SE529041C2

SE529041C2 - Use of a powder metallurgically made steel

Info

Publication number: SE529041C2
Application number: SE0501827A
Authority: SE
Inventors: Stefan Sundin
Original assignee: Erasteel Kloster Ab
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-04-17
Also published as: EP1917376A4; EP1917376B1; SE0501827L; RU2415961C2; EP1917376A1; CN101243199B; KR20080038130A; JP5225843B2; BRPI0614983A2; RU2008104934A; WO2007021243B1; WO2007021243A1; CN101243199A; KR101333740B1; JP2009504922A; WO2007021243A9

Abstract

A steel that has been manufactured powder metallurgically and that is characterised by having a chemical composition containing, in % by weight, 1.1-2.3 C+N, 0.1-2.0 Si, 0.1-3.0 Mn, max 20 Cr, 5-20 (Mo+W/2), 0-20 Co, where the total contents of niobium and vanadium (Nb + V) is balanced in relation to the ratio between the contents of niobium and vanadium (Nb/V), such that the contents of these elements and the ratio them between lie within an area that is defined by the coordinates A, B, C in the system of coordinates in Fig. 1, where A: [4.0; 0.55], B: [4.0; 4.0], C: [7.0; 0.55], and no more than 1 % in total of Cu, Ni, Sn, Pb, Ti, Zr, and Al, balance iron and unavoidable impurities from the manufacturing of the steel. The invention also relates to tools for hot working or chip removal or cold working, or an advanced machine element manufactured from the steel, as well as a method for the manufacturing of such.

Description

Pl879 2 oundvikliga föroreningar. Ett annat snabbstål, är ASP® 2030 som har den norninella sammansättningen 1,28 C, 4,2 Cr, 5,0 Mo, 6,4 W, 3,1 V, 8,5 Co, rest järn och oundvikliga föroreningar. Ytterligare ett annat snabbstål är ASP® 2060 med den nominella sammansättningen 2.3 C, 4,2 Cr, 7,0 Mo, 6,5 W, 6.5 V, 10,5 Co, rest järn och oundvikliga föroreningar. Samtliga halter avser vikts-%. Pl879 2 unavoidable contaminants. Another high speed steel, is ASP® 2030 which has the normal composition of 1.28 C, 4.2 Cr, 5.0 Mo, 6.4 W, 3.1 V, 8.5 Co, residual iron and unavoidable impurities. Yet another high-speed steel is ASP® 2060 with the nominal composition of 2.3 C, 4.2 Cr, 7.0 Mo, 6.5 W, 6.5 V, 10.5 Co, residual iron and unavoidable impurities. All concentrations refer to% by weight.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN För stål som ska användas för verktyg för spånskärande bearbetning är det önskvärt att förbättra slipbarheten då slipningen är ett tidskrävande moment i tillverkningen av dessa verktyg. Ändamålet med uppfinningen är därför att erbjuda ett nytt stål, företrädesvis ett snabbstål, som uppvisar samma goda egenskaper som de ovan nämnda kända stålen men där slipbarheten hos materialet förbättrats. Mer bestämt skall stålet ha följ ande egenskaper: 0 god slipbarhet i härdat och anlöpt tillstånd, 0 god seghet i härdat och anlöpt tillstånd, 0 god hårdhet i härdat och anlöpt tillstånd, 0 hög sträckgräns, 0 hög utmattningshållfasthet, 0 hög brottgräns, och 0 god nötningsbeständighet.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION For steels to be used for chip cutting tools, it is desirable to improve grindability as grinding is a time consuming step in the manufacture of these tools. The object of the invention is therefore to offer a new steel, preferably a high-speed steel, which exhibits the same good properties as the above-mentioned known steels but where the grindability of the material has been improved. More specifically, the steel should have the following properties: 0 good abrasion resistance in hardened and tempered state, 0 good toughness in hardened and tempered state, 0 good hardness in hardened and tempered state, 0 high yield strength, 0 high fatigue strength, 0 high yield strength, and 0 good abrasion resistance.

Dessa och andra villkor kan uppfyllas med ett stål som framställts pulvermetallurgiskt vilket kännetecknas av att det har en kemiska sammansättning i vikts-% som innehåller 1.1-2.3 C+N, 0.1 - 2,0 Si, 0.1 - 3,0 Mn, max 20 Cr, 5 - 20 (Mo+W/2), 0-20 Co, där det sammanlagda innehållet av niob och vanadin (N b + W balanseras i förhållande till förhållande mellan halten av niob och vanadin (Nb/V) så att innehållet av dessa element samt förhållandet mellan dem ligger inom ett område som begränsas av koordinaterna A, B, C i koordinatsystemet i ﬁgur 1, där A: [4.0; 0.55], B: [4.0; 4.0], C: [7.0; 0.55], samt totalt max 1% av någon av Cu, Ni, Sn, Pb, Ti, Zr, och Al, rest järn och oundvikliga föroreningar härrörande från stålets tillverkning.These and other conditions can be met with a steel produced powder metallurgically which is characterized by having a chemical composition in% by weight containing 1.1-2.3 C + N, 0.1 - 2.0 Si, 0.1 - 3.0 Mn, max 20 Cr, 5 - 20 (Mo + W / 2), 0-20 Co, where the total content of niobium and vanadium (N b + W is balanced in relation to the ratio between the content of niobium and vanadium (Nb / V) so that the content of these elements and the relationship between them is within a range bounded by the coordinates A, B, C of the coordinate system in Figure 1, where A: [4.0; 0.55], B: [4.0; 4.0], C: [7.0; 0.55] , and a total of a maximum of 1% of any of Cu, Ni, Sn, Pb, Ti, Zr, and Al, residual iron and unavoidable impurities arising from steel production.

KORT F IGURBESKRIVNING Uppﬁnningen kommer att beskrivas utförligare i den följande redovisningen av utförda försök och med hänvisning till bifogade rimingsﬁgurer, av vilka: 10 15 20 25 30 35 041 P1879 3 Fig 1 visar förhållandet mellan å ena sidan den sammanlagda halten av Nb och V (Nb+V) och å andra sidan förhållandet mellan halterna av Nb och V (Nb/V) för det uppﬁnningsenliga stålet i form av ett koordinatsystem, Fig. 2 visar ett diagram över MX-karbidstorleken som funktion av volymsandelen MX-karbider Fig. 3 visar ett diagram över MóX-karbidstorleken som funktion av volymsandelen MóX-karbider Fig. 4 visar ett diagram över spridningen i karbidstorlek mellan olika värmebehandlingar och Nb/V-íörhållande Fig. 5 visar ett diagram över atomplanens avstånd (eng. lattice spacing) i planet dmd; :tör dg 1 UMX- och d(331).0_5Å MóX-karbidema i beroende av Nb/V-törhållandet.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail in the following description of the experiments performed and with reference to the accompanying rhyming diagrams, of which: Fig. 1 shows the relationship between, on the one hand, the total content of Nb and V ( Nb + V) and on the other hand the ratio between the contents of Nb and V (Nb / V) for the recoverable steel in the form of a coordinate system, Fig. 2 shows a diagram of the MX carbide size as a function of the volume fraction MX carbides Fig. 3 shows a diagram of the MóX carbide size as a function of the volume fraction MóX carbides Fig. 4 shows a diagram of the distribution in carbide size between different heat treatments and Nb / V ratio Fig. 5 shows a diagram of the atomic plane spacing in the plane dmd; : dry dg 1 UMX and d (331) .0_5Å MóX carbides depending on the Nb / V drying ratio.

Fig. 6 visar ett foto på mikrostruktirren hos det uppﬁnningsenliga stålet F eﬂzer värmebehandling nr 6.Fig. 6 shows a photograph of the microstructure rig of the heat-resistant steel F ezer heat treatment no. 6.

