

Konklusjonen av korrosjonstestingen av materialene er at ved hjelp av de ovenfor beskrevne elektrokjemiske metodene, så er det mulig å rangere korrosjonsegenskapene til verktøystålet. To grupper av verktøystål utmerker seg i de to korrosjonsmetodene, det vil si at ståltypene ifølge oppfinnelsen og referansestål nr. 2 har de beste korrosjonsegenskapene.

Testing av tilfestingsslitasje

Resistensen til stål ifølge den foreliggende oppfinnelsen mot tilfestingsslitasje og avrivning ble sammenlignet med enkelte referansematerialer ved tørrtesting av materialene mot en roterende stav av 18-8-stål, rotasjonshastighet = 0,1 m/minutt, overflateruhet (RA) = 0,1 μm. Referansestål nr. 10 var blitt herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1020 ºC og var temperert eller anløpsherdet ved 200 ºC og hadde en hardhet på 60 HRC. Referansestål nr. 9 var blitt herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1020 ºC og anløpsherdet ved 560 ºC/3 x 1 time og oppnådde en hardhet på 61 HRC. Stål nr. 5 ifølge oppfinnelsen var blitt herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1100 ºC og var anløpsherdet ved 200 ºC/2 x 2 timer og oppnådde en hardhet på 50 HRC, mens stål nr.7 ifølge oppfinnelsen var blitt herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1100 ºC og anløpsherdet ved 200 ºC/2 x 2 timer og oppnådde en hardhet på 61 HRC. Resultatene fra denne testingen er vist i diagrammet på figur 10, hvor:

1 = den dårligste resistensen mot avrivning og tilfestingsslitasje, og

10 = den beste resistensen mot avrivning og tilfestingsslitasje.

Det fremgår fra diagrammet at stålet ifølge oppfinnelsen har meget god resistens mot tilfestingsslitasje og avrivning, da spesielt stål nr. 7 ifølge oppfinnelsen som lar seg sammenligne med referansemateriale nr. 9.

Mikrostruktur

Strukturundersøkelser av de testede materialene viste at uavhengig av varmebehandlingen, så hadde stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen den jevneste fordelingen av små karbider som i enkelte tilfeller hadde løpt sammen til større aggregater. Størrelsen på disse hardfasepartiklene i det endelige varmebehandlede produktet kan følgelig overstige 3 μm. Uttrykt i volum%, så ligger de fleste i området 1-10 μm slik dette er målt langs partiklenes lengste akse.

Sammenlignet med referansematerialer, så har mikrostrukturen på materialene ifølge oppfinnelsen betydelig mindre karbider.

Figur 11 viser mikrostrukturen til referansestål nr. 4. Dette stålet ble herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1080 ºC/30 minutter og så anløpsherdet ved 200 ºC/2 x 2 timer. Innholdet av karbider ble bestemt ved å telle punkter. På figuren er kromkarbider (M2X) grå og utgjør 24 volum%, mens vanadiumkarbider (MX) er svarte og utgjør 4,5 volum%, det vil si totalt 28,5 volum%.

Figur 12 viser mikrostrukturen til stål nr. 6 ifølge oppfinnelsen. Dette stålet b le herdet fra en austenittiseringstemperatur på 1050 ºC/30 minutter og anløpsherdet ved 200 ºC/2 x 2 timer. På figuren er kromkarbidene (M2X) grå og utgjør 3 volum%, mens vanadiumkarbidene (MX) er svarte og utgjør 17,5 volum%, det vil si totalt 20 volum%.

Hardhet etter varmebehandling

Hardheten eller austenittisering mellom 1000 og 1100 ºC/30 minutter anløpsherding ved 2 x 2 timer ved henholdsvis 200 og 500 ºC ble målt for de testede materialene og vist i tabell 10. Referansemateriale nr. 3 oppnådde en hardhet på 58 HRC etter lavtemperaturanløpsherding og 59,5 HRC etter høytemperaturanløpsherding. Referansemateriale nr. 4 oppnådde en hardhet på 61 HRC både ved lavtemperatur- og høytemperaturherding. Ståltypene ifølge oppfinnelsen hadde hardheter i området fra 55 til 62 HRC. Figur 13 viser et diagram over hardheten til stål nr. 6 avhengig av austenittiseringstemperaturen. Det fremgår klart at en reduksjon av innholdet av residualt austenitt i materialet, dypfrysing av materialet i flytende nitrogen ved -196 ºC, muliggjør en forhøyet austenittiseringstemperatur hvorved innholdet av krom kan forhøyes i matrisen, noe som resulterte i en bedret korrosjonsresistens.

