CS248507B1

CS248507B1 - A method for producing a hardened steel with a subledeburitic matrix

Info

Publication number: CS248507B1
Application number: CS571883A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Kraus
Original assignee: Vladimir Kraus
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Způsob výroby oceli je založen na technologii práškové metalurgie. Jednotlivé komponenty oceli, t.e. železo, chrom, wolfram, molybden, vanad, kobalt, uhlík a sloučenina titanu ve formě prášku se smísí, ze směsi se vylisuje polotovar nebo výrobek, který se poté slinuje při teplotě 1 100 až 1 300 °0. Zrnitost práškových komponent je přednostně v mezích 0,001 až 0,005 mm, přičemž přísada uhlíku může být nahrazena-přísadou karbidů. Rovněž některé z dalších přísad mohou být nahraženy práškovými slitinami.The steel production method is based on powder metallurgy technology. The individual components of the steel, i.e. iron, chromium, tungsten, molybdenum, vanadium, cobalt, carbon and titanium compound in powder form are mixed, a semi-finished product or product is pressed from the mixture, which is then sintered at a temperature of 1,100 to 1,300 °C. The grain size of the powder components is preferably within the limits of 0.001 to 0.005 mm, while the carbon additive can be replaced by a carbide additive. Some of the other additives can also be replaced by powder alloys.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kalitelné oceli se subledeburitickou matricí obohacené sloučeninou titanu, vhodné pro výrobu výkonných řezných i neřezných nástrojů.The present invention relates to a process for the production of a quenchable steel with a titanium compound-enriched subledeburitic matrix suitable for the production of high-performance cutting and non-cutting tools.

Dosud užívané materiály obsahují po zakalení značný podíl ledeburitických karbidů wolframu, molybdenu, vanadu případně tzv. komplexních karbidů. Některé z nich jsou kromě toho obohaceny i . karbidem nebo karbonitridem titanu. Ocel, která je předmětem vynálezu, obsahuje ve stavu po kalení kromě základní matrice výhradně sloučeniny titanu, popřípadě malé zbytkové množství ledeburitických karbidů jiných typů. Výroba této oceli běžnými hutními postupy, tj. z ingotů nebo přímo ve formě odlitků neumožňuje plně využít přednosti, které vyplývají z jejího chemického i fázového složení. Takto vyrobená ocel má sice dostatečnou tvrdost, ale malou houževnatost a obtížně se brousí.The materials used so far contain a considerable proportion of tungsten, molybdenum, vanadium or so-called complex carbides. Some of them are also enriched. titanium carbide or carbonitride. In the post-quenched state, the steel of the present invention contains, in addition to the base matrix, exclusively titanium compounds, or a small residual amount of other types of ledeburitic carbides. The production of this steel by conventional metallurgical processes, ie from ingots or directly in the form of castings, does not make full use of the advantages that result from its chemical and phase composition. Steel produced in this way has sufficient hardness, but low toughness and difficult to grind.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby kalitelné oceli se subledeburitickou matricí podle vynálezu, obsahující od 0,3 do 0,7 % hmotnostních uhlíku, nejvýše 3 % hmotnostních křemíku, nejvýše 5 % hmotnostních chrómu, nejvýše 2 % hmotnostních vanadu, od 1 do 9 % hmotnostních wolframu, nejvýše 4 % hmotnostních molybdenu nejvýše 10 % hmotnostních kobaltu a obohacené od 10 do 60 % obj. sloučeninou titanu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se ocel vy rábí z práškových komponent slinováním. S výhodou se nejméně jedna ze slitinových přísad přidává ve formě slitiny nebo sloučeniny. Podle dalšího význaku vynálezu se obohacení titanem provádí přidáním práškové sloučeniny titanu, například karbidu titanu. Podle posledního význaku vynálezu se obohacení sloučeninou titanu provádí přidáním práškového titanu a/nebo jeho slitiny, například ferotitanu a další složka sloučeniny titanu se přidá ve formě nejméně jedné další komponenty.Said drawbacks are eliminated by the process for producing a hardenable steel with a sub-leburitic matrix according to the invention, containing from 0.3 to 0.7% by weight of carbon, at most 3% by weight of silicon, at most 5% by weight of chromium, at most 2% by weight of vanadium % by weight of tungsten, not more than 4% by weight of molybdenum, not more than 10% by weight of cobalt and enriched from 10 to 60% by volume of the titanium compound. The principle of the invention is that steel is made from powder components by sintering. Preferably, at least one of the alloy additives is added in the form of an alloy or compound. According to a further feature of the invention, the titanium enrichment is carried out by adding a titanium powder compound, for example titanium carbide. According to a last feature of the invention, the enrichment of the titanium compound is carried out by adding titanium powder and / or an alloy thereof, for example ferrotitanium, and the other component of the titanium compound is added in the form of at least one other component.

