SE458770B - Nitrerat, pulvermetallurgiskt snabbstaal - Google Patents

Description

458 770 utom är halten V låg och på grund därav är motståndsförmågan mot kladdning även dålig. A andra sidan uppnås vid det nämnda nitrerade pulvermetallurgiska snabbstålet en förbättring i skärdata utan att innebära något problem med värmebehandling eller utan att ofördelaktigt påverka mekaniska egenskaperna såsom seghet men det innebär en svårighet uttryckt i not- ståndsförmågan mot kladdning. Vidare är pulvermetallurgiskt snabbstål med hög hårdhet och hög böjhållfasthet i hög grad. önskvärt för att motstå svåra skärförhållanden.

Föreliggande uppfinning har åstadkommits med hänsyn till de problem som omnämnts ovan och har som ändamål att åstadkomma pulvermetallurgiskt snabbstål med hög hårdhet och hög seghet. där stålet har utomordentlig motståndsförmåga mot kladdning 15 och slipande nötning. 20 C I För att åstadkomma detta ändamål utnyttjar uppfinningen föl- jande medel. nämligen en kemisk sammansättning för det pulver- metallurgiska snabbstålet vilket innefattar. i viktét, en mängd (\) som uppfyller följande formel Ceq + 0.15 5 C + -%%N ¿ Ceq + 0.35 där Ceq = 0.19 + 0.017 (W + ZMO) + 0.22V där N. W. Mo och V resp. är halten (8) i stålet. 25 Cr: 3 - 5 t V: 4.0 - 6.0 t M0: 8 - 12 8 Co: 5 15 8 W: 8 - 14 t N: 0.2 - 1.2 \ och återstoden är Fe och (H + 2Ho) är 27 - 32 t. 30 På ritningarna visar fig. 1 förhållandet mellan AC och hårdhet: fig. 2 förhållandet mellan AC och böjhållfasthetz fig. 3 förslitningskraters djup vid ett skärprov: fig. 4 förhållandet mellan W-ekvivalent och hårdhet; 35 fig. 5 förhållandet mellan H-ekvivalent och böjhållfasthet: fig. 6 förhållandet mellan V-halt och förslitningshastighet: fig. 7 förhållandet mellan V-halt och slipförhållandet: fig. 8 förhållandet mellan Co-halt och hårdhet; och 10 15 20 25 30 35 3 458 770 fig. 9 förhållandet mellan Co-halt och böjhållfasthet.

Det nitrerade pulvermetallurgiska snabbstålet enligt förelig- gande uppfinning är sammansatt av de ovan nämnda elenentkompo- nenterna. Med hänsyn till sammansättningsområdet för dessa komponentetelement kommer begränsande skäl att beskrivas nedan med hänvisning till särskilda utföringsformer.

C har ett nära samband med karbidbildande element såsom Cr.

Ho. H. V etc. för att avsevärt påverka hårdheten. böjhållfast- heten och liknande i snabbstål. Därför bör C-halten bestämmas med hänsyn till föreningsmängden av karbidbildande element. särskilt Mo. W och V. “IRON AND STEBL“ (volym 45. nr. 5. sid. 511-516) beskriver t.ex. följande formel: Ceq = 0.19 + 0,017 (H 4 2Mo) + 0.22V.

Inom detta tekniska fält är det ej väsentligen möjligt att låta C-halten bestämmas utan hänsyn till förhållandet till H, -_, Mo och V (ovan beskrivna formel är en beräkningsformel med Cr ' bundet till omkring 4 t). Man bör lägga märke till att N-ha1t- en även tas hänsyn till vid sådant avgörande. vilket kommer att beskrivas nedan.

N har egenskaper liknande de hos C med hänsyn till legerings- element och särskilt såväl N som C ha liten atonvikt. 12 och 14. och är och därför ar. Därför halt av N. bör vara relaterade till varandra för att etablera båda ele- atomer av genomträngande typ med avseende på stål tenderar att bilda stabiliserade legeringsförening- med avsikt i föreliggande uppfinning att kräva hög nådde man en slutsats att mängden C och mängden N mentens halter i stället för oberoende justering av N-halten.

Följande experiment genomfördes för ändamålet att uppnå ett givet mål utmed den linjen som beskrivits ovan.

Pulverstål sammansatt av en legeringskomposition visad i tabell l framställdes genom gasfinfördelningsförfarande och 10 458 770 underkastades nitrering. varefter ett fint ämne erhölls genom s.k. HIP. Detta ämne användes som ett prov för att erhålla högsta värmebehandlingshårdhet och böjhållfasthet. vilka resultat anges i fig. 1 och 2.