Figur 14 viser et diagram over hardheten til stål nr. 7 avhengig av austenittiseringstemperaturen. Det fremgår klart at stålet kan nå 60-62 HRC ved dypfrysing. Både stål nr. 6 og 7 ifølge oppfinnelsen hadde et potensiale til å nå 61-62 HRC etter varmebehandling med austenittisering ved 1050-1100 ºC/30 minutter anløpsherding ved 500 ºC/2 x 2 timer.

Innhold av residualt austenitt

Innholdene av residualt austenitt etter varmebehandling er også vist i tabell 10 for de stålmaterialene som ble undersøkt. Det fremgår klart fra tabellen at innholdene av residualt austenitt kan reduseres ved dypfrysing. Innholdene av residualt austenitt ble målt ved hjelp av røntgendiffraksjon.

Tabell 10. Residualt austenitt etter varmebehandling

DF = dypfrysing i flytende nitrogen, -196 ºC

Claims (42)

PATENTKRAV

1. Stålmateriale,

som er pulvermetallurgisk fremstilt og har følgende kjemiske sammensetning i vekt%:

0,13-2 C

0,01-3,0 Si

0,01-10,0 Mn

16-30 Cr

≤ 5 Ni

0,01-5,0 (Mo W / 2)

≤ 9 Co

maks 0,5 S og 0,6-10 N og0,5-14 (V Nb / 2), hvor innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden er balansert i forhold til hverandre slik at innholdet i disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene A ', B', G, H, A 'i koordinatsystemet på figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] er:

A': [0,6, 0,5]

B': [1,6, 0,5]

G: [9,8, 14,0]

H: [2,6, 14,0]

og maks 7 av (Ti Zr Al), balanserer jern og urenheter.

2. Stålmateriale ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at innholdet av N på den ene siden og (V+Nb/2) på den andre siden bør være balansert i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene ligger innenfor et areal som er definert av koordinatene A, B, C, D og A i koordinatsystemet på figur 1, hvor koordinatene for [N, (V+Nb/2)] for A, B, C, D og A er:

A: [0,8, 0,5]

B: [1,4, 0,5]

C: [8,0, 14,0]

D: [4,3, 14,0]

3. Stålmateriale ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene A ', B', F, I, A 'i koordinatsystemet på figur 1, hvor koordinatene til [N,' (V Nb / 2)] for F og I er : F: [2,2, 1,5]

I: [0,7, 1,5]

4. Stålmateriale ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre side skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet i disse elementene ligger innenfor et areal som er definert av koordinatene A, B, E, J, A i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E og J er:

E: [1,9, 1,5]

J: [1,1, 1,5]

5. Stålmateriale ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at

at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene ligger innenfor et areal som er definert av koordinatene F, G , H, I, F i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for F og I er:

F: [2,2, 1,5]

I: [0,7, 1,5]

6. Stålmateriale ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d at

innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet i disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene E, C, D , J, E i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E, C, D og J er:

E: [1,9, 1,5]

C: [8,0, 14,0]

D: [4,3, 14.0]

J: [1,1, 1,5].

7. Stålmateriale ifølge krav 1 og 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d at

ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene F "' , G, H, I "', F'" i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for F '"og I'" er:

F "': [8,0, 11,0]

I"': [2,1, 11.0]

.

8. Stålmateriale ifølge krav 1 og 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d

at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene E "', C, D, J "', E"'i koordinatsystemet i fig.1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E "' og J"'er:

E "': [6,5, 11,0]

J "': [3,5, 11,0]

9. Stålmateriale ifølge krav 1 og 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene F ", F"', I "', I", F "i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for F ", F"', I"og I "' er:

F ": [5,8, 7,5]

F "': [8,0, 11,0]

I ": [1,6, 7,5]

I "': [2.1, 11.0]

10. Stålmateriale ifølge krav 1 og 9, karakterisert ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene E ", E"’, J "' J", E " i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E", E'", J "og J"'er:

E ": [4,8, 7,5]

E "': [6,5, 11,0]

J ": [2,6, 7,5]

J "': [3,5, 11,0]

11. Stålmateriale ifølge krav 1 og 5, karakterisert ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene F ', F ", I", I', F'i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for F ', F", I' og I" er:

