SE518958C2 - Föremål av stål - Google Patents

Föremål av stål

Info

Publication number
SE518958C2
SE518958C2 SE0101438A SE0101438A SE518958C2 SE 518958 C2 SE518958 C2 SE 518958C2 SE 0101438 A SE0101438 A SE 0101438A SE 0101438 A SE0101438 A SE 0101438A SE 518958 C2 SE518958 C2 SE 518958C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
steel
carbides
article according
max
hardness
Prior art date
Application number
SE0101438A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0101438D0 (sv
SE0101438L (sv
Inventor
Odd Sandberg
Lennart Joensson
Original Assignee
Uddeholm Tooling Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uddeholm Tooling Ab filed Critical Uddeholm Tooling Ab
Priority to SE0101438A priority Critical patent/SE518958C2/sv
Publication of SE0101438D0 publication Critical patent/SE0101438D0/sv
Priority to DE60204449T priority patent/DE60204449T2/de
Priority to JP2002583689A priority patent/JP4242157B2/ja
Priority to PCT/SE2002/000714 priority patent/WO2002086177A1/en
Priority to CNB028087925A priority patent/CN1271233C/zh
Priority to KR1020037013967A priority patent/KR100903714B1/ko
Priority to ES02720733T priority patent/ES2242012T3/es
Priority to AT02720733T priority patent/ATE296903T1/de
Priority to EP02720733A priority patent/EP1381702B1/en
Priority to TW91107285A priority patent/TW574382B/zh
Priority to BRPI0209069-4A priority patent/BR0209069B1/pt
Priority to US10/473,230 priority patent/US20040103959A1/en
Publication of SE0101438L publication Critical patent/SE0101438L/sv
Publication of SE518958C2 publication Critical patent/SE518958C2/sv
Priority to US11/441,085 priority patent/US7563333B2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/36Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

»fnnu n »gran 10 15 20 25 30 35 518 958 2 511; P1611 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda föremål av stål som tillfredsställer ovan nämnda behov. Detta kan uppnås genom att föremålet är tillverkat av ett sprutforrnat (sprayformed) stålmaterial med en kemisk sammansättning i vikts-% och med en rnikrostruktur som framgår av de efierföljande patentkraven.
För de ingående legeringselementen i stålet gäller vidare följande.
Kol skall finnas i tillräcklig mängd i stålet för att i stålets härdade och anlöpta tillstånd, dels bilda 8-15, företrädesvis 10-14,5 vol-% MC-karbider, där M huvudsakligen är vanadin, dels ingåi fast lösning i stålets martensitiska grundmassa i härdat tillstånd i en halt av 0.1-0.5 vikts-%, företrädesvis 0.15-0.35 vikts-%. Lämpligen är halten löst kol i stålets grundmassa ca. 0.25 %. Den totala halten kol i stålet, dvs. kol som är löst i stålets matrix plus det stål som är bundet i karbider skall vara minst 1.2 %, företrädesvis minst 1.3 %, medan den maximala halten kol kan uppgå till 2.0 %, företrädesvis max. 1.9 %.
Lämpligen är kolhalten l.4-l .8 %, nominellt 1.60 - 1.70 %.
Föremålet enligt uppfinningen är framställt genom en teknik som innefattar sprut- gjutning (sprayforrning), varvid droppar av smält metall sprutas på ett roterande substrat, på vilket droppama snabbt stelnar, till att bilda ett efier hand tillväxande göt.
Detta kan därefler varrnbearbetas genom srnidning och/eller valsning till önskad form.
Vid stelnandet av droppama bildas nämnda karbider, som fördelas jämnt i götet och därmed i den färdiga produkten. Genom droppamas kontrollerade stelningshastighet, som är långsammare än vid framställning av metallpulver genom atornisering av en stråle av smält metall och snabbkylning av de bildade dropparna men väsentligt snabbare än vid konventionell göttillverkning, stränggjutning och/eller ESR- omsmältning, hinner karbiderna växa till en storlek som visat sig vara mycket fördelaktig i det uppfinningsenliga föremålet. Sålunda kan MC-karbidema, som utgörs av svårupplösliga primärkarbider, bringas att få en väsentligen avrundad form. Enstaka karbider kan vara större än 20 um i karbidens längsta utsträckning och många karbider kan vara mindre än 1 pm, men minst 80 vol-% av MC-karbidema erhåller en storlek i karbidemas längsta utsträckning som uppgår till 1-20 um, företrädesvis större än 3 um.