Fig. 7 visar ett diagram över slipbarheten, G-ratio, som funktion av MX- karbidstorleken.Fig. 7 shows a diagram of the grindability, G-ratio, as a function of the MX carbide size.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Utan att binda uppfinningen vid någon speciell teori skall de olika legeringsämnenas och de olika strukturbeståndsdelamas betydelse för att den önskade egenskapsproﬁlen skall kunna uppnås närmare förklaras. Beträffande procenthalter avses alltid vikts-% då det gäller legeringshalter och volym-% då det är fråga om strukturbeståndsdelar, om ej annat sägs.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Without limiting the invention to any particular theory, the significance of the various alloying elements and the various structural components in order to achieve the desired property profile will be explained in more detail. Regarding percentages, it always refers to weight% in the case of alloy contents and volume% in the case of structural components, unless otherwise stated.

Kol skall tillsammans med kväve förekomma i en halt av minst 1.1 % och högst 2.3 %, företrädesvis minst 1.3 % och högst 1.9 %, nominellt 1.75 % för att löst i martensiten ge materialet en för ändamålet lämplig hårdhet i härdat och anlöpt tillstånd. Vidare skall kol i kombination med niob och vanadin bidra till att en adekvat mängd primärt utskiljda MX-karbider, -nitrider, -karbonitrider av typ (Nb,V)X, samt i kombination med volfram, molybden och krom bidra till att en adekvat mängd primärt utskiljda MßX-karbider, -nitrider, -karbonitrider erhålles i grundmassan. Dessa karbider syftar till att ge materialet dess efterstävade nötningsbeständighet. Vidare bidrar de till att ge stålet en ﬁnkorning struktur då karbidema kan fungera som begränsande av korntill- växten. För enkelhets skull omnämns dessa hårdfaspartiklar såsom karbider i den fortsatta beskrivningen men det skall förstås att i den mån stålet innehåller kväve avses med benämningen karbider även nítﬁder och/eller karbonitrider. 10 20 25 30 35 cm c, v: c: -rs »__-à Pl879 4 Normalt uppgår kvävehalten till max 0.1 %, men genom den pulvennetallurgiska tillverkningstekniken är det möjligt att lösa in betydligt högre halter av kväve. En variant av stålet kännetecknas därför av att stålet innehåller en hög halt kväve, max 2.3 %, vilket kan åstadkommas genom fastfasnitrering av framställt pulver. Härigenom kan kvävet ersätta kol i de hårdänmen som skall ingå i stålet i det färdiga verktyget. Lägre halter än 1.1 % av kol + kväve ger inte tillräcklig hårdhet och slitstyrka, medan högre halter än 2.3 % kan medföra sprödhetsproblem.Carbon together with nitrogen must be present in a content of at least 1.1% and at most 2.3%, preferably at least 1.3% and at most 1.9%, nominally 1.75% in order to give the material dissolved in the martensite a suitable hardness in the hardened and tempered state. Furthermore, carbon in combination with niobium and vanadium shall contribute to an adequate amount of primarily precipitated MX carbides, nitrides, carbonitrides of type (Nb, V) X, and in combination with tungsten, molybdenum and chromium shall contribute to an adequate amount of primarily precipitated MßX carbides, nitrides, carbonitrides are obtained in the matrix. These carbides aim to give the material its desired abrasion resistance. Furthermore, they help to give the steel a grain structure as the carbides can act as a limiter of the grain growth. For the sake of simplicity, these hard phase particles are mentioned as carbides in the following description, but it should be understood that to the extent that the steel contains nitrogen, the term carbides also refers to nitrides and / or carbonitrides. 10 20 25 30 35 cm c, v: c: -rs »__- à Pl879 4 Normally the nitrogen content amounts to a maximum of 0.1%, but through the powder metallurgical manufacturing technique it is possible to dissolve significantly higher levels of nitrogen. A variant of the steel is therefore characterized in that the steel contains a high content of nitrogen, max. 2.3%, which can be achieved by solid phase nitriding of produced powder. In this way, the nitrogen can replace carbon in the hard ends that are to be included in the steel in the finished tool. Levels lower than 1.1% of carbon + nitrogen do not provide sufficient hardness and wear resistance, while levels higher than 2.3% can cause brittleness problems.

Kisel ﬁnns i en halt av minst 0.1 % och kan i en kisellegerad variant förekomma i halter upp till ca 2 %, men norrnalt innehåller stålet inte mer än 1 % kisel och nominellt ca 0.6 % kisel.Silicon is present in a content of at least 0.1% and can in a silicon alloy variant occur in contents up to about 2%, but in the north the steel does not contain more than 1% silicon and nominally about 0.6% silicon.

Mangan kan också förekomma i första hand som en restprodukt från den smältmetallur- giska processtekniken, där mangan har betydelse för att på känt sätt oskadliggöra svavelföroreningar genom att bilda mangansulﬁder. Den maximala manganhalten i stålet är 3,0 %, företrädesvis max 0,5 % och norninellt ca 0.3 % mangan.Manganese can also occur primarily as a residual product from the molten metallurgical process technology, where manganese is important for rendering sulfur pollutants harmless in a known way by forming manganese salts. The maximum manganese content in the steel is 3.0%, preferably a maximum of 0.5% and normally about 0.3% manganese.

Som rest från stålets tillverkning kan svavel förekomma i stålet i halter upp till 800 ppm utan att stålets mekaniska egenskaper påverkas. Som avsiktligt tillsatt legeringselement kan svavel, upp till max 1%, bidra till ökad skärbarhet och ökad bearbetningsbarhet. Även fosfor förekommer i stålet som rest från stålets tillverkning i halter upp till 800 ppm utan att stålets mekaniska egenskaper påverkas.As a residue from the steel's production, sulfur can be present in the steel at levels up to 800 ppm without affecting the steel's mechanical properties. As a deliberately added alloying element, sulfur, up to a maximum of 1%, can contribute to increased machinability and increased machinability. Phosphorus is also present in the steel as a residue from the steel's production at levels up to 800 ppm without affecting the steel's mechanical properties.

Krom skall förekomma i stålet i en halt av lägst 3 %, företrädesvis lägst 3,5 %, för att löst i stålets grundmassa medverka till att stålet får tillräcklig hårdhet och seghet efter härdning och anlöpning. Krom kan även bidra till stålets nötningsbeständighet genom att ingå i primärt utskiljda hårdfaspartiklar, huvudsakligen MóX-karbider. Även andra primärt utskiljda karbider innehåll krom, dock inte i samma utsträckning. För mycket krom medför dock en risk för restaustenit, som kan vara svår att ombilda. Genom djupkylning av materialet kan restaustenithalten elimineras eller åtminstone minimeras.Chromium must be present in the steel at a content of at least 3%, preferably at least 3.5%, in order for the loose matrix in the steel to contribute to the steel having sufficient hardness and toughness after hardening and tempering. Chromium can also contribute to the wear resistance of steel by being included in primarily precipitated hard-phase particles, mainly MóX carbides. Other primarily precipitated carbides also contain chromium, although not to the same extent. Too much chromium, however, carries a risk of residual austenite, which can be difficult to reshape. By deep cooling the material, the residual austenite content can be eliminated or at least minimized.

Av denna anledning kan stålet tillåtas en kromhalt uppemot 20 %, men företrädesvis begränsas kromhalten till max 12 %, och än mer föredraget max 5.5 %. En nominell kromhalt är omkring 4 %.For this reason, the steel can be allowed a chromium content of up to 20%, but preferably the chromium content is limited to a maximum of 12%, and even more preferably a maximum of 5.5%. A nominal chromium content is about 4%.