F ': [3,7, 4,0]

F ": [5,8, 7,5]

I ': [1,1, 4,0]

II ": [1,6, 7,5]

12. Stålmateriale ifølge krav 1 og 11, karakterisert ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet i disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene E ', E ", J", J', E 'i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E ', E", J' og J" er:

E ': [3,1, 4,0]

E ": [4,8, 7,5]

J ': [1,7, 4,0]

J ": [2,6, 7,5]

13. Stålmateriale ifølge krav 1 og 5, karakterisert ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet av disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene F, F', I', I, F i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for F'og I' er: F ': [3,7, 4,0]

I': [1,1, 4,0]

14. Stålmateriale ifølge krav 1 og 13, karakterisert ved at innholdet av N på den ene side og av (V Nb / 2) på den andre siden skal balanseres i forhold til hverandre slik at innholdet i disse elementene er innenfor et areal som er definert av koordinatene E, E ', J', J, E i koordinatsystemet i figur 1, hvor koordinatene til [N, (V Nb / 2)] for E ' og J er:

E ': [3,1, 4,0]

J ': [1,7, 4,0]

15. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert v e d at det inneholder 0,13-1,5 C, fortrinnsvis 0,13-1,2 C.

16. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert v e d at det inneholder minst 17, fortrinnsvis minst 18, Cr.

17. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder maksimalt 27, fortrinnsvis maks 25, Cr.

18. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder 0,01-3 Ni.

19. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder 0,01-4,0 (Mo W / 2), fortrinnsvis 0,01-3,5 (Mo W / 2).

20. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder maksimalt 1,0, fortrinnsvis maks 0,8 og passende ca.0,3, Si.

21. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder 0,1-5,0 Mn fortrinnsvis 0,1-2,0 Mn.

22. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 3, 4 og 15-21, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,5C, 0,01-1,5 Si, 0,01-1,5 Mn, 18-22 Cr, 0,01-2,5 Mo, 0,5 -2,0 V og 0,8-2,0 N.

23. Stålmateriale ifølge krav 22, karakterisert ved at det inneholder 0,15-0,25C, 0,1-1,0 Si, 0,1-1,0 Mn, 20,6-21,4 Cr, 0,8-1,6 Mo, 0,8-1,1 V og 0,8-1,0 N.

24. Stål ifølge krav 22, karakterisert ved at det har en matrise som etter herding fra en austenitiseringstemperatur på 950-1150 ° C og lav temperaturanløpsherding ved 200-300 ° C / 2x2 timer eller høy temperaturherding ved 450- 550 ° C / 2x2 timer, sammensatt av martensitt med et innhold av harde faser bestående av M2 X, hvor M er i hovedsak Cr og X er i hovedsak N og MX, hvor M er i hovedsak V og X er i hovedsak N og total innholdet i disse harde faser er 10 volum%.

25. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 13, 14 og 15-21, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,5 C, 0,01-1,5 Si, 0,01-1,5 Mn, 18-22 Cr, 0,01-2,5 Mo, 2,0 -4,0 V og 1,3-3,0 N.

26. Stålmateriale ifølge krav 25, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,35C, 0,1-1,0 Si, 0,1-1,0 Mn, 20,6-21,4 Cr, 1,1-1,4 Mo, 2,7-3,0 V og 1,9-2,2 N.

27. Stål ifølge krav 25, karakterisert ved at det har en matrise som etter herding fra en austenitiseringstemperatur på 950-1150 ° C og lav temperaturansløpsherding ved ca. 200-300 ° C, 2x2 timer eller høy temperatursanløpsherding ved 450 -550 ° C, 2x2 timer, sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser bestående av maks. 10 volum% M2 X, hvor M er i hovedsak Cr og X er i hovedsak N og maks. 10 volum% MX, hvor M er i hovedsak V og X er i det vesentlige N.

28. Stålmateriale ifølge krav 11, 12 og 15-21, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,8C, 0,01-1,5 Si, 0,01-1,5 Mn, 18-22 Cr, 0,01-2,5 Mo, 4,0-7,5 V og 1,5-5,0 N.

29. Stålmateriale ifølge krav 28, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,50 C, 0,1-1,0 Si, 0,1-1,0 Mn, 20,6-21,4 Cr, 1,1-1,4 Mo, 5,3-5,6 V og 2,8-3,1 N.