En typisk storlek är 6 à 8 mn.
Kväve kan eventuellt tillsättas till stålet i samband med sprutgjutningen i en maximal halt av 0.20 %. Enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen tillsätts emellertid kväve inte avsiktligt till stålet men ingår ändå som ett oundvikligt element i :torn ruin: 10 15 20 25 30 35 S18 958 ö en halt av max. 0.15 %, normalt max. 0.12 % och utgör härvid inte någon skadligt ingrediens. I ovan angivna volymhalt av MC-karbider kan sålunda även ingå en mindre fraktion karbonitrider.
Kisel ingår som en rest från stålets tillverkning och förekommer normalt i en minsta halt av 0.1 %, eventuellt minst 0.2 %. Kislet ökar kolaktiviteten i stålet och kan därmed bidra till att stålet får en adekvat hårdhet. Vi högre halter kan sprödhetsproblem uppkomma Kisel är dessutom en kraftig ferritbildare och får därför inte förekomma i halter över 1.5 %. Företrädesvis innehåller stålet inte mer än max. 1.0 % kisel, lämpligen max. 0.65 % kisel. En nominell kiselhalt är 0.35 %.
Mangan förekommer också som restärnne från stålets tillverkning och binder de mängder svavel som kan finnas i låga halter i stålet, genom att bilda mangansulfid.
Mangan bör därför finnas i en halt av åtminstone 0.1 %, företrädesvis i en halt av minst 0.2 %. Mangan befrämjar även härdbarheten, vilket är positivt, men får inte förekomma i halter över 2.0 % för att undvika sprödhetsproblem. Företrädesvis irmehåller stålet inte mer än max. 1.0 % Mn. En nominell manganhalt är 0.5 %.
Krom skall finnas i en lägsta halt av 4 %, företrädesvis i en halt av minst 4.2 %, lämpligen minst 4.5 % för att ge stålet önskad härdbarhet. Med härdbarhet förstås förmåga att bibringa en hög hårdhet mer eller mindre djupt i det föremål som härdas.
Härdbarheten skall vara tillräcklig för att föremålet skall kunna helhärda även i förhållandevis grova dimensioner utan att man skall behöva tillgripa mycket snabb kylning i olja eller vatten vid härdningen, vilket kan ge dimensionsförändringar.
Arbetshårdheten, dvs. hårdheten i stålet efter härdning och anlöpning, skall vara 45-60 HRC. Krom är emellertid en kraftig ferritbildare. För att undvika ferrit efter härdning från 980 till 1150°C får kromhalten ej överstiga 8 %, företrädesvis max. 6.5 %, lämpligen max. 5.5 %. En lämplig kromhalt är 5.0 %.
Vanadin skall ingå i stålet i en halt av 5.0-8.0 % för att tillsammans med kol och eventuellt kväve bilda nämnda MC-karbider eller karbonitrider i stålets martensitiska grundmassai härdat och anlöpt tillstånd. Företrädesvis innehåller stålet minst 6.0 och max. 7.8 % V. En lämplig vanadinhalt är 6.8-7.6, nominellt 7.3 % vanadin.
I princip kan vanadin ersättas med niob för att bilda MC-karbider, men härför krävs dubbelt så stor mängd jämfört med vanadin, vilket är en nackdel. Dessutom medför niob att karbiderna får en kantigare form och blir större än rena vanadinkarbider, vilket kan nina» »annu 10 15 20 25 30 35 ø | o o a oc initiera brott eller urflisníngar och därmed sänka segheten i materialet. Detta kan vara särskilt allvarligt i stålet enligt uppfinningen, vars sammansättning optimerats med syñe att, beträffande materialets mekaniska egenskaper, åstadkomma utmärkt nötnings- motstånd i kombination med hög hårdhet och anlöpningsbeständighet. Stålet får därför inte innehålla mer än max. 0.1 % niob, företrädesvis max. 0.04 % niob. I den mest föredragna utföringsformen tolereras niob inte mer än som en oundviklig förorening i form av restelement härrörande fiån ingående råvaror vid stålets tillverkning.
Molybden skall firmas i en minsta halt av 0.5 %, företrädesvis minst 1.5 % för att tillsammans med krom och den begränsade halten av mangan ge stålet önskad härdbarhet. Emellertid är molybden en kraftig ferritbildare. Maximalt får stålet därför innehålla 3.5 % Mo, företrädesvis max. 2.8 % Mo. Nominellt innehåller stålet 2.3 % Mo.