Molybden och volfram bidrar likt krom till att stålets grundmassa får tillräcklig hårdhet och seghet efter härdning och anlöpning. Molybden och volfram kan även ingå i primärt 10 15 20 25 30 35 Pl879 5 utskilj da karbider av typen MgX-karbider och bidrar som sådana till stålets nötnings- beständighet. Även andra primärt utskiljda karbider innehåller molybden och volfram, dock inte i samma utsträckning. Gränserna väljs för att genom anpassning till övriga legeringselement ge lämpliga egenskaper. I princip kan molybden och volfram helt eller delvis ersätta varandra, vilket innebär att volﬁam kan ersättas av halva mängden molybden eller molybden ersättas av dubbla mängden volfram. Erfarenhetsmässigt vet man emellertid att ungefär lika delar molybden och volfram är att föredra eftersom detta ger vissa tillverkningstekrríska, mer bestämt värmebehandlirrgstelcrriska, fördelar. Den totala halten molybden + volfram skall ligga i intervallet 5 till 20 %, mer föredraget max 15 %. Den nominella halten av molybden är 4.6 % och av volfram 6.1 %.Like chromium, molybdenum and tungsten contribute to the steel's matrix having sufficient hardness and toughness after hardening and tempering. Molybdenum and tungsten can also be included in primarily precipitated carbides of the MgX carbides type and as such contribute to the abrasion resistance of the steel. Other primarily precipitated carbides also contain molybdenum and tungsten, but not to the same extent. The limits are chosen to give suitable properties by adapting to other alloying elements. In principle, molybdenum and tungsten can completely or partially replace each other, which means that volume can be replaced by half the amount of molybdenum or molybdenum can be replaced by double the amount of tungsten. From experience, however, it is known that approximately equal parts of molybdenum and tungsten are preferred because this provides certain manufacturing-specific, more particularly heat-treating-optical, advantages. The total content of molybdenum + tungsten should be in the range 5 to 20%, more preferably a maximum of 15%. The nominal content of molybdenum is 4.6% and of tungsten 6.1%.

Kobolts eventuella förekomst i stålet bestäms av den avsedda användningen av stålet.The possible presence of cobalt in the steel is determined by the intended use of the steel.

För applikationer där stålet normalt används vid rumstemperatur eller inte uppvärms till särskilt högra temperaturer under användningen bör stålet inte innehålla avsiktligt till- satt kobolt, eftersom kobolt minskar stålets seghet. Om stålet skall användas för spån- skärande verktyg, där varrnhårdheten kommer i förgrunden, är det däremot lämpligt att det irmehåller betydande mängde kobolt, som då kan tillåtas förekomma i en halt upp till 20%. En lämplig kobolthalt för att uppnå önskad varmhårdhet är i intervallet 7 till 14 %.For applications where the steel is normally used at room temperature or is not heated to particularly high temperatures during use, the steel should not contain intentionally added cobalt, as cobalt reduces the steel's toughness. If the steel is to be used for chip-cutting tools, where the varnish hardness comes to the fore, it is appropriate, however, that it contains a significant amount of cobalt, which can then be allowed to occur in a content of up to 20%. A suitable cobalt content to achieve the desired heat hardness is in the range 7 to 14%.

Niob är ett element som spelar en viktig roll för stålet enligt uppﬁnningen. Det är sedan tidigare känt att mindre tillsatser av niob, upp till 1%, kan bidra till att hålla nere karbid- storleken vilket bl.a. är positivt för materialets seghet och hårdhet. Enligt tidigare kända resonemang kan niob ersätta vanadin. Dock påverkas nötníngsbeständigheten och materialet blir också svårt att slipa, i synnerhet om stålet innehåller niob och/eller vanadin i halter på omkring 4 % eller däröver.Niobium is an element that plays an important role for the steel according to the invention. It is already known that smaller additions of niobium, up to 1%, can help keep the carbide size down, which i.a. is positive for the toughness and hardness of the material. According to previously known reasoning, niobium can replace vanadium. However, abrasion resistance is affected and the material also becomes difficult to grind, especially if the steel contains niobium and / or vanadium in concentrations of about 4% or more.

Vad som inte tidigare varit känt, åtminstone så vitt sökanden känner till, är att det råder ett samband mellan å ena sidan den sammanlagda halten av vanadin och niob och å andra sidan förhållandet mellan halten av vanadin och niob, där stålet trots ett högt innehåll av dessa karbidbildare ändå är överraskande lätt att slipa. Detta samband utgör grunden för uppﬁnningstanken och har uppdagats för sökanden genom omfattande försök vilka redovisas längre fram. Enligt uppﬁnningstanken skall å ena sidan det sammanlagda innehållet av niob och vanadin balanseras i förhållande till å andra sidan förhållande mellan halten av niob och vanadin (N b/V ) så att innehållet av dessa element samt förhållandet mellan dem ligger inom ett område som begränsas av koordinaterna A, B, C i koordinatsystemet i figur 1. Mer föredraget balanseras det sammanlagda 20 25 041 P1879 6 innehållet av dessa element (Nb+V) samt förhållandet mellan dem (Nb/V) inom ett område som begränsas av koordinaterna D, E, F och än mer föredraget inom ett område som begränsas av kooordinatema G, H, I där: [(Nb+V); (Nb/Vﬂ A: [4.0; 0.55] B: [4.0; 4.0] C: [7.0; 0.55] D: [4.25; 0.55] E: [4.25; 3.5] F: [6.7; 0.55] G: [4.5; 0.55] H: [4.5; 3.0] I: [6.4; 0.55] Inom ramen för uppﬁnningstanken har det visat sig att trots ett högt legeringsinnehåll av niob och vanadin, kan storleken på i första hand h/Dí-karbiderna begränsas vilket bidrar till den förbättrade slipbarheten.What has not been known before, at least as far as the applicant is aware, is that there is a link between, on the one hand, the total content of vanadium and niobium and, on the other hand, the ratio of the content of vanadium and niobium, where the steel, despite a high content of these carbide formers are still surprisingly easy to grind. This connection forms the basis for the idea of discovery and has been discovered for the applicant through extensive experiments which are reported later. According to the inventive concept, on the one hand, the total content of niobium and vanadium should be balanced in relation to, on the other hand, the ratio between the content of niobium and vanadium (N b / V) so that the content of these elements and the ratio between them is within a range limited by the coordinates A, B, C in the coordinate system in Figure 1. More preferably, the total content of these elements (Nb + V) and the ratio between them (Nb / V) are balanced within an area bounded by the coordinates D, E , F and even more preferably within a range limited by the coordinates G, H, I where: [(Nb + V); (Nb / V ﬂ A: [4.0; 0.55] B: [4.0; 4.0] C: [7.0; 0.55] D: [4.25; 0.55] E: [4.25; 3.5] F: [6.7; 0.55] G: [4.5 ; 0.55] H: [4.5; 3.0] I: [6.4; 0.55] Within the framework of the invention, it has been shown that despite a high alloy content of niobium and vanadium, the size of primarily h / Dí-carbides can be limited, which contributes to the improved abrasiveness.

Vidare har det visat sig att för ett uppﬁnningsenligt stål fås mindre tillväxt av MX- karbiderna vid de olika varmoperationer som stålet genomgår under tillverkningen, ex.vis, HIPning, smide, valsning, ju högre förhållande av Nb/V som stålet har.Furthermore, it has been shown that for a recoverable steel, less growth of the MX carbides is obtained in the various heating operations that the steel undergoes during production, eg, HIP, forging, rolling, the higher the ratio of Nb / V that the steel has.

Vid undersökningen framkom också att det ﬁnnas ett samband mellan storleken av de bildade karbidema och det totala innehållet av dessa i stålet där storleken hos karbiderna ökar ju högre karbidinnehåll stålet har. Detta samband gäller för både M6X- och MX- karbidema. Vidare har undersökningen visat att vid fasta volymsandelar och process- parametrar är MóX-karbidema större än MX-karbiderna. Detta innebär att om man önskar erhålla ett stål med en given största storlek hos karbidema kan legeringssamman- sättningen balanserad för att ge stålet ett innehåll av MX-karbider som är mellan 1.5 och 2 gånger så stort som innehållet av MgX-karbider.The investigation also revealed that there is a connection between the size of the carbides formed and the total content of these in the steel, where the size of the carbides increases the higher the carbide content of the steel. This relationship applies to both the M6X and MX carbides. Furthermore, the study has shown that at fixed volume proportions and process parameters, the MóX carbides are larger than the MX carbides. This means that if it is desired to obtain a steel with a given largest size of the carbides, the alloy composition can be balanced to give the steel a content of MX carbides which is between 1.5 and 2 times as large as the content of MgX carbides.