Ocel vyrobená způsobem podle vynálezu má výhodnější strukturuThe steel produced by the process of the invention has a more advantageous structure

248 907 vlastnosti než ocel vyrobená odléváním do ingotů nebo ve formě odlitků. Tvrdé částice sloučenin titanu jsou disperzní, rovnoměrně rozložené a mají vysokou tvrdost, takže ocel je izotropní a má při velmi dobré odolnosti proti opotřebení i dobrou houževnatost.248 907 properties than steel produced by casting in ingots or in the form of castings. The hard particles of the titanium compounds are dispersed, uniformly distributed and have a high hardness, so that the steel is isotropic and has good toughness with very good wear resistance.

Způsob výroby podle vynálezu je založen na technologii práškové metalurgie. Podle tohoto způsobu se jednotlivé komponenty oceli tj. železo, chrom, wolfram, molybden, vanad, kobalt, uhlík a sloučenina titanu ve formě prášku smísí, ze směsi se vylisuje polotovar nebo výrobek, který se poté slinuje při teplotě 1 100 až 1 300°C. Zrnitost práškových komponent je přednostně v mezích 0,001 až 0,005 mm, pro smísení, lisování a slinování se použije některého ze známých postupů, užívaných v práškové metalurgii. Přísada uhlíku může být zcela nebo zčásti nahražena přísadou karbidů některých přítomných prvků, zejména karbidu ohromu. Rovněž některé z dalších přísad mohou být nahrazeny práškovými slitinami tak, - aby výsledné složení oceli bylo dodrženo. Takto může být použito například ferochromu a jiných feroslitin, které mohou obsahovat i část, případně celý podíl požadovaného obsahu uhlíku. Obdobně je možno namísto sloučenin titanu použít čistého titanu nebo titanové slitiny, například ferotitanu a dalších přísad v takovém množství, aby se v průběhu výroby vytvořilo odpovídající množství sloučenin titanu.The process according to the invention is based on powder metallurgy technology. According to this method, the individual steel components ie iron, chromium, tungsten, molybdenum, vanadium, cobalt, carbon and the titanium compound in the form of a powder are mixed, the semi-finished product or the product is pressed from the mixture, which is then sintered at 1,100 to 1,300 °. C. The granularity of the powder components is preferably within the range of 0.001 to 0.005 mm, one of the known methods used in powder metallurgy for mixing, pressing and sintering. The carbon addition may be replaced in whole or in part by the addition of carbides of some of the elements present, in particular of carbide. Also some of the other additives may be replaced by powder alloys so that the resulting steel composition is maintained. Thus, for example, ferro-chromium and other ferro-alloys may be used, which may also contain some or all of the desired carbon content. Similarly, pure titanium or a titanium alloy such as ferrotitanium and other additives may be used in place of titanium compounds in an amount such that an adequate amount of titanium compounds is formed during manufacture.