Molybden kan i princip helt eller delvis ersättas av volfrarn, men härför krävs dubbelt så stor mängd volfram som molybden, vilket är en nackdel. Även skrothanteringen försvåras. Därför bör volfrarn inte ingå i en halt av mer än max. 1.0 %, företrädesvis max. 0.5 %. Allra helst bör stålet inte innehålla någon avsiktligt tillsatt volfrarn, som i den mest föredragna utföringsformen av uppfinningen inte bör tolereras mer än som en oundviklig förorening i förrn av restelement härrörande från ingående råvaror vid stålets tillverkning.
Utöver de nämnda legeringselementen behöver stålet inte, och bör inte, innehålla några ytterligare legeringselement i signifikanta halter. Vissa element är uttalat oönskade, eftersom de påverkar stålets egenskaper på ett oönskat sätt. Detta gäller t.ex. fosfor som bör hållas på så låg nivå som möjligt, företrädesvis max. 0.03 %, för att inte påverka stålets seghet negativt. Även svavel är i de flesta avseenden ett oönskat element, men dess negativa inverkan på främst segheten kan väsentligen neutraliseras med hjälp av mangan, som bildar väsentligen harmlösa mangansulfider och kan därför tolereras i en högsta halt av 0.25 %, företrädesvis max. 0.15 %, för att förbättra stålets skärbarhet.
Nonnalt innehåller stålet dock inte mer än max. 0.08 %, företrädesvis max. 0.03 %, allra helst max. 0.02 % S.
Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen kommer att framgå av följande redovisning av utförda försök samt av de efterföljande patentkraven. :|»4| onvvn 10 15 20 25 30 35 518 958 5"; Élfili-»s 5 å i i -=- = KORT FIGURBESKRIVNING I den följande redovisningen av utförda försök kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 är ett fotografi som visar rnikrostrukturen hos ett parti av ett föremål enligt uppfinningen, Fig. 2 visar mikrostrukturen hos ett parti av ett föremål av ett referensstål i samma skala som Fig. 1, Fig. 3 visar i form av ett stapeldiagram storlekslördelningen av karbider i ett material enligt uppfinningen och i ett referensmaterial, Fig. 4 visar ett antal anlöpningskurvor vilka illustrerar inverkan av austenitiserings- och anlöpningstemperatur på hårdheten hos ett stål enligt uppfinningen, Fig. 5 visar ett antal anlöpningskurvor som illustrerar inverkan av austenitiserings- och anlöpningstemperaturema på hårdheten hos stål enligt uppfinningen och hos ett par undersökta referensmaterial, Fig. 6 visar CCT-diagram, som illustrerar härdbarheten för ett stål enligt uppfinningen och för ett referensstål, Fig. 7 visar inverkan av värmebehandling och dimension på duktiliteten hos några undersökta material, och Fig. 8 illustrerar i form av ett stapeldiagram den abrasiva nötningsbeständigheten hos ett stål enligt uppfinningen och hos ett referensstål, BESKRIVNING AV UTFÖRDA TESTER Material Materialet - stålet/föremålet - enligt uppfinningen kan i ett föredraget utförande ha följande noininella, kemiska sammansättning i vikts-%: 1.60 C, 0.25 Si, 0.75 Mn, 5 0.020 P, 5 0.060 S, 5.00 Cr, 2.30 M0, 7.30 V, _<_ 0.005 Ni, 5 0.005 Ti, _<_ 0.30 Ni, _<_ 0.25 Cu _<_ 0.020 Al 5 0.10 N rest jäm och andra föroreningar än de angivna. De utförda testerna tar sikte på att utvärdera ett material som nära överensstämmer med denna norninella sammansättning genom jämförelse med några kända referensmaterial som representerar närmast närliggande teknik.