Vad som ytterligare överraskande visat sig är att stål som legerats med niob uppvisar ett kraftigare samband mellan ökningen av storleken hos MX-karbiderna och innehåller av MX-karbider än stål utan niobtillsats. Detta resultat indikerar att en niobtillsats endast är fördelakti g upp till ett visst maximalt innehåll av h/Dí-karbider, men inte därutöver. 10 20 25 30 529 041 P1879 7 Enligt uppfmningstanken kan således ett stål som uppfyller de för snabbstål högt ställda krav på seghet och hårdhet i kombination med hög sträckgräris, hög utmattningshåll- fasthet, hög brottgräns och relativt god nötningsbeständighet och dessutom uppvisar förbättrade slipningsegenskaper erhållas. Detta uppnås om stålet ges en sammansättning enligt föreliggande patentkrav 1 där sammansättningen balanserats med avseende på den totala halten av niob och vanadin i kombination med ett visst ßrhållande mellan niob och vanadín. Den totala halten av niob och vanadín skall därför uppfylla villkoret 4.0 5 Nb + V 5 7.0, företrädesvis 4.25 5 Nb + V 5 6.7 och än mer föredraget 4.5 5 Nb + V S 6.4 samtidigt som förhållandet mellan niob och vanadín skall uppfylla villkoret 0.55 5 Nb/V 5 4.0, företrädesvis 0.55 5 Nb/V 5 3.5 och än mer föredraget 0.55 5 Nb/V S 3.0. Utöver detta skall stålet ha ett innehåll av MX-karbider av max 15 vol-%, företrädesvis max 13 vol-% och än mer föredraget max 11 vol-% där åtminstone 80%, företrädesvis 90% och än mer föredraget minst 95% av MX-karbidema har en karbid- storlek i karbidens längsta utsträckning av max 3 um, företrädesvis max 2.2 um och än mer föredraget max 1.8 um. Stålets sammansättning bör också balanseras med avseende på de MßX-karbidbildande elementen krom, molybden och volﬁam så att stålets innehåll av MóX-karbider uppgår till max 15 vol-%, företrädesvis max 13 vol-% och än mer föredraget max 12 vol-% där åtminstone 80%, företrädesvis 90% och än mer föredraget minst 95% av MóX-karbidema har en karbidstorlek i karbidens längsta utsträckning av max 4 um, företrädesvis max 3 um och än mer föredraget max 2.5 um.What has turned out to be even more surprising is that steel alloyed with niobium shows a stronger connection between the increase in the size of the MX carbides and contains MX carbides than steel without niobium additive. This result indicates that a niobium additive is only beneficial up to a certain maximum content of h / Dí carbides, but not in addition. 10 20 25 30 529 041 P1879 7 According to the inventive idea, a steel which thus meets the high demands for high speed steel for toughness and hardness in combination with high tensile strength, high fatigue strength, high breaking limit and relatively good abrasion resistance and also exhibits improved grinding properties can be obtained. This is achieved if the steel is given a composition according to the present claim 1 where the composition is balanced with respect to the total content of niobium and vanadium in combination with a certain ratio between niobium and vanadium. The total content of niobium and vanadium should therefore meet the condition 4.0 5 Nb + V 5 7.0, preferably 4.25 5 Nb + V 5 6.7 and even more preferably 4.5 5 Nb + VS 6.4 while the ratio between niobium and vanadium should meet the condition 0.55 5 Nb / V 5 4.0, preferably 0.55 5 Nb / V 5 3.5 and even more preferably 0.55 5 Nb / VS 3.0. In addition to this, the steel should have a MX carbide content of max 15 vol%, preferably max 13 vol% and even more preferably max 11 vol% where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of MX The carbides have a carbide size to the longest extent of the carbide of a maximum of 3 μm, preferably a maximum of 2.2 μm and even more preferably a maximum of 1.8 μm. The composition of the steel should also be balanced with respect to the MßX carbide-forming elements chromium, molybdenum and vol ﬁ am so that the steel's content of MóX carbides amounts to a maximum of 15 vol%, preferably a maximum of 13 vol% and even more preferably a maximum of 12 vol% where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of the MóX carbides have a carbide size to the longest extent of the carbide of max 4 μm, preferably max 3 μm and even more preferably max 2.5 μm.

Stålet enligt uppfinningen bör för övrigt inte innehålla några ytterligare, avsiktligt tillsatta legeringsärnnen. Koppar, nickel, tenn och bly samt karbidbildare såsom titan, zirkonium och aluminium kan tillåtas i en sammanlagd halt av max 1 %. Förutom dessa och ovan nämnda element innehåller stålet inga andra element än oundvikliga föroreningar samt andra restprodiikter från stålets smältmetallurgiska behandling.Incidentally, the steel according to the invention should not contain any additional, intentionally added alloy blanks. Copper, nickel, tin and lead as well as carbide formers such as titanium, zirconium and aluminum can be allowed in a total content of max. 1%. Apart from these and the above-mentioned elements, the steel contains no elements other than unavoidable impurities and other residual products from the steel's molten metallurgical treatment.