Man bör lägga märke till att i tabell 1 finns en ekvation: (c +%N) -ceq AC: emedan det anses att C och N är element som har i huvudsak samma verkan inom detta tekniska fält som tidigare nämnts och de kan anses lika med varandra om skillnaden i atomvikt om- vandlas. nu, .Wi fl/ no .EJ .4 _ mcflccflwmmd mvnmmmflfiwuflu umfificm vwflwumnnøcm mxmwmunHHmumEum>H=m umHm>wu0E =amxuwu= cmfionâæm vmâ mfitflë >oum.~ .wm :mmfiHucmmm> Hm Gww0umuwu< A "#02 -.ø ~w.~ °H.- ~fl~m @@.w mn.- ~o.< Qohø »«@.~ ---|-Wm ~«.o -.H @@.- ~w_« «o.@ ~«.- o~.< ~m~o @-H mm «n.= -.H w@.~H >m.« fio_@ @@~A~ °-< ~n.o @>.H qmo H~.o ~w_~ o~.~H mø~w @@~m A«_- o-« -.o m~.~ mac o«\o ~w.~ o~.~H @o.m @@~@ ~«_- °H.« @H~o m~.fl Nm mo.o -.~ wm.~H ~w_§ fio.@ @m.H~ Hø.< ou > oz 3 uu z Q ua uuu 1: .:.!i i >0Hm .w|uxfi>. mcflcuuwmcmëšmm xwflämx 458 770 ' ' Det framgår av fig. l och 2 att om AC är 0.15 t till 0.35 t säkerställes hög hårdhet (HR C70 eller högre) och hög seg- het (böjhållfasthet 260 kg/mmz eller högre). 5 Vidare försök framställde skärverktyg från ämnen Bl. B3 och H6 i tabell 1 och skärprov utfördes med SNCM 439 som arbetsstycke och skärverktygets kraterförslitningsdjup erhölls såsom visas i fig. 3. Skärförhållandena var såsom visas nedan. 10 Skärhastighet: 20 m/min Skärlängd: 200 m skärdjup: 1.5 mm Matning: 0.2 mm/varv.

Smörjmedel: inget Såsom framgår av fig. 3 prov med liten kraterdjupförslitning 15 är begränsade till de prov där N-halten är högre än 0,2 3 och B6 där N-halten är 0.04 t har en kraterförslitning omkring två gånger B3. vilka är i huvudsak lika i hårdhet.

Eftersom N är kopplade till V för att bilda en vanadinnitrid 20 (vu) behöver det ingå i balans med V-halten. viktandelen N i VN är 0.2 och vid föreliggande uppfinning är maximihalten V 6 t såsom beskrives senare och därför är den övre gränsen för N-halten 6 x 0.2 - 1.2 2. Även om N ingår i överskott över 1.2 % åstadkommer detta ingen verkan och tvärt om erhålles en 25 icke önskad försämring i utmattningshållfasthet.

Cr är verksam för att förhindra mjukning och oxidering vid höga temperaturer. Cr mindre än 3 \ medför mindre verkan såsom tidigare beskrivits under det att om det överstiger 5 t medför 30 detta oönskad försämring i seghet.

N-ekvivalenten (w+2Mo) regleras till förutbestält värde för att säkerställa hårdhet. OM H-ekvivalenten är mindre än 27 t blir det svårt att säkerställa hårdhet över HR C70 under det att om den överskrider 32 2 minskar segheten. Om H är mindre 10 15 20 25 '_ v 458 770 än 8 t minskar värmemotstândsförmâgan under det att vid över- skridande av 14 t minskas segheten på icke önskvärt sätt.

Mo ingår i balans med H men vid föreliggande uppfinning om Mo är mindre än 8 1 minskar värmemotständsförmâgan på icke önsk- värt sätt under det att om halten Ho överskrider 12 S sjunker segheten på icke önskvärt sätt.

V ingår för att ge motstândsförmåga mot slipande nötning och' om V är mindre än 4 S sjunker motstândsförnâgan mot slipande nötning och om den öweräufider 6 2 försämras slipníngsegen- skapen.

Co ingår för att förbättra hårdhet. Om Co är mindre än 5 3 är förut nämnda effekt liten. under det att on det överskrider 15 2 minskar segheten avsevärt. vilket ej är gynnsamt.

