AT268350B - Schnellarbeitsstahllegierung - Google Patents

Description

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  Schnellarbeitsstahllegierung 
Es ist bekannt, bei Schnellstählen durch einen Zusatz von Titan- oder Zirkon-Nitriden die Warmfestigkeit und Schneidhaltigkeit zu erhöhen. Ferner wurde auch schon vorgeschlagen, Schnellarbeitsstählen neben den Elementen Chrom, Vanadin, Wolfram und Molybdän weitere Karbidbildner, wie Titan, Tantal, Zirkon, Uran und Beryllium, in Mengen von 0, 1 bis zu 3% einzeln oder zu mehreren zuzusetzen. Bei aus Schnellarbeitsstählen hergestellten cyanierten Schneidwerkzeugen mit zwingendem Aluminium-Gehalt von 0, 4 bis   1, 50/0   ist es auch noch bekannt, gegebenenfalls bis zu 3% Titan, Tantal, Niob, Uran, Nickel, Mangan einzeln oder zu mehreren zuzulegieren. Dabei wurde aber vom Zusatz des Elementes Uran praktisch kaum Gebrauch gemacht, da gegen dessen Verwendung Bedenken bestanden haben.

   So sind nämlich infolge der Bildung eines niedrig schmelzenden Gefügebestandteiles die Anwendungsmöglichkeiten von Uran beschränkt, und es kommen überdies noch die beträchtlichen Kosten dieses Metalls hinzu, so dass Uran in Stahllegierungen überhaupt seltener anzutreffen ist
Die Leistung von Schnellarbeitsstählen ist allgemein von der legierungsmässigen Zusammensetzung, den angewandten   Wärmebehandlungen   und auch von der Art der Verformung abhängig. Dazu tritt als weitere Einflussgrösse die Gefügeausbildung hinzu, wobei in immer stärkerem Ausmass versucht wird, den dadurch ausgeübten Einfluss noch weitergehend zu deuten und regulierbar zu steuern.

   Dass die Kenngrössen Warmfestigkeit, Schneidhaltigkeit und Härte für sich kein absolutes Mass des Leistungsverhaltens von Schnellstählen darstellen, sondern dass daneben der feinkörnigen Erstarrung, den Seigerungen, der Karbidverteilung und der Art der Karbide wesentliche Bedeutung zukommt, tritt immer mehr in Er-   scheinung,  
Diese Erkenntnisse sind an sich nicht mehr neu, nur bringt die Vielfalt der Einflüsse Schwierigkeiten mit sich, die zur Erzielung optimaler Leistungseffekte bei Schnellstählen die Abstimmung der einzelnen Faktoren zueinander kaum mehr   ermöglichen.   Durch die ausserdem enorm gestiegenen Anforderungen, die an Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen gestellt werden, ist es darüber hinaus bereits schwierig geworden, entsprechende Prüfmethoden auszuarbeiten,

   die zum Nachweis der Leistung reproduzierbare und vergleichbare Werte zulassen. Eine Leistungsbeurteilung,   z. B.   durch den Drehversuch allein, reicht oft nicht mehr aus, um die durch diesen erbrachten Kennzahlen für Vergleiche zur Feststellung des Masses der Leistungssteigerungen von Schnellstählen heranzuziehen.

   Auf die weiteren Charakteristiken, wie Austenitkorngrösse, beste Karbidverteilung und Korngrösse, Dendritenfreiheit, Blockdichtheit, Mindesthärte nach vorgeschriebener   Härtungs- und   Anlassbehandlung, wird noch zusätzlich Wert gelegt Diese an die Hersteller von Schnellstählen herangetragenen Forderungen schaffen jedoch derart komplexe Zusammenhänge, dass Aussagen über die Einflüsse, die den Legierungszusätzen, der Wärmebehandlung und   den Verformungsverfahren   zuzuschreiben sind, nicht immer leicht getroffen werden können. 

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   Die Erfindung betrifft nun Schnellarbeitsstähle, die zur Verbesserung der Karbidverteilung und zur
Erzielung eines   feinkörnigen   Gefüges mit weitestgehender Homogenität sowie geringen Seigerungen mit
Zusätzen von Uran und Stickstoff und gegebenenfalls weiteren   Nitrid- und Karbidbildnern,   wie Titan,
Beryllium, Zirkon   u.   dgl., versehen sind. Der Zusatz von Uran und Stickstoff, wobei sich dieser zu schwer löslichen Nitriden verbindet, erfolgt in Form des sogenannten Impfens. 



   Den Gegenstand der Erfindung bilden somit Schnellarbeitsstahllegierungen mit verbesserter Karbidverteilung, weitestgehender Seigerungsfreiheit und feinkörnigem Gefüge, die zu diesem Zweck Uran in
Gehalten von 0,01 bis   0,10azol   insbesondere 0,02 bis 0,   08%,   und Stickstoff in Gehalten von 0,02 bis 0,   20%   aufweisen. Ausserdem können noch zusätzlich Gehalte an Beryllium, Titan und Zirkon in einem Ausmass von 0,01 bis   0, 100/0,   einzeln oder zu mehreren, zugesetzt sein. 



   Das Einbringen des Stickstoffs in die Schmelze geschieht nach den in Stahlwerken üblichen Verfahren, vorzugsweise durch Einbringen einer aufgestickten Ferro-Legierung   bzw.-Legierungsmetalls.   Um eine einwandfreie   Uran-Stickstoff-Impfung   zu erhalten, ist es dabei erforderlich, dass die Schnellstahlschmelzen ausreichend desoxydiert sind und vor der Zugabe von Stickstoff und Uran nur geringe Alumi-   niumgehalte vorliegen.    



   Es hat sich nämlich herausgestellt, dass höhere Aluminium-Gehalte einen nachteiligen Einfluss auf die Härte nach dem Härten und Anlassen haben. So zeigten z. B. mehrere einwandfrei vergleichbare, nur unterschiedlich desoxydierte und geimpfte Schnellarbeitsstahlschmelzen der Typen S-6-5-2 und S-2-9-2 gemäss   Stahl-Eisen Werkstoffblatt   320-62 nach einer   Härtungsbehandlung-Härtung   von 1220 C im Warmbad von 5900C und zweimaligem Anlassen von 2 h bei   5500C - eine   geringere Härte, wenn der Aluminium-Gehalt grösser war als 0,   01%.   Die Härtedifferenz betrug zirka 0,5 bis 2 Rockwell Rc.

   Liegt der Aluminium-Gehalt um 0, 02% und darunter, so weisen die   Austenitkorngrössen-und Härteintervalls-   kurven einen   allmählicheren Abfall vonFeinkorn   zu Grobkorn auf. Ferner zeigte es sich noch, dass durch den Zusatz von Uran und Stickstoff bzw. Uran, Titan und Stickstoff infolge der erzielten Impfwirkung eine ausserordentlich gute Gussstruktur hinsichtlich Karbidverteilung, Dendritenfreiheit, Korngrösse und Blockdichtheit erzielt wird. 



   Die durch den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Zusatz von Uran und Stickstoff erreichten Verbesserungen, die sich beispielsweise im ausserordentlich feinen Korn nach der Snyder-Graff-Korngrössenbestimmung sowie der weitestgehenden Seigerungsfreiheit und der guten Karbidverteilung zeigen, müssen als unerwartet und überraschend angesehen werden, da man allgemein die Ansicht vertrat, dass Titan oder Zirkon als Karbid- und Nitridbildner bereits optimale Effekte hinsichtlich Schneidhaltigkeit und Warmfestigkeit ergeben und somit kein Anreiz geboten war, speziell Uran gemeinsam mit Stickstoff zur Erzielung der erfindungsgemässen Verbesserungen bei Schnellstählen zu verwenden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schnellarbeitsstahllegierung mit durch Impfen verbesserter Karbidverteilung, geringen Sei- 
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 0,01 bis   0, 100/0   und Stickstoff von 0,02 bis 0, 20% enthält.

Claims (1)

1. 2. Schnellarbeitsstahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass noch Titan, Zirkon, Beryllium in Gehalten von 0,01 bis 0, 10% einzeln oder gemeinsam zugesetzt sind.

   3. Schnellarbeitsstahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Gehalt unter 0, 02% liegt