30. Stål ifølge krav 28, karakterisert ved at det har en matrise som etter herding fra en austenitiseringstemperatur på 1100-1120 ° C og lav temperaturansløpsherding ved ca. 200-300 ° C, 2x2 timer eller høy temperatursanløpsherding ved 450 -550 ° C, 2x2 timer, sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser bestående av 2-7 volum% M2 X, hvor M er i hovedsak Cr og X er i det vesentlige N og 10-20 volum% MX, hvor M er i hovedsak V og X er i hovedsak N.

31. Stålmateriale ifølge krav 9, 10 og 15-21, karakterisert ved at det inneholder 0,13-1,5C, 0,01-1,5 Si, 0,01-1,5 Mn, 18-22 Cr, 0,01-2,5 Mo, 7,5-11,0 V og 2,5-6,5 N.

32. Stålmateriale ifølge krav 31, karakterisert ved at det inneholder 0,13-0,50 C, 0,1-1,0 Si, 0,1-1,0 Mn, 20,6-21,4 Cr, 1,1-1,4 Mo, 8,8-9,2 V og 4,1-4,4 N.

33. Stål ifølge krav 31, karakterisert ved at det har en matrise som etter herding fra en austenitiseringstemperatur på 1100-1120 ° C og lav temperaturansløpsherding ved ca. 200-300 ° C, 2x2 timer eller høy temperatursanløpsherding ved 450 -550 ° C, 2x2 timer, sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser bestående av 3-8 volum% M2 X, hvor M er i hovedsak Cr og X er i hovedsak N og 15-25 volum% MX, hvor M er i hovedsak V og X er i hovedsak N.

34. Stålmateriale ifølge krav 7, 8 og 15-21, karakterisert ved at det inneholder 0,13-2 C, 0,01-1,5 Si, 0,01-1,5 Mn, 18-22 Cr, 0,01-2,5 Mo, 11,0-14 V og 5-10 N.

35. Stål ifølge krav 34, karakterisert ved at det har en matrise som etter herding fra en austenitiseringstemperatur på 1100-1120 ° C og lav temperaturansløpsherding ved ca. 200-300 ° C, 2x2 timer eller høy temperatursanløpsherding ved 450 -550 ° C, 2x2 timer, sammensatt av herdet martensitt med et innhold av harde faser bestående av 2-10 volum% M2 X, hvor M er i hovedsak Cr og X er i hovedsak N og 30-40 volum% MX, hvor M er i hovedsak V og X er i hovedsak N.

36. Stålmateriale ifølge krav 4, karakterisert ved at fremstillingen inneholdt nitrogengassforstøvning av en stålsmelte.

37. Stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-35, karakterisert ved at fremstillingen omfatter fremstilling av pulver ved gassforstøvning, fortrinnsvis nitrogengassforstøvning, av stålsmelte og fastfasenitrering av pulveret.

38. Verktøy for sprøytestøping, kompresjonsforming og ekstrudering av komponenter av plast, karakterisert ved at den er fremstilt av et stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-23, 25, 26, 28, 29, 31, 32 , 34, 36 og 37, og har blitt herdet og temperert ifølge et hvilket som helst av kravene 24, 27, 30, 33 og 35.

39. Verktøy for pressing av et pulver, karakterisert ved at den er fremstilt av et stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-23, 25, 26, 34, 36 og 37 , og har blitt herdet og temperert ifølge et hvilket som helst av kravene 24, 27, 30, 33 og 35.

40. Et verktøy for forming og skjæring av ark i kaldt arbeid, karakterisert ved at den er fremstilt av et stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-23, 25, 26, 28, 29, 31, 32, 34, 36 og 37, og har blitt herdet og temperert ifølge et hvilket som helst av kravene 24, 27, 30, 33 og 35.

41. Konstruksjonskomponenter som injeksjonsdyser for motorer, slitedeler, pumpedeler, lagerkomponenter osv., karakterisert ved at de er fremstilt av stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-23, 25, 26, 28, 29, 31, 32, 34, 36 og 37 og har blitt herdet og temperert ifølge et hvilket som helst av kravene 24, 27, 30, 33 og 35.

42. Kniver, slitedeler etc., til bruk i næringsmiddelindustrien, karakterisert ved at de er fremstilt av stålmateriale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-23, 25, 26, 28, 29, 31, 32, 34 , 36 og 37, og har blitt herdet og temperert ifølge et hvilket som helst av kravene 24, 27, 30, 33 og 35.