De kemiska sarmnansättningarna hos materialen som ingår i testserien framgår av Tabell l. Stål nr 1 har en sammansättning enligt uppfinningen. Detta stål har framställts genom den så kallade sprayforrnningstekniken, som även är känd under namnet OSPRAY-metoden, vid vilken ett omkring sin längsaxel roterande göt successivt byggs upp genom att en smälta i form av droppar sprutas mot den tillväxande änden av det göt unna) pour: 10 15 518 958 gg ma. wsiiiólzå-g . . ... . . ,~; ;--;--_- . . n E ' ' ' '° "- 00 u n I u I u nu. som kontinuerligt framställs, varvid dropparna bringas att stelna jämförelsevis snabbt, efier det att de träffat substratet, dock inte så snabbt som i pulvertillverkning och inte så långsamt som vid konventionell tillverkning av göt eller strängjutning. Mer bestämt bringas droppama att stelna så snabbt att bildade MC-karbider växer till önskad storlek enligt uppfinningen. Det sprayforrnade götet av stål nr 1 hade en massa av 23 80 kg.
Götdiametem var ca. 500 mm. Det sprayfonnade götet uppvärmdes till smidestemperaturen 1100°C -1 150°C och smiddes till ämnen med färdig dimension ø 330, 105 och 76.2 mm.
I Tabell 1 anges den analyserade sammansättningen hos det sprayforrnade götet enligt uppfinningen, stål nr 1, och den analyserade sammansättningen hos ett kommersiellt stål, stål nr 2. Stål nr 3 är den nominella sammansättningen hos sistnämnda stål enligt tillverkarens datablad. Stål nr 4 anger sammansättningen hos ännu ett kommersiellt tillgängligt stål. Stål nr 2, 3 och 4 avser pulverrnetallurgiskt tillverkade stål. Förutom de i Tabell 1 angivna elementen innehåller stålen endast jäm samt andra, oundvikliga föroreningar än de i tabellen angivna. 518 958 7 voubucm .oc u a... :orm .. - - - - - - ä... om.. Sw ...av - ä... ä... F.. v .. - - - - - - ....... om.. Ra - - an.. ä... nä. n ,. man.. .å .É å... .å .å å... S.. m2 So... to... 8... nä. n... N wmëfiohm mwfiïwczo ä.. E... Se... .å .å 2... .....“.. 2.3. Nm... så ...w ä... ..~..... ä.. 3.. ä.. . å ä... z .< .ö .z .H .z > .š Ö w .. å.. .m o ...ä Éïoun... 2383 mo.. cxñmfl-ïv mintmnnaëia.. xmmiavm ä :anafi »sann »nina 10 15 20 25 30 35 518 958 I de studier som skall redovisas i det följande testades stål nr 1 och 2 med avseende på 0 rnikrostruktur 0 hårdhet som funktion av austenitiserings- och anlöpningstemperatur 0 härdbarhet 0 duktilitet 0 abrasiv nötningsbeständighet Som jämförelse har i en av studierna - hårdheten som fiinktion av austenitiserings- och anlöpningstemperatur - även införts uppgifter rörande stål nr 4 enligt tillverkarens datablad.
Mikrostruktur Fig. 1 visar en svepelektronrnikroskopisk bild av mikrostrukturen hos en stång med dimensionen ø 105 mm av stål nr 1. Materialet var härdat från TA = lO50°C/30 min följd av anlöpning vid 525 °C/2 x 2 h till en hårdhet av 56 HRC. Fig. 2 visar rnikrostrukturen hos stål nr 2, som hade formen av en stång med dimensionen ø75 mm, efier härdning från T A = 1060°C/60 min + anlöpning 525°C/2 x 2 h till en hårdhet av 54,5 HRC. I det sprayformade materialet, Fig. 1, förekom primärkarbider av MC-typ, där M huvudsakligen utgörs av vanadin, med den helt övervägande mängden karbider inom storleksintervallet ca. 1-20 um. Storleksspridningen var dock betydande, såsom fiamgår av stapeldiagrammet i Fig. 3. Huvuddelen av karbidmängden representerar sålunda karbidstorlekar mellan 2.0 och 10.0 um och inom detta intervall finns en tydlig tendens att karbidema typiskt, dvs. den volymsmässiga huvuddelen, har en storlek mellan 3.0 och 7.5 um. Den totala karbidmängden bestämdes via rutnätsmetoden i SEM till 13.1 vol-% MC-karbid i stål nr 1 och till 15.4 vol-% i stål nr 2. I stål nr 2 var rnikrostrukturen emellertid typisk för pulvermetallurgiskt tillverkade stål, vilket innebär att alla karbider var mycket små, max. ca. 3 urn, och med den helt övervägande delen inom intervallet 0.5-2.0 um samt jänmt fördelade i stålets matrix oberoende av värmebehandling. Detta framgår visuellt vid studium av rnikrofotot, Fig. 2, och även tydligt i stape1diagrammetiFig. 3. Det senare visar att den helt övervägande andelen MC-karbider i stål nr 2 hade storlekar mellan 0.5 och 2.0 um.