FÖRSÖK I LABORATORIESKALA Sammanlagt nio försöksmaterial framställdes. De kemiska sammansättningarna hos dessa material framgår av tabell 1 nedan. 529 04-1 Pl879 8 Tabell I: Kemisk sammansättning i vikts-% för de undersökta stålen; rest järn och ﬁårorenin ar i normala halter Stål C Si Mn Cr Mo W Co V Nb Nb/V A 1.74 0.60 0.31 3.95 4.07 4.15 10.5 3.97 1.87 0.47 B 1.85 0.62 0.39 4.23 5.05 7.18 12.0 3.50 1.67 0.48 C l.77 0.56 0.29 3.94 4.99 5.09 0.63 3.94 1.96 0.50 D 1.86 0.63 0.40 4.20 7.02 7.14 12.0 3.25 1.74 0.54 E 1.98 0.41 0.28 2.98 2.99 1.14 7.80 4.08 2.63 0.64 F 1.73 0.62 0.39 4.20 6.99 7.00 11.9 2.63 1.98 0.75 G 1.92 0.41 0.3 0 4.28 1.00 3 .24 8.33 3 .76 3 .25 0.86 H 1.28 0.6 0.3 4 5 6.4 8.5 3.1 - 0 I 2.30 0.6 0.3 4.2 7.0 6.5 10.5 6.5 - 0 Av stålen framställdes pulver genom gasatomisering. Respektive stålpulver konsoliderades genom hetisostatisk snabbkompakteríng, så kallad fast HIP/QIH, i små provkapslar ovanpå större produktionskapslar. Från de små provkapslarna togs prover vilka värmebehandlades på ett ﬂertal sätti syfte att simulera typiska produktionsiörhållanden, enligt tabell 2 nedan: Tabell 2: Värmebehandling för att simulera typiska produktionsiörhållanden i ASP- rocessen Värmebehandling Temperatur (°C ), uppehållstid (h) 0 1150/2h 1 1150/2h + 1l00/l2h 2 l150/2h + 1130/3h 3 l150/2h + 1130/6h 4 1150/2h+ 1130/12h 5 l150/2h + 1150/3h 6 1l50/2h + 1100/l2h + 1130/6h +1l50/3h Karbidinnehåll och karbidstorlek De undersökta stålens innehåll av MX-karbider samt storleken på dessa varierar beroende av vilket värmebehandlirigsfórfarande enligt tabell 2 ovan som stålet genomgått. Detta framgår av tabell 3 nedan.EXPERIMENTS IN LABORATORY SCALE A total of nine experimental materials were produced. The chemical compositions of these materials are shown in Table 1 below. 529 04-1 Pl879 8 Table I: Chemical composition in% by weight of the tested steels; residual iron and oren oars in normal concentrations Steel C Si Mn Cr Mo W Co V Nb Nb / VA 1.74 0.60 0.31 3.95 4.07 4.15 10.5 3.97 1.87 0.47 B 1.85 0.62 0.39 4.23 5.05 7.18 12.0 3.50 1.67 0.48 C l.77 0.56 0.29 3.94 4.99 5.09 0.63 3.94 1.96 0.50 D 1.86 0.63 0.40 4.20 7.02 7.14 12.0 3.25 1.74 0.54 E 1.98 0.41 0.28 2.98 2.99 1.14 7.80 4.08 2.63 0.64 F 1.73 0.62 0.39 4.20 6.99 7.00 11.9 2.63 1.98 0.75 G 1.92 0.41 0.3 0 4.28 1.00 3 .24 8.33 3 .76 3 .25 0.86 H 1.28 0.6 0.3 4 5 6.4 8.5 3.1 - 0 I 2.30 0.6 0.3 4.2 7.0 6.5 10.5 6.5 - 0 Powder was produced from the steels by gas atomization. The respective steel powders were consolidated by hetisostatic rapid compaction, so-called solid HIP / QIH, in small sample capsules on top of larger production capsules. Samples were taken from the small sample capsules which were heat treated in a number of ways for the purpose of simulating typical production conditions, according to Table 2 below: Table 2: Heat treatment to simulate typical production conditions in the ASP process Heat treatment Temperature (° C), residence time (h) 0 1150 / 2h 1 1150 / 2h + 1l00 / l2h 2 l150 / 2h + 1130 / 3h 3 l150 / 2h + 1130 / 6h 4 1150 / 2h + 1130 / 12h 5 l150 / 2h + 1150 / 3h 6 1l50 / 2h + 1100 / l2h + 1130 / 6h + 1l50 / 3h Carbide content and carbide size The content of MX carbides examined and the size of these vary depending on the heat treatment process according to Table 2 above that the steel has undergone. This is shown in Table 3 below.

P1879 ššïšš9 041 Tabell 3, Stålets innehåll av MX-karbíder, storleken på dessa i beroende av värmebehandlings-fórfarande Värme- Medel- Medel- Volym-% Medel- Medel- Volym-% behandling storlek, storlek, 100 MX storlek, storlek, 100 MX samtliga* största” samtliga* största” Stål A Stål B 0 0.51 1.07 7.1 0.48 0.95 4.7 1 0.58 1.28 7.9 0.55 1.13 6.4 2 0.54 1.19 7.1 0.49 0.98 6.2 3 0.61 1.37 8.7 0.59 1.22 7.4 4 0.62 1.43 9.8 - - - 5 0.55 1.18 7.6 0.57 1.16 7.6 6 0.68 1.60 10.4 0.70 1.47 9.2 Stål C Stål D 0 0.56 1.18 7.7 0.47 0.93 5.6 1 0.53 1.18 7.6 0.55 1.09 6.4 2 0.46 0.91 6.0 0.49 0.96 5.8 3 0.53 1.14 8.3 0.57 1.14 6.5 4 0.55 1.30 8.5 0.62 1.28 6.8 5 0.52 1.09 8.1 0.54 1.07 6.5 6 0.62 1.39 10.4 0.69 1.43 8.5 Stål E Stål F 0 0.49 1.10 6.9 0.42 0.78 3.6 1 0.51 1.09 6.9 0.45 0.86 3.7 2 0.48 0.98 6.4 0.42 0.78 3.3 3 0.51 1.04 6.8 0.48 0.95 4.6 4 0.55 1.25 8.7 0.51 1.00 4.7 5 0.49 1.04 7.4 0.46 0.90 4.5 6 0.59 1.28 8.8 0.54 1.07 5.5 Stål G Stål H 0 0.44 0.86 5.2 0.39 1.17 12.6 1 0.52 1.07 6.1 0.68 1.52 14.1 2 0.47 0.91 5.3 0.60 1.30 13.2 3 0.50 1.04 6.4 0.62 1.39 12.0 4 0.52 1.06 6.7 0.69 1.57 14.5 5 0.50 1.01 6.5 0.62 1.38 13.1 6 0.60 1.16 8.4 0.76 1.82 15.9 Stål I 0 0.51 1.03 4.6 1 0.62 1.32 6.2 2 0.53 1.08 4.5 3 0.57 1.16 4.1 4 _ _ _ 5 0.55 1.11 4.4 6 0.74 1.59 6.5 * avser medelkarbidstorleken för samtliga MX-kabider ** avser medelstorleken på de 100 största karbiderna på en yta av ca 20 000 um 10 20 P1879 (fl i* J* I ﬁg. 2 visas ett diagram över MX-karbidstorleken för värmebehandlingstörfarande nr 6.P1879. MX all * largest ”all * largest” Steel A Steel B 0 0.51 1.07 7.1 0.48 0.95 4.7 1 0.58 1.28 7.9 0.55 1.13 6.4 2 0.54 1.19 7.1 0.49 0.98 6.2 3 0.61 1.37 8.7 0.59 1.22 7.4 4 0.62 1.43 9.8 - - - 5 0.55 1.18 7.6 0.57 1.16 7.6 6 0.68 1.60 10.4 0.70 1.47 9.2 Steel C Steel D 0 0.56 1.18 7.7 0.47 0.93 5.6 1 0.53 1.18 7.6 0.55 1.09 6.4 2 0.46 0.91 6.0 0.49 0.96 5.8 3 0.53 1.14 8.3 0.57 1.14 6.5 4 0.55 1.30 8.5 0.62 1.28 6.8 5 0.52 1.09 8.1 0.54 1.07 6.5 6 0.62 1.39 10.4 0.69 1.43 8.5 Steel E Steel F 0 0.49 1.10 6.9 0.42 0.78 3.6 1 0.51 1.09 6.9 0.45 0.86 3.7 2 0.48 0.98 6.4 0.42 0.78 3.3 3 0.51 1.04 6.8 0.48 0.95 4.6 4 0.55 1.25 8.7 0.51 1.00 4.7 5 0.49 1.04 7.4 0.46 0.90 4.5 6 0.59 1.28 8.8 0.54 1.07 5.5 Steel G Steel H 0 0.44 0.86 5.2 0.39 1.17 12.6 1 0.52 1.07 6.1 0. 68 1.52 14.1 2 0.47 0.91 5.3 0.60 1.30 13.2 3 0.50 1.04 6.4 0.62 1.39 12.0 4 0.52 1.06 6.7 0.69 1.57 14.5 5 0.50 1.01 6.5 0.62 1.38 13.1 6 0.60 1.16 8.4 0.76 1.82 15.9 Steel I 0 0.51 1.03 4.6 1 0.62 1.32 6.2 2 0.53 1.08 4.5 3 0.57 1.16 4.1 4 _ _ _ 5 0.55 1.11 4.4 6 0.74 1.59 6.5 * refers to the average carbide size for all MX carbs ** refers to the average size of the 100 largest carbides on an area of about 20,000 um 10 20 P1879 (fl i * J * I ﬁ g. 2 shows a diagram of the MX carbide size for heat treatment process No. 6.

I ﬁguren är stål med niobtillsats markerat med fylld svart ring medan stål utan niob- tillsats är markerat med ofylld ring. Av ﬁguren kan utläsas att storleken hos MX- karbiderna för Nb-innehållande stål är avsevärt mycket mindre än stål utan Nb-tillsats.In ﬁ guren, steel with a niobium additive is marked with a filled black ring, while steel without a niobium additive is marked with an unfilled ring. It can be deduced from the att gure that the size of the MX carbides for Nb-containing steels is considerably smaller than steels without Nb additive.