Příklad 1Example 1

Základní směs se připraví z následujících práškových komponent:The masterbatch is prepared from the following powder components:

0,5 % hmotnostních uhlíku ve formě sazí (podle zkušenosti zvýšený podíl pro redukci případně přítomných kysličníků).0.5% by weight of carbon in the form of carbon black (according to experience, an increased proportion for the reduction of any oxides present).

% hmotnostních chrómu% by weight of chromium

3,5 % hmotnostních wolframu % hmotnostních molybdenu % hmotnostních železa3.5 wt% tungsten wt% molybdenum wt% iron

Do 70 objemových dílů této směsi se přidá 30 objemových dílů karbidu titanu.To 70 parts by volume of this mixture is added 30 parts by volume of titanium carbide.

Vznikla směs se dobře promíchá v kulovém mlýnu a lisuje se z ní polotovary s použitím měrného tlaku 500 MPa. Polotovary se poté slinují při teplotě 1 200°C a tlaku 10PaThe resulting mixture is mixed well in a ball mill and the blanks are pressed from it using a specific pressure of 500 MPa. The blanks are then sintered at a temperature of 1200 ° C and a pressure of 10Pa

Příklsd 2 248 507Example 2 248 507

Z práškových komponent se připraví následující směs :The following components are prepared from the powder components:

% hmotnostních ferotitanu (koncentrace 33 % Ti) % hmotnostních karbidu chrómu% ferrotitanium (concentration 33% Ti)% chromium carbide

3,5 % hmotnostních wolframu3.5% by weight of tungsten

1,5 % hmotnostních molybdenu podle zkušenosti se může přidat přísada sazí pro redukci kysličníkůAccording to experience, 1.5% by weight of molybdenum may add carbon black to reduce oxides

Vzniklá směs se dobře promísí a lisují se z ní polotovary s použitím měrného tlaku 500 MPa. Polotovary se poté slinují ve vakuu 10’² Pa při teplotě 1 200 až 1 250°C. V průběhu slinovacího procesu vznikne požadovaný obsah sloučeniny titanu ( v tomto případě karbidu titanu) reakcí mezi jednotlivými složkami slitiny.The resulting mixture is mixed well and the blanks are pressed therefrom at a pressure of 500 MPa. Semi-finished products are then sintered in a vacuum of 10 ^'2 Pa at temperature for 1 200-1 250 ° C. During the sintering process, the desired content of the titanium compound (in this case titanium carbide) is formed by reaction between the individual alloy components.

Oceli jsou vhodné pro nejvýše namáhané řezné nástroje, zvláště pro opracování pevných a houževnatých slitin a pro nástroje, u nichž se vyžaduje spolehlivá stálost ostří při velkých řezných rychlostech. Ve zvláště náročných případech mohou být užívány i pro nástroje neřezné, vyžaduje-li se velká odolnost proti opotřebení a nástroj je vystaven zvýšeným teplotám.The steels are suitable for the most stressed cutting tools, especially for the machining of solid and tough alloys, and for tools where reliable blade stability at high cutting speeds is required. In particularly demanding cases, they can also be used for non-cutting tools when high wear resistance is required and the tool is exposed to elevated temperatures.

Claims

A process for the production of a hardenable steel with a subledeburitic matrix containing from 0.3 to 0.7% by weight of carbon, not more than 3% by weight of silicon, not more than 5% by weight of vanadium, not more than 2% by weight of vanadium, 1 to 9% by weight of tungsten

4% by weight of molybdenum, not more than 1Ό% by weight of cobalt and enriched with 10 to 60% by volume of the titanium compound, characterized in that the steel is made from powdered components by sintering.

2. A method according to claim 1, wherein at least one of the alloy additives is added in the form of an alloy or compound.

3. The process according to claim 1, wherein the titanium enrichment is carried out by adding a titanium powder compound, for example titanium carbide.

4. Method according to claim 1, characterized in that the enrichment of the titanium compound is carried out by the addition of titanium powder and / or an alloy thereof, for example ferrotitanium, and the other component of the titanium compound is added in the form of at least one other component.