Hårdhet efter värmebehandling I mjukglödgat tillstånd hade ämnena som tillverkats av stål nr 1, oberoende av ämnesdimension, en hårdhet Gšrinell-hårdhet) av 190-230 HB, typiskt ca. 200-215 HB.
Hårdheten hos stål nr 2 var något högre i mjukglödgat tillstånd; ca. 235 HB. aoooo 10 15 20 25 30 518 958 f; .:::.=..-':=fff:16a-1-; e .en n. o en a . .. q a n. . u u- .. u a . n u e n Anlöpníngstemperaturens inverkan på hårdheten hos stål nr 1 i två olika ämnesdimensioner, ø 105 mm och ø 330 mm, efter austenitisering vid olika temperaturer mellan 1000 och 1l50°C visas i Fig. 4. Högsta hårdhet uppnåddes efter austenitisering vid 1l50°C och anlöpning vid 550°C, 2 x 2 h. Lägsta hårdhet erhölls efter härdning från 1000°C. Kurvoma i diagrammet i Fig. 4 visar även att man genom val av anlöpningstemperatur mellan 525 och 650°C efter härdning från temperaturer mellan 1000 och 1l50°C kan erhålla önskad arbetshårdhet mellan 45 och 60 HRC.
Skillnaden i hårdhet mellan de två dimensionema, ø 105 mm och ø 330 mm, ligger inom felmarginalen för hårdhetsmätningen.
Fig. 5 illustrerar skillnaden i anlöpningsrespons mellan stål nr 1 och nr 4. För stål nr 2 föreligger endast två punkter. Av kurvoma i diagrammet fiamgår att stål nr 1 ger en högre hårdhet än åtminstone stål nr 4 efter härdning från väsentligen samma austenitiseringstemperaturer. Anlöpningsbeständigheten för stål nr 1 var också bättre för stål nr 4. Föremålet av stål nr 1 utgjordes av ett ämne med dimensionen ø 105 mm.
Härdbarhet Hårdheten hos stål nr 1 och nr 2 som funktion av svalningstiden mellan 800 och 500°C återges grafiskt i Fig. 6. Det kan av detta diagram konstateras att härdbarheten för det sprayforrnade materialet nr 1 är klart bättre än för det pulvennetallurgiskt tillverkade materialet nr 2 med högre V-halt och MC-karbidhalt.
Se et Slagenergin undersöktes med oanvisade provstavar eñer härdning från 1050°C/30 min och 1l50°C/ 10 min för stål nr 1 och varierande anlöpningstemperaturer och efter hårdning fiån l060°C/60 min + 540°C/2 X 2 h och 1180°C/ 10 min + 550°C/2 x 2 h för stål nr 2 för varierande stångdimensioner hos de två stålen. Proven var uttagna vid centrum i den mest kritiska riktningen, tvärriktningen. Resultaten framtagit av Fig. 7.
Med en höjd hårdhet avtar duktiliteten något men kan generellt sägas vara likvärdig för de två stålen. Slagenergin uppgick vid samtliga mätningar till över 10 J för samtliga prover i tvärriktningen, vilket uppfyller kriteriet på godkärmbar slagseghet för det uppfinningseriliga föremålets avsedda applikationsornråden. ovan: nu; 10 15 20 25 30 35 /0 . . . . .. ... '..' ' I a a u o ao Abrasiv nötning Nötningsbeständigheten undersöktes via pinne-mot-skiva test med SiOg som abrasivt medel. Beträlfande de undersökta materialens dimensioner och värmebehandlingar gäller följande.
Stål No. 1 ø 105 mm a) 1050°C/30 min + 600°C/2 X 2 h; 48,7 HRC c) 1050°C/30 min + 525°C/2 X 2 h; 55,9 HRC Stål No. 2 0 75mm b) 1o6o°c/6o min + 54o°c/2 x 2 h, 54,7 HRC d) 11so°C/1o min + 5so°c/2 x 2 h; 58,7 HRC « Resultaten framgår av stapeldiagrammet i Fig. 8. I diagrammet framgår att materialen No 1 enligt uppfinningen, staplarna a och c, trots en lägre hårdhet och en mindre total halt karbidvolym uppvisade en med järnlförelsematerialen No. 2 likvärdig nötningsrestistens, staplama b och d.
