CH208026A - Legierter Stahl. - Google Patents

Description

      Legierter    Stahl.    Vorliegende     Erfindung    betrifft einen zu       martensitischem    Gefüge     härtbaren,    legierten  Stahl, der besonders zur Herstellung von kor  rosionsbeständigen, gehärteten Gegenständen,  z. B. Werkzeugen     mit    Spitzen oder Schnei  den, geeignet ist. Die Erfindung verfolgt den  Zweck, einen legierten Stahl zu schaffen, der  eine beträchtlich niedrigere     Härtungstempe-          ratur    zum Erzielen der optimalen Härte auf  weist, als die zu den     obengenannten    Zwecken  bisher     verwendeten    Chromstähle.  



  Der legierte Stahl nach der     Erfindung    ist  dadurch gekennzeichnet, dass er 0,60 bis       2,50%    Kohlenstoff, 10 bis 22% Chrom,  weniger als 0,65 % Mangan, 0,050 bis 0,25  Stickstoff und 0,20 bis 6 %     mindestens    eines  weiteren     Metalles    der 6. Gruppe des periodi  schen Systems der Elemente enthält.  



  Die     bekannten    zu     martensitischem    Ge  füge     härtbaren,    rostbeständigen Chromstähle  sind im     allgemeinen    auf einer Legierungs  basis aufgebaut, deren Zusammensetzung  etwa innerhalb der folgenden Grenzen liegt:

    
EMI0001.0018     
  
    Kohlenstoff <SEP> 0,20-2,50
<tb>  Chrom <SEP> 8-22
<tb>  Eisen <SEP> maximal <SEP> etwa <SEP> 90       Der für verschiedene Verwendungsgebiete       zweckmässigste    Kohlenstoffgehalt     wird        im     grossen und ganzen durch die .angestrebte  maximale     Härtungshärte        und    durch die ge  wünschten Eigenschaften der     Schneide    des  Werkzeuges     bestimmt.    Wird eine hohe  Schärfe und grosse Lebensdauer der Schneide  verlangt, so soll der Kohlenstoffgehalt  wenigstens<B>0,50%</B> und     vorteilhaft    nicht  weniger als 0,70 % betragen.

   Um den Stahl     in     kaltem Zustande durch     Kaltwalzen    oder  Kaltziehen     bearbeiten    zu können, soll der       Kohlenstoffgehalt    1,40% nicht übersteigen.  Der zweckdienlichste Chromgehalt liegt in  der Regel zwischen 13 und 18 %.  



  Die charakteristischen     Illärtungseigen-          schaften    eines Stahls dieses bekannten Typs  sollen als Beispiel an einem Stahle der fol  genden     Zusammensetzung    angegeben werden:    
EMI0002.0001     
  
    Kohlenstoff <SEP> 1,23
<tb>  Mangan <SEP> 0,43%
<tb>  Silizium <SEP> <B>0,07%</B>
<tb>  Chrom <SEP> 13,4%
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,021       Aus diesem Stahle wurden Prüfplatten  mit den Abmessungen 4 X 30 X 25 mm nach  Erhitzung während fünf Minuten im Salz  bade bei verschiedenen Temperaturen in<B>01</B>  gehärtet. Die Härte dieser Probestücke wurde  in einer     Vicker-Härteprüfungsmaschine    mit  einer Belastung von 30 kg bestimmt.

   Die Ab  hängigkeit der Härte von der     Härtungstem-          peratur    geht aus der Kurve 1 des Diagram  mes auf der beigefügten Zeichnung hervor,  in welcher die Härte als Ordinate über der  Temperatur als Abszisse aufgetragen ist.  Optimale     Härte    wird in diesem Falle bei  Härtung ab<B>1050'</B> C erzielt. Aus der Form  der Kurve geht hervor, dass die optimale  Härte nur     innerhalb    eines sehr beschränkten       Temperaturintervalles    erzielt werden kann.