Motsvarande undersökning avseende de undersökta stålens innehåll av MóX-karbider samt storleken på dessa i beroende av vilket värmebehandlingstörfarande enligt tabell 2 ovan som stålet genomgått framgår av tabell 4 nedan.The corresponding investigation regarding the tested steels' content of MóX carbides and the size of these, depending on the heat treatment procedure according to Table 2 above that the steel has undergone, is shown in Table 4 below.

Det maximala innehållet vid vilket en niobtillsats har en positiv inverkan på MX- karbidstorleken varierar beroende av hålltid och temperatur under processgången, t.ex.The maximum content at which a niobium additive has a positive effect on the MX carbide size varies depending on the holding time and temperature during the process, e.g.

HIPning, valsning och srnidning, vid de temperaturer som är typiska för snabbstål. En slutsats från undersökningen är att tör stål med ett innehåll av MX-karbider av max 15 vol-%, företrädesvis max 13 vol-% och än mer föredraget max 11 vol-% verkar niobtillsatsen vara gynnsam, medan niobtillsatsen tvärtom förefaller resultera i större MX-karbider för stål med större andel MX-karbider.HIPing, rolling and grinding, at the temperatures typical of high speed steel. One conclusion from the study is that dry steel with a content of MX carbides of max 15 vol%, preferably max 13 vol% and even more preferably max 11 vol%, the niobium addition seems to be favorable, while the niobium addition on the contrary seems to result in larger MX carbides for steels with a larger proportion of MX carbides.

Tabell 4, Stålets innehåll av MóX-karbider, storleken på dessa i beroende av värmebehandlings-förfarande Värme- Volym-% Medel- Volym-% Medel- Volym-% Medel- behandling M¿X storlek, 100 M6X storlek, 100 M6X storlek, 100 största” största” Största” StålB StålC StålD 0 5.5 1.28 - - 9.2 1.49 1 7.6 1.75 5.3 1.42 11.7 1.89 2 7.5 1.38 5.6 1.17 10.5 1.61 3 7.2 1.71 4.7 1.37 10.7 1.90 4 - - 5.9 1.52 11.9 2.22 5 5.7 1.56 3.6 1.25 9.3 1.77 6 8.4 2.06 6.8 1.78 10.5 2.24 Stål F Stål H Stål I O 10.9 1.63 - - 7.4 1.43 1 11.1 1.88 6.7 1.52 9.7 1.93 2 11.8 1.70 6.8 1.43 8.5 1.58 3 12.3 1.98 7.1 1.65 8.9 1.81 4 11.7 2.17 - - - - 5 9.9 1.72 6.4 1.51 7.7 1.65 6 11.8 2.24 6.4 1.93 8.2 2.13 I tig. 3 visas ett diagram över MóX-karbidstorleken för värmebehandlingstörfarande nr 6 för stålen i tabell 4. I ﬁguren är stål med niobtillsats markerat med fylld svart ring 10 15 20 25 30 35 C51 ba? '43 CI) .livs ...x Pl879 ll medan stål utan niobtillsats är markerat med ofylld ring. Av figuren kan utläsas att Nb~ tillsatsen inte har någon mätbar inverkan på storleken hos MﬁX-karbiderna.Table 4, The steel's content of MóX carbides, the size of these depending on the heat treatment procedure Heat- Volume-% Average- Volume-% Average- Volume-% Average- treatment M¿X size, 100 M6X size, 100 M6X size, 100 largest “largest” Largest ”SteelB SteelC Steel 0 5.5 1.28 - - 9.2 1.49 1 7.6 1.75 5.3 1.42 11.7 1.89 2 7.5 1.38 5.6 1.17 10.5 1.61 3 7.2 1.71 4.7 1.37 10.7 1.90 4 - - 5.9 1.52 11.9 2.22 5 5.7 1.56 3.6 1.25 9.3 1.77 6 8.4 2.06 6.8 1.78 10.5 2.24 Steel F Steel H Steel IO 10.9 1.63 - - 7.4 1.43 1 11.1 1.88 6.7 1.52 9.7 1.93 2 11.8 1.70 6.8 1.43 8.5 1.58 3 12.3 1.98 7.1 1.65 8.9 1.81 4 11.7 2.17 - - - - 5 9.9 1.72 6.4 1.51 7.7 1.65 6 11.8 2.24 6.4 1.93 8.2 2.13 I tig. 3 shows a diagram of the MóX carbide size for heat treatment process no. 6 for the steels in Table 4. In the stål gure, steel with nine additions is marked with a filled black ring 10 15 20 25 30 35 C51 ba? '43 CI) .livs ... x Pl879 ll while steel without niob addition is marked with unfilled ring. It can be seen from the figure that the Nb addition has no measurable effect on the size of the M ﬁ X carbides.

Vidare har det visat sig att för ett uppﬁnningsenligt stål fås mindre påverkan på MX- karbidstorleken vid de olika varmoperationer som stålet genomgår under tillverkningen, ex.vis, HIPning, smide, valsning, ju högre förhållande av Nb/V som stålet har, vilket framgår av figur 4. l ﬁgur 4 kan ses att varmoperationerna har ringa påverkan på MX- karbidstorleken hos stål med Nb/V -förhållande omkring 0.6 och därutöver.Furthermore, it has been found that for a recoverable steel, there is less influence on the MX carbide size during the various heating operations that the steel undergoes during manufacture, eg, HIPing, forging, rolling, the higher the ratio of Nb / V that the steel has, which appears from figure 4. Figure 4 it can be seen that the heating operations have little effect on the MX carbide size of steel with a Nb / V ratio of around 0.6 and beyond.

I fig. 5 visas ett diagram över atomplanens avstånd (eng. lattice spacing) i planet dm) för MX- och MóX-karbiderna i beroende av Nb/V-förhållandet. För MX-karbiderna uppmättes (11 1)-avståndet och för MóC-karbidema uppmättes (331)-avståndet. Här framgår att niobtillsatsen inte förefaller ha någon inverkan på avstånden mellan atornplanen i MóC-karbiderna, vilket indikerar att en niobtíllsats inte inverkar på M6C~ karbidernas sammansättning. För MX-karbidema förefaller det ﬁnnas ett linjärt samband mellan atomplanens avstånd och ökningen i Nb/V-föhållande, vilket indikerar att niob löser in i MX-karbiderna. Dock avviker stål G, vilket troligtvis beror på att stora MX-karbider (>20 um) bildats i smältan innan granuleringen varför mindre mängd Nb funnits tillgängligt för de MX-karbider som bildats under granuleringen eller därefter.Fig. 5 shows a diagram of the distance of the atomic plane (lattice spacing) in the plane dm) of the MX and MóX carbides depending on the Nb / V ratio. For the MX carbides the distance (11 1) was measured and for the MóC carbides the distance (331) was measured. Here it appears that the niobium addition does not appear to have any effect on the distances between the atomic planes of the MóC carbides, which indicates that a niobium addition does not affect the composition of the M6C carbides. For the MX carbides, there appears to be a linear relationship between the distance of the atomic plane and the increase in the Nb / V ratio, which indicates that niobium dissolves in the MX carbides. However, steel G deviates, which is probably due to the fact that large MX carbides (> 20 μm) were formed in the melt before the granulation, so a smaller amount of Nb was available for the MX carbides formed during or after the granulation.