För att undersöka de mekaniska egenskaperna uttryckta i W-ekvivalent och halterna V och Co framställdes pulverstål sammansatt av legeringskomposition visat i tabell 2 och pulverstål i den tidigare nämnda tabell 1 B3 genom gasfinför- delningsförfarande och de underkastades nitrering varefter ett fint ämne iordningställdes genom HIP för att undersöka hård- het. böjhållfasthet och liknande. Resultaten ges i fig. 4 till 9. -~o -~° -.o o~.o <~.Q m~.o H~.° -.ø H-o 458 770 '_ w~_H ~m_~ ~w- o~.~ @@.~ ~@.H n@.H Hß_~ @@\~ mnflncfiwmmfl mflammwflfimußu umflflcw uwfimumnnmcm mxmfimu:flHmumEHm>Hßm »mm umum>muoE =Høxnflu= cmflonñæm owe muxuwñ >onm .mh cmmfifiu:umm> Hm cmuoumuwu< ~@.@~ mm~« wßqw flo.m w@.o H~.fi mn.~H ~«.- «@.m @@.- ~@.n °w.~fl «°.§ ~<~H~ m-< flH.~H ~m.@ ou > .w|»xfi>. @<~w Hm~@ mo~@ @@~@ w«_w ~@.æ ~«_o~ -.m m@.m 0: @°.- @~.- @~.~H ~@\~H ~ß.~H m@.HH m@.~H N~.- .m.HH = ~o.« Hu ÜCfiCUMWWCN-GENM vfiwH-EÜK @fi.o @@.~ -.o H~.~ m~.Q @~_~ @«.o @@\~ ¿m.o @~.H H~_o m«.H ~n.o @~_~ o~.= ~°.fi -.= @@.~ 2 Q ~ Hfiwnme .N .fl “UOZ man efimo man Nfim Aflmo can om æmo ~æ >OHM 10 15 20 25 30 Pig. 4 och 5 visar förhållandet mellan W-ekvivalent (w+2Mo), hårdhet och böjhållfasthet. B3 (H-ekvivalent: 20,39 t) och B8 (W-ekvivalent: 27.78 2) visar goda värden. dvs. hårdhet nRc - över vo och böjnailfastnet - över 210 xg/umz. av emellertid. vars H-ekvivalent är 23.47 \. Son år under stipu- lerat värde har en hårdhet något lägre än HRC 70 under det att B9 vars H-ekvivalent är 33,77 t. vilket är över stipulerat värde. har en hårdhet över HRC 72, vilket är utomordentligt' gynnsamt, men böjhållfastheten sjunker abrupt till ett värde under 240 kg/mhz.

Pig. 6 och 7 visar resp. förhållandet mellan V-halt. förslit- ningshastighet och slipningsförhållande. B3 (V: 5.09 t) och B11 (V: 5.85 2) har en förslitningshastighet - under 0.3 x 10-4 mmz/kg.m och slipningsförhållande (aktuell slipmängd/slipskiveförslitningsmängd) - över 1,4 vilket är gynnsamma värden. under det att B10. vars V är 3.41 \. vilket är under stipulerat värde har en stor förslitningshastighet och B12 vars V är 6.84 t. vilket är över stipulerat värde. har ett abrupt försämrat slipningsförhållande. Den specifika slip- ningsmängden mättes genom ett prov enligt OUGOSHI_typ förslit- ningstest under förhållandena av ett passande material SNCM 439. slutbelastning ~ 6.3 kg. friktionslängd - 400 m och inget smörjmedel och slipningsförhållanâet mättes genom ett slipprov under förhållandena från en slipskiva GC36. skivrota- tionshastighet - 1800 m/sek.. arbetsstyckets rotationshastig- het - 18 m/sek. och skärdjup 10 lum.

Pig. 8 och 9 visar förhållandet mellan Co-halt. hårdhet och böjhållfasthet. B3 (Co: 12.20 t) och 8l4(Co: 6.76 1) enligt föreliggande uppfinning har en hårdhet - över HRC 70 och böjhållfasthet - över 270 kg/mmz. vilket är gynnsamma värden. under det att B13 vars Co är 0,88 t. vilket är under stipulerat värde. minskar i hårdhet till ett värde i närheten av HRC 68. och B15 vars Co är 19.87 §. vilket är över stipu- 10 458 770 10 lerat värde märkbart sjunker i böjhållfasthet till ett värde under 240 kg/mmz.

Såsom beskrivits ovan vid det nitrerade pulvernetallurgíska snabbstålet enligt föreliggande uppfinning. bestänmes Ct i förening med N: och Ceq och andra legeringskonponenter bestäm- mes även till ett förutbestâmt värde. Därför är enabbstålet enligt uppfinningen utomorderntligt när det gäller notståndsf förmåga mot kladdning och har en hårdhet över HRC 70. som är nära det motsvarande hos en sintrad hårdlegering och hög seg- het med böjhållfasthet över 260 kg/mmz

Claims (4)

10 15 20 25 11 453 77Û Patentkrav

1. Nitrerat. pulvermetallurgiskt snabbstål med hög hårdhet och hög seghet, k ä n n e t e c k n a t av att dess kemiska sam- mansättning innefattar i viktprocent, C: en mängd (1) som uppfyller följande fornel H ceq + 0.15 ¿ c + 7%» 3 ceq + o,ss _: där Ceq = 0.19 + 0.017 (H + 2Mo) + 0,22V där N. W. Ho och V respektive är halten (2) i stålet Cr: 3 - S 8 V: 4.0 - 6.0 \ Mo: 8 - 12 X Co: 5 15 X H : 8 - 14 \ N: 0.2 - 1.2 t och återstoden utgöres av Fe. och (H + 2Mo) är 27 - 32 3

2. Snabbstål enligt krav 1. k ä n n e t e c X n a t av att W-ekvivalenten är 25 X till 30 2.

3. Snabbstål enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att halten V är 4.5 8 till 5,5 8.

4. Snabbstâl enligt krav 1. k ä n n e t e c k n alt av att halten Co är 10 t till 14 t.