    Die maximal erreichbare     Härtungshärte    eines  Chromstahls dieses Typs liegt nicht un  wesentlich unter derjenigen Härte, die beim  Härten eines     unlegierten    Stahls mit entspre  chendem Kohlenstoffgehalt erzielt wird. Aus  diesem Grunde ist es in der Regel von grosser  Bedeutung, dass beim Härten eines solchen  Chromstahls die maximal mögliche Härte  wirklich erreicht wird. Die zu diesem  Zwecke notwendige     Härtungstemperatur,    in  diesem Beispiele 1050  , ist in vielen Fällen  unbequem hoch.

   Die meisten in der Industrie       verwendeten    elektrischen     Härtungsöfen    haben  Widerstandskörper aus Chromnickel oder  einer ähnlichen     Legierung,    die mit Rücksicht  auf die erforderliche Lebensdauer, besonders  für grössere Ofen, kaum bei höheren Tempe  raturen als etwa 1000   verwendet werden  kann. Es ist daher in der Praxis nicht mög  lich, einen einfachen Chromstahl dieses Typs  in einem solchen Ofen zur vollen Härte zu  härten.  



  Umfangreiche Versuche mit verschiedenen       Legierungszusätzen    haben nun gezeigt, dass  die     Härtungstemperatur    zur Erzielung der    maximalen Härte gesenkt werden kann durch  eine Erhöhung des Stickstoffgehaltes auf  einen Wert, der den als unbeabsichtigte Ver  unreinigung für gewöhnlich vorkommenden  Gehalt dieses     Stoffes    beträchtlich übersteigt,  welch letzterer Gehalt, wie es sich bei einer  grossen Anzahl von Untersuchungen heraus  gestellt hat, gewöhnlich zwischen 0,010 bis  0,020 % liegt und nur ausnahmsweise etwa  0,030 % beträgt.

   Als Beispiel eines Stahls mit  höherem Stickstoffgehalt als gewöhnlich sei  ein Stahl der folgenden Zusammensetzung er  wähnt  
EMI0002.0017     
  
    Kohlenstoff <SEP> 0,96
<tb>  Mangan <SEP> 0,48%
<tb>  Silizium <SEP> <B>0,16%</B>
<tb>  Chrom <SEP> <B>13,3%</B>
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,145       Die Abhängigkeit der Härte von der       Härtungstemperatur    für diesen Stahl, unter  denselben Bedingungen wie im obigen Bei  spiele, geht aus der Kurve 2 des beigefügten       Diagrammes    hervor.

   Die     Härtungstempera-          tur    für optimale Härte ist in diesem Falle  1025  , also<B>25'</B> niedriger als für den     Chrom-          stähl    ohne besonderen Stickstoffzusatz ge  mäss dem ersten Beispiel, welcher Stahl bei  Härtung ab<B>1025</B>   eine Härte erhält, welche  die optimale Härte um etwa 50 Einheiten       untersteigt.     



  Weitere Versuche auf demselben Wege  haben aber gezeigt, dass eine noch wesent  lichere Herabsetzung der     Härtungstempera-          tur    für optimale Härte durch Verbindung des  Stickstoffzusatzes mit einem Zusatz von Mo  lybdän, gegebenenfalls durch einen Zusatz  von Wolfram ergänzt oder ersetzt, erzielt  werden kann.

   Als Beispiel sei ein Stahl der  folgenden Zusammensetzung erwähnt:  
EMI0002.0027     
  
    Kohlenstoff <SEP> <B>1,09%</B>
<tb>  Mangan <SEP> 0,52
<tb>  Silizium <SEP> 0,24
<tb>  Chrom <SEP> <B>13,1%</B>
<tb>  Molybdän <SEP> <B>1,01%</B>
<tb>  Stickstoff <SEP> <B>0,136%</B>       Gemäss der Kurve 3 des     Diagrammes    er  hält man in diesem Falle optimale Härte      beim Härten ab etwa 975  , also bei einer  etwa 75   niedrigeren     Härtungstemperatur    als  für den     einfachen    Chromstahl gemäss Kurve  1, welcher Stahl bei Härtung ab 975   eine  Härte gibt, welche die optimale um     etwa     210     Einheiten        untersteigt.     



  Dass diese durch die     Erfindung    erreichte  grosse     Wirkung    tatsächlich auf den kombi  nierten Zusatz von Stickstoff und     Molybdän     zurückzuführen ist, geht aus der Kurve 4  hervor, welche sich auf einen Stahl mit Mo  lybdänzusatz allein bezieht. Die Zusammen  setzung war in diesem Falle:  
EMI0003.0009     
  
    Kohlenstoff <SEP> 1,0
<tb>  Mangan <SEP> 0,62
<tb>  Silizium <SEP> 0,31
<tb>  Chrom <SEP> 12,9
<tb>  Molybdän <SEP> 1,57
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,027       Die     Härtungstemperatur    für optimale  Härte ist     praktisch    dieselbe wie für den ein  fachen Chromstahl gemäss Kurve 1.  



  Der praktische     Vorteil    einer Legierungs  zusammensetzung gemäss der vorliegenden       Erfindung    liegt auf der Hand, da die     Här-          tungstemperatur    zur Erzielung der maxima  len Härte dadurch auf einen solchen Wert  herabgesetzt werden kann, dass elektrische       Erhitzungsöfen    gewöhnlicher Konstruktion  für das Härten verwendet werden können.  Die Rostbeständigkeit des Stahls wird durch  eine solche Zusammensetzung nicht ver  schlechtert. Die     Bearbeitbarkeit    des Stahls in  warmem oder kaltem Zustande scheint auch  nicht     schlechter    zu werden.  



       Eine    zur Herstellung von gehärteten  feineren     Schneidwerkzeugen,    wie Rasierklin  gen und chirurgische Instrumente, besonders  geeignete Stahllegierung gemäss der vorlie  genden Erfindung enthält: .  
EMI0003.0021     
  
    Kohlenstoff <SEP> 0,70-1,40%
<tb>  Chrom <SEP> 10-18
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,075-0,20%
<tb>  Molybdän
<tb>  undloder <SEP> Wolfram <SEP> 0,20-4%       Der Chromgehalt eines Stahls der hier  fraglichen     rIrt    beträgt am besten 13 bis 17 7.  kann aber in     gewissen    Fällen     innerhalb    der  oben angegebenen Grenzen grösser oder       kleiner    sein.  



  Was den     Mangangehalt        anbetrifft,    sei       erwähnt,    dass derselbe vorteilhaft erheblich  niedriger als 0,65 % ist, da hierdurch bei der  hier vorliegenden     Legierungskombination    grö  ssere optimale     Härtungshärte    erzielt werden  kann als bei höherem     Mangangehalt.     



  Für besondere     Verwendungsgebiete    kann  es wünschenswert sein, die mechanischen und  andern Eigenschaften, der Legierung etwas  zu modifizieren durch Zusatz von weiteren  Legierungsstoffen über den Kombinationszu  satz     Stickstoff-Molybdän    (und/oder Wolf  ram) hinaus. Der Stahl nach der Erfindung  kann somit noch 0,05 % übersteigende Ge  halte an einem oder mehreren der folgenden  Legierungselemente enthalten: Beryllium,  Bor, Aluminium, Titan,     Vanadin,    Kobalt,  Kupfer, Arsen, Selen,     Zirkonium,        Niob,     Zinn, Antimon,     Tantal.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Zu martensitischem Gefüge härtbarer legierter Stahl, insbesondere für 'korrosions- beständige, gehärtete Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,60 bis<B>2,50%</B> Koh lenstoff, 10 bis 22% Chrom, weniger als <B>0,65%</B> Mangan, 0,050 bis 0,25% Stickstoff und 0,20 bis 6 % mindestens eines weiteren Mstalles der sechsten Gruppe des periodi schen Systems der Elemente enthält. UNTERANSPRtrCHE 1.

   Legierter Stahl nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass er als weiteres Metall der 6. Gruppe des periodischen Sy stems Molybdän enthält. 2. Legierter Stahl nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass er als weiteres Metall der 6. Gruppe des periodischen Sy stems Wolfram enthält. 3. Legierter Stahl nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass er als weitere Metalle der 6. Gruppe des periodischen Systems Molybdän und Wolfram enthält. 4.

   Legierter Stahl nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,70 bis 1,40% Kohlenstoff. 10 bis<B>18%</B> Chrom, 0,075 bis 0,'2)0% Stick stoff und 0.20 bis 4 % Molybdän enthält.