DE2000257C2

DE2000257C2 - Gesinterte stahlgebundene karbidhartlegierung

Info

Publication number: DE2000257C2
Application number: DE19702000257
Authority: DE
Inventors: Fritz Frehn
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1970-01-05
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE2000257B1

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine gesinterte stahl- Eine Karbidhartlegierung in der erfindungsgemäß

gebundene Karbidhartlegierung. vorgeschlagenen Zusammensetzung erfüllt die gestell-

Gesinterte stahlgebundene Karbidhartlegierungen ten Anforderungen hinsichtlich einer hohen Versind in einer Vielzahl von Zusammensetzungen be- schleißfestigkeit und Härte. Die ernndungsgemäß kannt. Sie bestehen im wesentlichen aus etwa 10 bis 5 vorgeschlagene Karbidhartlegierung erweist sich daher 70 Gewichtsprozent eines Metallkarbids oder eines insbesondere vorteilhaft als Werkstoff zur Herstellung Mischkarbids und 30 bis 90 Gewichtsprozent einer von Einsätzen in Warmverformungswc !'zeugen. Die Stahllegierung. Die Stahlgrundmasse kann in bekann- Einsätze werden bei der für Warmarbeit- tahle höchstter Weise aus einem ferritischen, austenitischen oder zulässigen Temperatur von etwa 650 C in einen Stahlmartensitischen unlegierten oder legierten Stahl be- i° mantel eingeschrumpft. Dies muß ohne wesentlichen stehen. Die Stahlgrundmasse verleiht diesen Karbid- Härteabfall erfolgen. Gleichzeitig muß der Einsatz hartlegierungen gegenüber bekannten Hartmetallen unter einer bestimmten Vorspannung in das Arbeits"-den Vorteil, daß sie nach der Sinterung und anschlie- werkzeug eingesetzt werden. Das bedingt, daß der ßenden spanenden Bearbeitung härtbar sind. Dem- Werkstoff für den Werkzeugeinsatz die verhältnisgegenüber haben die bekannten Hartmetalle nach der 15 mäßig hohe Vorspannung aushalten muß und während Sinterung bereits ihre Endhärte, die, um noch eine der Arbeit den wechselnden Druck- und Zugbelastunspangebende Bearbeitung zuzulassen, verhältnismäßig gen ohne Bruch wiederstehen muß. Auch diese Fordeniedrig sein muß. Dieser Beschränkung unterliegen rungen werden durch die erfindungsgemäße Karbiddie Karbidhartlegierungen mit Stahlmatrix nicht, hartlegierung erfüllt.

weil sie im Anschluß an die spanende Bearbeitung auf 20 Im folgenden werden Beispiele für spezielle Zuihre Endhärte gebracht werden können. sammensetzungen aus dem erfindungsgernäß bean-

Je nach dem beabsichtigten Zweck enthalten die spruchten Bereich für eine Karbidhartlegierung und Karbidhartlegierungen mehr oder weniger Karbidan- deren Eigenschaften angegeben,
teil und eine dem gewünschten Zweck angepaßte _ . · · 1

Stahlmatrix. a₅ Beispiel 1

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ermitt- Der Werkzeugeinsatz bestand aus einer gesinterten

lung eines geeigneten Werkstoffs mit hoher Verschleiß- Karbidhartlegierung mit 34,5% Titankarbid und festigkeit und Warmhärte, wie er z. B. für Einsätze in Rest Stahlgrundmasse mit
Werkzeugen für die spanlose Formgebung, insbesondere Warmverformung, benötigt wird. Werkzeug- 3° 0,55% Kohlenstoff,
stähle, also Kalt- und Warmarbeitsstähle, besitzen 0,5% Kupfer,
häufig keine genügende Warmhärte und Verschleiß- 0,1% Vanadin,
festigkeit, worunter die Standzeit der aus ihnen he;ge- 0,1 % Niob,
stellten Teile leidet. 10,0% Chrom,

Für den vorgenannten Zweck wird gemäß der Er- 35 3,0% Molybdän,

findung eine gesinterte stahlgebundene Karbidhart- 0,01% Bor,

legierung vorgeschlagen, die aus 15 bis 55 Gewichts- Rest Eisen,

prozent eines Karbids der Metalle Chrom, Molybdän,

Wolfram. Tantal, Niob, Zirkon, vorzugsweise Titan, Das spezifische Gewicht dieser Legierung betrug

oüer Mischkarbide dieser Metalle und 45 bis 85 Ge- 4" 6,45 bis 6,5 g/cm³, die Druckfestigkeit 350 bis wichtsprozent eines Stahls mit 400 kp/mm³, der Elastizitätsmodul 30 500 kp/mm^a,

und die Wärmedehnung bei 20 bis 650⁰C wurde zu 8,0 bis 10,0 · 10-· m/m · ⁰C und der spezifische elektrische Widerstand bei 2O⁰C zu 0,69 Ohm · mm*/m 45 bestimmt.

Die Härtung dieser Legierung erfolgte durch Abschrecken von 1050 bis HOO⁰C in öl auf eine Härte von 68 bis 70 Rockwell C. Nach einem lstündigen Anlassen bei 54O°C erreichte die maximale Härte 50 70 bis 72 Rockwell C.

Beispiel 2

Werkzeugeinsatz aus einer gesinterten Karbidhartlegierung mit 33 Gewichtsprozent Titankarbid, Rest besteht. ss Stahlgrundmasse mit folgender Zusammensetzung:

Aus diesem Bereich wird bevorzugt eine Karbid- 0,6%, Kohlenstoff,

hartlegierung mit 32 bis 35 Gewichtsprozent Titan- 0 5"/ Kupfer,

karbid und 65 bis 68 Gewichtsprozent eines Stahles lö's⁰/ Chrom'

^fflit fio U% Molybdän,

0,4 bis 0,6% Kohlenstoff, 0,5%, Nickel,

8,0 bis 12,0% Chrom, 0,01% Bor,

2,5 bis 4,0% Molybdän, Rest Eisen.
0,3 bis 0,3% Kupfer,

0,001 bis 0,01 % Bor. 65 Das spezifische Gewicht dieser Legierung betrug

0,1 bis 0,3% Vanadin, 6,4 g/cm¹, die Druckfestigkeit 380 kg/mm¹, der Elasti-

0,1 bis 0,3% Niob, zitätsmodul 30 000 kg/mm¹, und die Wärmedehnung

Rest Eisen. bei 20 bis 400°C wurde zu 9,4 bis 9,7 · 10· m/m · "C

0,25	bis	0,9% Kohlenstoff
0	bis	3,0% Mangan,
0	bis	1,0% Silizium,
0.3	bis	3,0% Kupfer,
0.1	bis	1,0% Vanadin,
6,0	bis	17,5% Chrom,
0	bis	6,0% Kobalt,
2,0	bis	5,0% Molybdän,
0,1	bis	0,5% Niob,
0,001	bis	0,01 % Bor,
0	bis	0,8% Nickel,
		Rest Eisen

und der spezifische elektrische Widerstand bei 20⁰C zu 0,77 Ohm · mm^a/m bestimmt,

Nach der Härtung durch Abschrecken von 109O⁰C in einem Warmbad von 510⁰C erreicht die Legierung eine Härte von 68/69 HRC, die nach dem Anlassen ί 2 Stunden bei 54O°C noch bei 66 bis 68 HRC liegt. Nach 50stündigem Einsatz bei 500⁰C besitzt diese Legierung noch eine Härte von 66 HRC.

Bei Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Karbidhartlegierung für Werkzeugeinsätze können diese beim Einschrumpfen in Stahlringe bis 650° C eine hohe Vorspannung bekommen, ohne ihre Härte zu verlieren. Da auch die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Karbidhartlegierung bei 350 bis 4G0 kp/mm² liegt, können Vorspannungen bis zu 0,8 °/₀ des Ausgangsmaßes angelegt werden.

Daneben v/eist die Karbidhartlegierung gemäß der Erfindung eine hohe Verschleißfestigkeit auch bei höherer Temperatur auf und ist im geglühten Zustand bearbeitbar und anschließend auf eine hohe Härte ao härtbar. Diese Eigenschaften machen die erfindungsgemäß vorgeschlagene Karbidhartlegierung für den beanspruchten Verwendungszweck, nämlich als Werkstoff für Einsätze von Werkzeugen für die spanlose Formgebung, insbesondere Warmverformung, geeignet. Anwendungsbeispiele sind Matrizen zum Schrauben- u^i Mutternpressen, Halbwarm- (bis 58O⁰C) und Warmpre0matri";n (bis HOO⁰C) für Stahl, Aluminium, Kupfer, Buntmetalle usw. sowie Werkzeuge und Verschleißteile die bis zu hohen Temperaturen eine hohe Härte behalten müssen.

Claims

Patentansprüche:

1. Gesinterte stahlgebundene Karbidhartlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 15 bis 55 Gewichtsprozent eines Karbids der Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Zirkon, vorzugsweise Titan, oder Mischkarbide dieser Metalle und 45 bis 85 Gewichtsprozent eines Stahls mit

0,25 bis 0,9 7o Kohlenstoff,
0 bis 3,0% Mangan, 0 bis

bis 1,0% Silizium, 0,3 bis 3,0% Kupfer, 0,1 bis 1,0% Vanadin,

bis 17,5% Chrom.

Mc f, n»J Wnhah

Dis 11,3"I₀ cnrom. bis 6,0% Kobalt,

bis S no/. K1n\vhiii

6,0

0 DIS D₁U-/„ MJDail,

2,0 bis 5,0% Molybdän,

0,1 bis 0,5% Niob,

0,001 bis 0,01 % Bor,

0 bis 0,8% Nickel,

Rest Eisen

besteht.

2. Karbidhartlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 32 bis 35 Gewichtsprozent Titankarbid und 65 bis 68 Gewichtsprozent eines Stahls mit

0,4

8,0

2,5

0,3 bis

0,001 bis

0,1 bis

bis 0,6% Kohlenstoff, bis 12,0% Chrom, bis 4,0% Molybdän, 0,8% Kupfer,

0,01 % Bor, 0,3% Var.adin, 0,3% Niob,

Rest Eisen

besteht.

3. Karbidhartlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 33 Gewichtsprozent Titankarbid und 67 Gewichtsprozent Stahi mit

0,6% Kohlenstoff, 0,5% Kupfer, 16,5% Chrom, 1,2% Molybdän, 0,5% Nickel, 0,01 % Bor,

Rest Eisen besteht.

4. Verwendung einer Karbidhartlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Werkstoff zur Herstellung von Einsätzen von Werkzeugen für die spanlose Formgebung, insbesondere Warmformgebung.