DISKUSSION De redovisade undersökningarna visar att av stål enligt uppfinningen kan framställas föremål med mycket hög nötningsbeständighet, som kan tillskrivas främst materialets innehåll av MC-karbider i tillräcklig mängd och i lämplig storlek. En viktig faktor är även stålets härdbarhet, som är mycket god och bättre än hos jämförbara stål. Genom val av austenitiserings- och/eller anlöpningstemperatur kan uppnås önskade hårdheter mellan 45 och 60 HRC beroende på materialets avsedda användning med bibehållande av utmärkt nötningsbeständighet. Uppfinningen ger sålunda en uttalad flexibilitet när det gäller anpassning av stålets användbarhet för olika applikationer genom val av lämplig värmebehandling. En mycket viktig faktor för stålets användbarhet är även att dess tillverkning, som baseras på sprayformningstekniken, är väsentligt billigare än pulvermetallurgisk tillverkning.
Det skall även inses att föremålet enligt uppfinningen kan ha vilken form som helst, innefattande sprayfonnade göt, ärrmen i fonn av t.ex. plattor, stänger, block eller liknande som av ståltillverkaren normalt levereras i mjukglödgat tillstånd med en hårdhet av 190-230 HB, typiskt ca 200-215 HB till kund för skärande bearbetning till slutlig produktfonn, samt den slutliga produkten som härdats och anlöpts till avsedd vana; 10 15 20 518 958 f: H : : : .:. z ~ hårdhet for den aktuella applikationen. Beroende på önskad hårdhet for avsedd applikation kan följande vârmebehandlingar vara lämpliga: 0 for maximal seghet: 1050°C/30 min + 590°C/2 x 2 h, vilket ger ca.5O HRC 0 for optimal kombination av seghet och nötningsbeständighet: 1 l20°C/15 min + 540°C/2 x 2 h, vilket ger ca.56 HRC. 0 for maximal nötningsbeständighet: l150°C/ 10 min + 540°C/2 x 2 h, vilket ger ca. 60 HRC.
Undersökningarna har sålunda visat att materialet enligt uppfinningen har en rad positiva egenskaper jämfört med referensmaterialen: 0 högre hårdhet vid jämförbar värmebehandling 0 bättre anlöpningsbeständighet 0 åtminstone likvärdig nötningsbeständighet 0 bättre härdbarhet 0 järnforbar seghet i den mest kritiska riktningen, tväniktningen 0 lägre tillverkningskostnad

Claims (23)

10 15 20 25 30 35 518 958 12 P1611 PATENTKRAV l. Föremål av stål, k ä n n e t e c k n a t av att det består av en legering som innehåller i vikts-%
1.2-2.0 C 0.1-1.5 Si 0.l-2.0 Mn max 0.2 N max 0.25 S 4-8 Cr 0.5-3.5 (Mo+W/2) 5-8 V rest huvudsakligen endast järn och oundvikliga föroreningar, och att stålet har en mikrostruktur erhållbar genom att stålets framställning innefattar sprayformning av ett göt, vilken mikrostruktur innehåller 8-15 vol-% karbider av väsentligen endast MC-typ, där M huvudsakligen utgörs av vanadin, av vilka karbider minst 80 vol-% har väsentligen avrundad form och en storlek i karbidemas längsta utsträckning som uppgår till 1-20 um.
2. Föremål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att det består av en legering som innehåller i vikts-% 1.2-2.0 C 0.1-1.5 Si 0.1-2.0 Mn max 0.2 N max 0.25 S 4-8 Cr o.5-3_5 (M0+W/2) 5-8 V max 0.1 Nb rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, och att stålet har en mikrostruktur erhållbar genom att stålets framställning innefattar sprayformning av ett göt, vilken mikrostruktur innehåller 8-15 vol-% karbider av 10 15 20 25 30 35 518 958 13 P1611 väsentligen endast MC-typ, där M huvudsakligen utgörs av vanadin, av vilka karbider minst 80 vol-% har väsentligen avrundad form och en storlek i karbidernas längsta utsträckning som uppgår till 1-20 um.
3. Föremål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att mikrostrukturen innehåller 10-145 vol-% MC-karbider, av vilka den volymsmässiga huvuddelen har en storlek i karbidernas längsta utsträckning som är större än 3.0 um och max 10 um.