Mikrostruktur Det uppﬁnningsenliga stålet har en mikrostruktur som i härdat och anlöpt tillstånd består av en en struktur av anlöpt martensit innehållande i martensiten jämnt fördelade MX-karbider och M6X-karbider, erhållbar genom härdning av produkten från en austenitiserings- temperatur mellan 1100 och l250°C, avkylning till rumstemperatur och anlöpning vid 500-600°C. Stålet enligt uppfinningen skall ha ett innehåll av MX-karbider av max 15 vol-%, företrädesvis max 13 vol-% och än mer föredraget max ll vol~% där åtminstone 80%, företrädesvis 90% och än mer föredraget minst 95% av MX-karbiderna har en karbidstorlek i karbidens längsta utsträckning av max 3 um, företrädesvis max 2.2 um och än mer föredraget max 1.8 um. Stålets sammansättning bör också balanseras med avseende på de M6X-karbidbildande elementen krom, molybden och volfram så att stålets innehåll av MóX-karbider uppgår till max 15 vol-%, företrädesvis max 13 vol-% och än mer föredraget max 12 vol-% där åtminstone 80%, företrädesvis 90% och än mer föredraget minst 95% av MóX-karbiderna har en karbidstorlek i karbidens längsta utsträckning av max 4 um, företrädesvis max 3 um och än mer föredraget max 2.5 um. 10 15 20 25 30 35 P1879 12 I ﬁg. 6 visar ett foto på mikrostrukturen hos ett uppfinningsenligt stål av legering F, enligt tabell 2. I figuren ses de jämt fördelade MX-karbidema som svarta/mörkt grå och de lite större MóX-karbidema framträder som vita/ljust grå. Stålet innehåller 5.5 vol-° o MX-karbider med en medelstorlek på 0.5 um där de 100 största MX-karbiderna inom en yta av ca 20 000 um har en medelstorlek på l.l pm, samt 11.8 vol-% MﬁX-karbider med en medelstorlek på 1.2 pm där de 100 största M6X-karbiderna inom en yta av ca 20 000 pm har en medelstorlek på 2.2p.m. De ljusa områdena som omger MX-karbiderna är en effekt från etsningen vilken inte har någon motsvarighet i materialet i verkligheten.Microstructure The recoverable steel has a microstructure which in the hardened and tempered state consists of a structure of tempered martensite containing in the martensite evenly distributed MX carbides and M6X carbides, obtainable by hardening the product from an austenitizing temperature between 1100 and 220 ° C , cooling to room temperature and tempering at 500-600 ° C. The steel according to the invention should have a content of MX carbides of max 15 vol%, preferably max 13 vol% and even more preferably max 11 vol% where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of MX The carbides have a carbide size to the longest extent of the carbide of a maximum of 3 μm, preferably a maximum of 2.2 μm and even more preferably a maximum of 1.8 μm. The composition of the steel should also be balanced with respect to the M6X carbide-forming elements chromium, molybdenum and tungsten so that the steel's content of MóX carbides amounts to a maximum of 15% by volume, preferably a maximum of 13% by volume and even more preferably a maximum of 12% by volume where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of the MóX carbides have a carbide size to the longest extent of the carbide of max 4 μm, preferably max 3 μm and even more preferably max 2.5 μm. 10 15 20 25 30 35 P1879 12 I ﬁ g. 6 shows a photograph of the microstructure of an inventive steel of alloy F, according to Table 2. In the figure, the evenly distributed MX carbides are seen as black / dark gray and the slightly larger MóX carbides appear as white / light gray. The steel contains 5.5 vol- ° o MX carbides with an average size of 0.5 μm where the 100 largest MX carbides within an area of about 20,000 μm have an average size of 11 μm, and 11.8 vol-% M ﬁ X-carbides with an average size of 1.2 pm where the 100 largest M6X carbides within an area of about 20,000 pm have an average size of 2.2 pm The bright areas surrounding the MX carbides are an effect from the etching which has no equivalent in the material in reality.

Slipbarhet Enligt en aspekt av uppfinningen skall stålet ha en god slipbarhet. Storleken på framförallt MX-karbiderna inverkar på ett ståls slipbarhet så att slipbarheten försämras ju större karbider stålet innehåller. Ett ståls slipbarhet kan anges som dess G-förhållande (eng. G ratio) och är ett mått på hur svårt materialet är att slipa. Stålets G-förhållande mättes i härdat och anlöpt tillstånd genom att en provbit med måtten 7x7x1 50 mm planslipades mot kommersiella aluminiumoxidskivor, s.k. vita skivor, ner till 2x7xl 50 mm. G-förhållandet anges som volymen bortslipat stålmaterial i förhållande till volymen förbrukad slipskiva. Ett material som är lätt att slipa har ett högt värde på G- förhållandet medan ett material som är svårt att slipa kännetecknas av ett lågt värde. I figur 7 visas slipbarheten som funktion av MX-karbidstorleken. Det framgår att ett stål med liten MX-karbidstorlek uppvisar avsevärt förbättrad slipbarhet jämfört med andra stål med ett innehåll av MX-karbider i samma volymmässiga omfattning.Abrasiveness According to one aspect of the invention, the steel should have good abrasiveness. The size of the MX carbides in particular affects the grindability of a steel so that the grindability deteriorates the larger carbides the steel contains. The grindability of a steel can be stated as its G-ratio and is a measure of how difficult the material is to grind. The G-ratio of the steel was measured in the hardened and tempered state by sanding a sample piece measuring 7x7x1 50 mm against commercial alumina boards, so-called white boards, down to 2x7xl 50 mm. The G-ratio is stated as the volume of sanded-off steel material in relation to the volume of sanding disc consumed. A material that is easy to grind has a high value in the G ratio, while a material that is difficult to grind is characterized by a low value. Figure 7 shows the grindability as a function of the MX carbide size. It appears that a steel with a small MX carbide size shows significantly improved abrasion resistance compared to other steels with a content of MX carbides to the same volume extent.

FÖRSÖK I PILOTSKALA Hårdhet i härdat och anlöpt tillstånd Av det uppﬁrmingsenliga stålet tillverkades två varianter om vardera ca 200 kg genom gasatomisering och HIPning. Av detta pulver framställdes pilotkapslar om ca 10 kg ur vilka provbitar togs för utvärdering av hårdheten efter härdning och anlöpning. Dessa varianter av det uppfmningsenliga stålet är tänkt för applikationer med höga hårdhets- krav men fortfarande i kombination med en hög seghet, exempelvis för verktyg för att prägla mönster eller profiler i metaller mm. samt på stål för verktyg för spånskärande bearbetning, t ex gängtappar och pinnfräsar med spåndelare. Liknande krav ställs på stålet om det skall användas för verktyg för kallarbete. Den kemiska sammansättningen för dessa stål framgår av tabell 4. Resultaten framgår av tabell 5 529 ÜÅÉ/I .wüﬁdå Qﬂßëwvﬂw HN c.Nw cow N o.ww www cow N Nøw oßw oæw wﬁw cww N Wow N.ww oﬁw cvw N wow wow oNw N Wow cow N ﬁNw cow w ww www cow w w.ww wow wxww www cww w www www www ovw w o.ow o.ow oNw w Now cow w :w n m Go <,w. .wånaaniow 33 .så å: .i w mäëš==< šw .EE w-N wšwwm: AU... .ääzahomiuwwwwmww Ûmwö .äwwšwvcanunošww mvEo www wošm æwzcowwcwønwwmm: wow mo: wåwšwww ”w :owßﬁ wwN www wow wow oww wow oNo wwo www N wcN ow.o mco www ow.o wow oN.o ow.o ownw w :Z > .Ö >P owz .Ö :wš om U .www cwnüånw zoo :www cmow æowwwm mwwwcowmcwnswﬁw n www. É äwcmﬁš wš www .Xﬁænwï w wcwctmmnnëšm amwﬂövw ä. wwowæh ow.o www 10 20 QT1 Ö Ü \f CZ) Äšß -u-å P1879 14 Beroende på vilket applikationsområde som avses för stålet väljs en optimal hårdhet inom hårdhetsområdet 50-70 HRC . För applikationsoniråden där en lägre hårdhet eftersträvas, 50-5 5 HRC, men högre seghet föredras, begränsas innehållet av framförallt C och eventuellt förekommande N samt åtminstone någon av W, V, Nb, Mo och Co så att halterna ligger omkring de undre gränserna för stålet, samt att austenitiseringstemperaturen vid härdningen väljs lägre än 1100°C.EXPERIMENTS IN PILOT SCALE Hardness in hardened and tempered state Of the heat-resistant steel, two variants of approximately 200 kg each were produced by gas atomization and HIPning. From this powder, pilot capsules of about 10 kg were prepared from which test pieces were taken for evaluation of the hardness after curing and tempering. These variants of the steel according to the invention are intended for applications with high hardness requirements but still in combination with a high toughness, for example for tools for embossing patterns or profiles in metals etc. and on steel for tools for chip-cutting machining, such as threaded pins and end mills with chip dividers. Similar requirements are placed on the steel if it is to be used for tools for cold work. The chemical composition of these steels is shown in Table 4. oNw N Wow cow N ﬁ Nw cow w ww www cow w w.ww wow wxww www cww w www www www ovw w o.ow o.ow o.ow oNw w Now cow w: wnm Go <, w. .wånaaniow 33 .så å: .iw mäëš == <šw .EE wN wšwwm: AU .... N wcN ow.o mco www ow.o wow oN.o ow.o ownw w: Z> .Ö> P owz .Ö: wš om U .www cwnüånw zoo: www cmow æowwwm mwwwcowmcwnsw ﬁ w n www. É äwcm ﬁ š wš www .X ﬁ ænwï w wcwctmmnnëšm amw ﬂ övw ä. Wwowæh ow.o www 10 20 QT1 Ö Ü \ f CZ) Äšß -u-å P1879 14 Depending on which application area is intended for the steel, an optimal hardness within the hardness range 50-70 is selected. . For the application areas where a lower hardness is sought, 50-5 5 HRC, but higher toughness is preferred, the content of especially C and any N is present and at least one of W, V, Nb, Mo and Co is limited so that the levels are around the lower limits for the steel, and that the austenitizing temperature during curing is chosen lower than 1100 ° C.

För stål som skall användas till varmarbetsverktyg, t.ex. för extrudering av aluminiumproﬁler är en av de viktigaste egenskaperna att stålet är anlöpningströ gt, vilket innebär att det ska kunna utsättas för hög temperatur under lång tid utan att förlora den hårdhet stålet fått efter härdning och anlöpning. Däremot behöver denna hårdhet inte vara extremt hög, lämpligen storleksordningen 50-55 HRC. Om stålet i stället skall användas för kvalificerade maskinelement är en högre hårdhet och hållfasthet i kombination med hög seghet primära egenskaper. Typiskt kan hårdheten efter anlöpning i detta fall ligga i intervallet 55-60 HRC. Ännu högre hårdhetskrav, 60- 70 HRC, men fortfarande i kombination med en hög seghet, ställs på stål för verktyg för att prägla mönster eller profiler i metaller mm. samt på stål fór verktyg för spånskärande bearbetning, t ex gängtappar och pinnﬁäsar med spåndelare. Gängtappar bör ha en hårdhet i intervallet 60-67 HRC, medan pinnfräsama bör ha en hårdhet i intervallet 62- 70 HRC. Liknande krav ställs på stålet om det skall användas för verktyg för kallarbete.For steels to be used for hot work tools, e.g. for extrusion of aluminum profiles, one of the most important properties is that the steel is tempering inertia, which means that it must be able to be exposed to high temperatures for a long time without losing the hardness the steel has acquired after hardening and tempering. However, this hardness need not be extremely high, preferably in the order of 50-55 HRC. If the steel is instead to be used for qualified machine elements, a higher hardness and strength in combination with high toughness are primary properties. Typically, the hardness after tempering in this case may be in the range of 55-60 HRC. Even higher hardness requirements, 60-70 HRC, but still in combination with a high toughness, are placed on steel for tools for embossing patterns or profiles in metals etc. as well as on steel lining tools for chip-cutting machining, such as threaded pins and pegs with chip dividers. Threaded pins should have a hardness in the range of 60-67 HRC, while the end mills should have a hardness in the range of 62-70 HRC. Similar requirements are placed on the steel if it is to be used for tools for cold work.

Claims

10 20 25 30 35 5229 041 11879 15 PATENT REQUIREMENTS

Use of a steel for qualified machine elements or tools for hot working or chip cutting or cold working is characterized by the fact that the steel is produced in powder metallurgy and has a chemical composition in% by weight which contains: 1.1 - 2.3 C + N 0.1 - 2.0 Si 0.1 - 3.0 Mn max 20 Cr 5 - 20 (Mo + W / 2) 0 - 20 Co where the total content of niobium and vanadium (Nb + V) is balanced in relation to the ratio between the content of niobium and vanadium (Nb / V) so that the content of these elements and the relationship between them is within a range bounded by the coordinates A, B, C in the coordinate system of Fig. 1, where A: [4.0; 0.55] B: [4.0; 4.0] C: [7.0; 0.55] and a total of a maximum of 1% of any of Cu, Ni, Sn, Pb, Ti, Zr, and Al, residues and unavoidable impurities originating from the steel production, where the steel has hardened at an austenitizing temperature of 950 - 1250 ° C and tempered at a tempering temperature of 480 - 650 ° C, 3xl h and has a microstructure consisting of tempered maitensite with a content of MX carbides of max 15 vol%, preferably max 13 vol% and even more preferably max ll vol. %, where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of the MX carbides have a carbide size to the longest extent of the carbide of max 3 μm, preferably max 2.2 μm and even more preferably max 1.8 μm and have a content of MóX carbides amount to a maximum of 15% by volume, preferably a maximum of 13% by volume and even more preferably a maximum of 12% by volume, where at least 80%, preferably 90% and even more preferably at least 95% of the M ﬁ X-carbides have a carbide size in longest extension of max 4 μm, preferably max 3 μm and even more preferably max 2.5 hrs, and has a hardness in the range of 50 ~ 70 HRC.

Use of a steel according to claim 1 characterized in that the total content of niobium and vanadium (Nb + V) is balanced in relation to the ratio between the content of niobium and vanadium (Nb / V) so that the content of these elements and the relationship between them is within a range bounded by the coordinates D, E, F where: D: [4.25; 0.55] E: [4.25; 3.5] 10 20 25 m and m »11879 16 F: [6.7; 0.55]

Use of a steel according to claim 1, characterized in that the total content of niobium and vanadium (Nb + V) is balanced in relation to the ratio between the content of niobium and vanadium (Nb / V) so that the content of these elements and the relationship between them is within a range bounded by the coordinates G, H, I where: G: [4.5; 0.55] H: [4.5; 3.0] I: [6.4; 0.55]

Use of a steel according to any one of claims 1 - 3 for tools for heat work where the steel has been hardened at an austenitization temperature of 950 - 1050 ° C and tempered at a tempering temperature of 550 ~ 600 ° C, 3x1h which has a hardness in the range 50 ~ 55 HRC.

Use of a steel according to any one of claims 1 - 3 for qualified machine elements where the steel has been hardened at an austenitization temperature of 950 - 1050 ° C and tempered at a tempering temperature of 550 - 600 ° C, 3xlh which has a hardness in the range 55 - 60 HRC.

Use of a steel according to any one of claims 1 - 3 for chip-cutting tools where the steel has been hardened at an austenitizing temperature of 1000 - 1250 ° C and tempered at a tempering temperature of 480 - 580 ° C, 3xl h, which has a hardness in the range 60 - 70 HRC.

Use of a steel according to any one of claims 1 - 3 for tools for cold work, wherein the steel has been hardened at an austenitizing temperature of 1000 - 1250 ° C and tempered at a tempering temperature of 480 - 580 ° C, 3xl h which has a hardness of range 60 - 70 HRC.