4. Föremål enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att det efier härdning och anlöpning har en hårdhet av 45-60 HRC.
5. Föremål enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att stålets martensitiska grundmassa efter härdning och anlöpning innehåller 0.1-0.5 vikts-% C i fast lösning.
6. Föremål enligt något av kraven 1-5, k ä n n et e c k n a t av att den totala halten C i stålet är minst 1.3 %, företrädesvis minst 1.4 %.
7. Föremål enligt något av kraven 1-5, k ä n n et e c k n at av att den totala halten C i stålet är max. 1.9 %, företrädesvis max 1.8 %.
8. Föremål enligt något av kraven 1-7, k ä n n et e c k n at av att stålet innehåller 0.1 - 1.0 % Si, företrädesvis max. 0.65 % Si.
9. Föremål enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n at av att stålet innehåller 0.2- 1.0 % Mn.
10. Föremål enligt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n at av att stålet innehåller minst 4.2 % Cr.
11. Föremål enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n at av att stålet innehåller max 6.5 % Cr.
12. Föremål enligt krav 11, k ä n n e t e c k n at av att stålet innehåller 4.5-5.5 % Cr.
13. Föremål enligt något av kraven l-l l, k ä n n e t e c k n at av att stålet innehåller minst 6.0 % V. 10 15 20 25 30 35 518 958 14 P16l1
14. Föremål enligt något av kraven 1-13, k ä n n e t e c k n a t av att stålet innehåller max. 7.8 % V.
15. Föremål enligt krav 13 och 14, k ä n n e t e c k n a t av att stålet innehåller 6.8-7.6 % V.
16. Föremål enligt något av kraven 13-15, k ä n n e t e c k n at av att stålet inte innehåller mer än max 0.04 Nb.
17. Föremål enligt något av kraven 1-16, k ä n n e t e c k n a t av att stålet innehåller minst 1.5 % Mo.
18. Föremål enligt något av kraven l-l7, k ä n n e t e c k n a t av att stålet innehåller 1.8-2.8 % Mo,
19. Föremål enligt något av kraven 1-18, k ä n n e t e c k n a t av att stålet inte innehåller mer än max 1.0 % W, företrädesvis max 0.5 % W.
20. Föremål enligt något av kraven l-19, k ä n n e t e c k n a t av att stålet inte innehåller mer än max 0.15 % S, företrädesvis max 0.08 % S.
21. Föremål enligt något av kraven 4-20, k ä n n e t e c k n a t av att det efier härdning från en austenitiseringstemperatur inom temperaturområdet 1000- 1l50°C och anlöpning vid en temperatur inom temperaturintervallet mellan 590 - 640°C, 2 x 2 h, har en hårdhet av 48-53 HRC.
22. Föremål enligt något av kraven 4-20, k ä n n e t e c k n at av att det efter härdning från en austenitiseringstemperatur inom temperaturområdet 1000 - 1l50°C och anlöpning vid en temperatur inom temperaturintervallet mellan 540 - 6l0°C, 2 x 2 h, har en hårdhet av 54-58 HRC.
23. Föremål enligt något av kraven 4-20, k ä n n e t e c k n a t av att det efier härdning från en austenitiseringstemperatur inom temperaturområdet 1050 - 1l50°C och anlöpning vid en temperatur inom temperaturintervallet mellan 540 - 580°C, 2 x 2 h, har en hårdhet av 58-60 HRC.
SE0101438A 2001-04-25 2001-04-25 Föremål av stål SE518958C2 (sv)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0101438A SE518958C2 (sv) 2001-04-25 2001-04-25 Föremål av stål
US10/473,230 US20040103959A1 (en) 2001-04-25 2002-04-11 Steel article
ES02720733T ES2242012T3 (es) 2001-04-25 2002-04-11 Articulo de acero.
EP02720733A EP1381702B1 (en) 2001-04-25 2002-04-11 Steel article
PCT/SE2002/000714 WO2002086177A1 (en) 2001-04-25 2002-04-11 Steel article
CNB028087925A CN1271233C (zh) 2001-04-25 2002-04-11 钢制品
KR1020037013967A KR100903714B1 (ko) 2001-04-25 2002-04-11 강철 제품
DE60204449T DE60204449T2 (de) 2001-04-25 2002-04-11 Stahlgegenstand
AT02720733T ATE296903T1 (de) 2001-04-25 2002-04-11 Stahlgegenstand
JP2002583689A JP4242157B2 (ja) 2001-04-25 2002-04-11 スチール製品
TW91107285A TW574382B (en) 2001-04-25 2002-04-11 Steel article
BRPI0209069-4A BR0209069B1 (pt) 2001-04-25 2002-04-11 artigo de aço resistente ao desgaste produzido por aspersão.
US11/441,085 US7563333B2 (en) 2001-04-25 2006-05-26 Process for producing steel article

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0101438A SE518958C2 (sv) 2001-04-25 2001-04-25 Föremål av stål

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0101438D0 SE0101438D0 (sv) 2001-04-25
SE0101438L SE0101438L (sv) 2002-10-26
SE518958C2 true SE518958C2 (sv) 2002-12-10

Family

ID=20283865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0101438A SE518958C2 (sv) 2001-04-25 2001-04-25 Föremål av stål

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040103959A1 (sv)
SE (1) SE518958C2 (sv)
TW (1) TW574382B (sv)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500728B8 (de) * 2005-02-21 2007-02-15 Boehler Edelstahl Schneidwerkzeug
US20090180917A1 (en) * 2007-06-21 2009-07-16 Chih-Ching Hsieh High strength alloy
DE102013213752B4 (de) * 2013-07-15 2017-01-05 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs für die Bearbeitung von Blechen sowie Werkzeug
EP2933345A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-21 Uddeholms AB Cold work tool steel
US20210262050A1 (en) * 2018-08-31 2021-08-26 Höganäs Ab (Publ) Modified high speed steel particle, powder metallurgy method using the same, and sintered part obtained therefrom
CN114086070A (zh) * 2021-11-22 2022-02-25 河南科技大学 一种耐磨合金及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2405749A1 (fr) * 1977-10-14 1979-05-11 Thome Cromback Acieries Nouveaux corps broyants forges, notamment boulets de broyage, et leur procede de fabrication
EP0562114B1 (en) * 1991-09-12 1998-11-04 Kawasaki Steel Corporation Material of outer layer of roll for rolling and compound roll manufactured by centrifugal casting
WO1994022606A1 (en) * 1993-03-31 1994-10-13 Hitachi Metals, Ltd. Wear- and seizure-resistant roll for hot rolling
US5900560A (en) * 1995-11-08 1999-05-04 Crucible Materials Corporation Corrosion resistant, high vanadium, powder metallurgy tool steel articles with improved metal to metal wear resistance and method for producing the same
SE511700C2 (sv) * 1998-03-23 1999-11-08 Uddeholm Tooling Ab Stålmaterial för kallarbetsverktyg framställt på icke pulvermetallurgiskt sätt samt detta sätt
US6511554B1 (en) * 2001-07-05 2003-01-28 Yutaka Kawano Stainless spheroidal carbide cast iron material

Also Published As

Publication number Publication date
TW574382B (en) 2004-02-01
SE0101438D0 (sv) 2001-04-25
SE0101438L (sv) 2002-10-26
US20040103959A1 (en) 2004-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6422010B1 (en) Manufacturing of Nitinol parts and forms
KR101360922B1 (ko) 냉간 가공 강 및 냉간 가공 공구
TW201029776A (en) Steel material and a method for its manufacture
KR101010505B1 (ko) 강 및 상기 강으로 제조된 플라스틱 재료용 금형 공구
SE519278C2 (sv) Kallarbetsstål
US20060231172A1 (en) Steel article
SE511700C2 (sv) Stålmaterial för kallarbetsverktyg framställt på icke pulvermetallurgiskt sätt samt detta sätt
SE512970C2 (sv) Stål, användning av stålet, av stålet framställd produkt samt sätt att tillverka stålet
SE518958C2 (sv) Föremål av stål
JP5032727B2 (ja) 鋼材料、その用途とその製造
SE514226C2 (sv) Kallarbetsverktyg av stål, dess användning och tillverkning
SE518678C2 (sv) Föremål av stål
WO2003069009A1 (en) Steel material containing carbides and use of the material
SE529820C2 (sv)
KR102356521B1 (ko) 균일한 강 합금 및 공구
CN109790604A (zh) 冷锻用钢及其制造方法
AT407646B (de) Bauteil aus einem verschleissfesten, schmelzmetallurgisch hergestellten werkstoff
AU2002235078A1 (en) Steel article
SE525269C2 (sv) Stål och av stålet framställt plastformningsverktyg

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed