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DE2035226C - Use of a sintered metal alloy for wear-resistant, mechanically and corrosion-chemically highly stressed objects with low density - Google Patents

Use of a sintered metal alloy for wear-resistant, mechanically and corrosion-chemically highly stressed objects with low density

Info

Publication number
DE2035226C
DE2035226C DE19702035226 DE2035226A DE2035226C DE 2035226 C DE2035226 C DE 2035226C DE 19702035226 DE19702035226 DE 19702035226 DE 2035226 A DE2035226 A DE 2035226A DE 2035226 C DE2035226 C DE 2035226C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal alloy
until
corrosion
wear
sintered metal
Prior art date
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Expired
Application number
DE19702035226
Other languages
German (de)
Other versions
DE2035226B2 (en
DE2035226A1 (en
Inventor
Fritz 4150 Krefeld Frehn
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke GmbH, 4150Krefeld
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Edelstahlwerke GmbH, 4150Krefeld filed Critical Deutsche Edelstahlwerke GmbH, 4150Krefeld
Priority to DE19702035226 priority Critical patent/DE2035226C/en
Priority to CH856971A priority patent/CH564092A5/xx
Priority to GB1295005D priority patent/GB1295005A/en
Priority to CS4854A priority patent/CS152401B2/cs
Priority to US00161929A priority patent/US3771975A/en
Priority to FR7125428A priority patent/FR2101566A5/fr
Publication of DE2035226B2 publication Critical patent/DE2035226B2/en
Publication of DE2035226A1 publication Critical patent/DE2035226A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2035226C publication Critical patent/DE2035226C/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

00 bisuntil 0,08%0.08% Kohlenstoff,Carbon, 0,20.2 bisuntil 1,8%1.8% Kupfer,Copper, 0,20.2 bisuntil 1,2%1.2% Niob/TantalNiobium / tantalum und/oder Titan,and / or titanium, 0,50.5 bisuntil 29%29% Molybdän,Molybdenum, 0,0050.005 bisuntil 0,1%0.1% Bor,Boron, 00 bisuntil 23%23% Chrom,Chrome, 00 bisuntil 1,7%1.7% Aluminium,Aluminum, 00 bisuntil 1,9%1.9% Mangan,Manganese, 00 bisuntil 6,8%6.8% Wolfram,Tungsten, 00 bisuntil 68%68% Eisen,Iron, 1010 bisuntil 66%66% Nickelnickel

als Werkstoff für Gegenstände, die, wie bei hohen Temperaturen eingesetzte Lagerwerkstoffe und wie Mahlkugeln, hohe Härte, Druckfestigkeit und Zähigkeit, großen Verschleißwiderstand, gute Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit und niedrige Dichte haben müssen.
2. Verwendung einer Sintermetallegierung nach J bestehend aus 70 Gewichtsprozent ffiwbW mit weniger als 0,01 % freiem Kohlenstoff und 30 Gewichtsprozent einer austenitisrhcn Legierung mit
As a material for objects which, like bearing materials used at high temperatures and grinding balls, must have high hardness, compressive strength and toughness, high wear resistance, good oxidation and corrosion resistance and low density.
2. Use of a sintered metal alloy according to J consisting of 70 percent by weight ffiwbW with less than 0.01% free carbon and 30 percent by weight of an austenitic alloy with

16,8% Chrom,16.8% chromium,

Molybdän,
Wolfram,
Kupfer,
Niob,
Molybdenum,
Tungsten,
Copper,
Niobium,

16,8%
4,7%
0,8%
16.8%
4.7%
0.8%

0,3% Niob,0.3% niobium,

weniger als 0,03% Kohlenstoff,
0,02% Bor,
Rest Nickel
less than 0.03% carbon,
0.02% boron,
Remainder nickel

für den Zweck r.ach Anspruch i.for the purpose of claim i.

Verwendung einer Sintermelallegierung nach Anspruch 1, bestehend aus; 70Gewichtsprozent Titankarbid mit weniger als 0,01 % freiem Kohlenstoff und 30 Gewichtsprozent einer austenitischen Leg:irung milUse of a sintered melal alloy according to claim 1, consisting of; 70Gewichtsprozent titanium carbide with less than 0.01% free carbon and 30 weight percent of an austenitic Leg: Irung mil

weniger als 0,03% Kohlenstoff,
18,0% Chrom,
12,0% Nickel,
1.0% Molybdän.
0,8% Kupfer,
0,3% Titan,
0,01% Bor,
Rest Eisen
less than 0.03% carbon,
18.0% chromium,
12.0% nickel,
1.0% molybdenum.
0.8% copper,
0.3% titanium,
0.01% boron,
Remainder iron

für den Zweck nach Anspruch 1.for the purpose of claim 1.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Sinlermetallegierung als Werkstoff für Gegenstände, die liohe Härte, Druckfestigkeit und Zähigkeit, großen Verschleißwiderstand, gute Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit, niedrige Dichte haben müssen.The invention relates to the use of a single metal alloy as a material for objects, the liohe hardness, compressive strength and toughness, great Wear resistance, good oxidation and corrosion resistance, must have low density.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Legierung zu finden, die neben großem Verschleißfyiderstand ein Höchstmaß an Zähigkeit, gute Oxy-(dütions- und Korrosionsbeständigkeit und geringe Pichte besitzt Weitere Forderungen sind hohe Druckfestigkeit und Hätte. Derartige Forderungen werden Z, B. an Lagerwerkstoffe gestellt, die bei hohen Temperaturen zum Einsatz kommen, oder an Werkstoffe für Mahlkugel,"·.The object of the present invention is to find an alloy which has in addition a large Verschleißfyiderstand a high degree of toughness, good oxy- (dütions- and corrosion resistance and low Fichte Further demands are high compressive strength and had. Such demands are Z, B. to bearing materials that are used at high temperatures, or on materials for grinding balls, "·.

Keramische Werkstoffe aus Oxyden, z. B. Aluminiumoxyd, Siliziumoxyd, Metallkarbide, /. B. Wolfram-Tantal-, Niob-, Titan- oder Molybdänkarbid, oder Boride, Nitride und Suizide erfüllen /war einen Teil der obenerwähnten Forderungen, sind jedoch zu spröde, splittern leicht, und ihre Druckfestigkeit und ihr Verschleißwiderstand reichen nicht aus. Reine Karbide sind ebenfalls zu spröde, und ihre Dichte ist in den meisten Fällen zu hoch Hartmetalle, bestehend aus Metallkarbiden mit metallischen Bindern, besitzen in de; Regel auch eine zu hohe Dichte und mangelnde Koirosionsbeständigkeit. Boride, Nitride und Suizide als Finzelkomponenten sind spröde wie Glas und dabc- für den Zweck der vorliegenden f rfindung ebenfalls ungeeignet. Metallcgi rungen erreichen auf (hund zu geringer Druckfe.tigkeit und Harte nicht die gewünschten Eigenschaften.Ceramic materials made from oxides, e.g. B. aluminum oxide, silicon oxide, metal carbides, /. B. tungsten-tantalum, niobium, titanium or molybdenum carbide, or borides, nitrides and suicides meet / was part of the above-mentioned requirements, but are too brittle, splinter easily, and their compressive strength and wear resistance are insufficient. Pure carbides are also too brittle, and in most cases their density is too high. Hard metals, consisting of metal carbides with metallic binders, have in de; Usually too high a density and insufficient corrosion resistance. Borides, nitrides and suicides as fincelial components are brittle like glass and therefore also unsuitable for the purpose of the present invention. Conclusions Metallcgi reach (dog too low Druckfe.tigkeit and Hard not the desired properties.

aus 25 bis 75% Titankarbid und 15 bis 75% eines austeii'tischen oder durch Umwandlung und/oder Ausscheidung intermetallischer Phasen härtbaren, 1,2 bis 15% Mangan enthaltenden Stahls, die hohefrom 25 to 75% titanium carbide and 15 to 75% of an austeii'tischen or by conversion and / or Precipitation of intermetallic phases of hardenable steel containing 1.2 to 15% manganese, the high

ήο Verschleißfestigkeit, insbesondere Reib- und Erosionsverschleißfestigkeil, bei hoher Härte besitzt, erfüllt nicht alle eingangs genannten Forderungen, vor allem hat sie keine genügende Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit und keine ausreichend geringe Dichte. ήο has wear resistance, in particular friction and erosion wear-resistant wedge, with high hardness, does not meet all of the requirements mentioned above, above all it has insufficient resistance to oxidation and corrosion and does not have a sufficiently low density.

Zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems wird nun bei Verwendung einer Sintermetallegierung, bestehend aus 55 bis 80 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Karbide des Titans, Chroms, Vanadiums, als Einzel- oder MischkarbideTo solve the problem on which the invention is based, when using a sintered metal alloy, consisting of 55 to 80 percent by weight of one or more carbides of titanium, chromium, vanadium, as single or mixed carbides

und 20 bis 45 Gewichtsprozent einer austenitischen Metallegierung mitand 20 to 45 percent by weight of an austenitic metal alloy with

bis 0,08% Kohlenstoff,up to 0.08% carbon,

0,20.2 bisuntil 1,8%1.8% Kupfer,Copper, Titan,Titanium, 0,20.2 bisuntil 1,2%1.2% Niob/Tantal und/oder'Niobium / tantalum and / or ' 0,50.5 bisuntil 29%29% Molybdän,Molybdenum, 0,0050.005 bisuntil 0,1%0.1% Bor,Boron, UU bisuntil 23%23% Chrom,Chrome, 00 bisuntil 1,7%1.7% Aluminium,Aluminum, 00 bisuntil 1,9%1.9% Mangan,Manganese, 00 bisuntil 6,8%6.8% Wolfram,Tungsten, 00 bisuntil 68%68% Eisen,Iron, 1010 bisuntil 66%66% Nickelnickel

6$ für den eingangs genannten Zweck vorgeschlagen. Aus dem vorstehenden Bereich wird die Verwendung einer Legierung folgender Zusammensetzung bevorbs!<annte ^sinterte Karbidhartlegierung, bestehend zugt: 70Gewichtsprozent Titankarbid mit weniger$ 6 suggested for the aforementioned purpose. The above area becomes the use an alloy of the following composition is preferred! ^ sintered carbide hard alloy, consisting of: 70 weight percent titanium carbide with less

Auch die au> rjer USA.-Patentschrift 3 450 511Also the United States patent specification 3,450,511

035 2*26035 2 * 26

als 0,01% freiem Kohlenstoff und 30 Gewichtsprozent einer austenitischen Legierung mitas 0.01% free carbon and 30% by weight of an austenitic alloy

16,8% Chrom,16.8% chromium,

16,8% Molybdiin,16.8% molybdiine,

4,7% Wolfram,4.7% tungsten,

0,8% Kupfer,0.8% copper,

0,3% Niob,0.3% niobium,

weniger als 0,03% Kohlenstoff,less than 0.03% carbon,

0,02% Bor,0.02% boron,

Rest Nickel.Remainder nickel.

IOIO

Eine weitere bevorzugt zu verwendende Legierung besteht aus 70 Gewichtsprozent Titankarbid mit weniger als 0,01% freiem KohlensUyif und 30 Gewichtsprozcnt einer austenitischen Legierung mitAnother preferred alloy to be used consists of 70 percent by weight of titanium carbide less than 0.01% free carbon and 30% by weight an austenitic alloy with

weniger als 0,03% Kohlenstoff,
18,0% Chrom,
12,0% Nickel,
less than 0.03% carbon,
18.0% chromium,
12.0% nickel,

Molybdän,Molybdenum,

Kupfer,Copper,

Titan,Titanium,

1,0%
0,8%
0,3%
0,01% Bor,
Rest Eisen.
1.0%
0.8%
0.3%
0.01% boron,
Remainder iron.

2020th

Die Dichte der vorgenannten bevorzugten Legierung beträgt 5,80 g/cm3, die Harte 70 bis 72 HR£, die Druckfestigkeit 300 bis 350 kp/mm2, und die Korrosionsbeständigkeit, besonders unter reduzierenden Bedingungen, also gegenüber Halogeniden, gegenüber sauren Chloridlösungen und SaLsäure, war vorhanden. Die Zähigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden S'intermetallegierung wurde an gesinterten Kugeln geprüft, die aus einer Höhe von 10 m auf eine Betonplatte geworfen oder geschleudert wurden. Es ergab sich dabei, daß die Kugeln, ohne die geringste Splitterneigung zu zeigen, auf die Ausgangshöhe zurücksprangen. The density of the aforementioned preferred alloy is 5.80 g / cm 3 , the hardness 70 to 72 HR £ , the compressive strength 300 to 350 kp / mm 2 , and the corrosion resistance, especially under reducing conditions, that is to halides, to acidic chloride solutions and Salic acid was present. The toughness of the sintered metal alloy to be used according to the invention was tested on sintered balls which were thrown or hurled onto a concrete slab from a height of 10 m. It was found that the balls, without showing the slightest tendency to splinter, jumped back to the starting height.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Sintermetallcgierung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Mischen der auf max. 6 μΐη gemahlenen Legierungskomponenten, also die Karbidkomponentc und den einzelnen EJernentcn oder auch Vorlegierungen der Bindcmetallegierung, Naßmahlen z.B. in Attritoren aufeine Teilchengröße von max. 3 μΐη mit großem Feinstkornanteil und anschließendem Trocknen und Austreiben der Mahlfiüssigkeit in einem Vakuumtrockner, Nach nochmaligem Durchkneten der Mischung unter Zugabe preßerleichternder Zusätze, die auch zum Granulieren des Feinstpulvers zwecks besserer Rieselfähigkeit ausreichen, wird das Granulat auf mechanischen oder isostatischen Pressen zu Formkörpern gepreßt, die dann im Vakuum-Sinterofen unter einem Druck von weniger als )0~2Torr bei einer Temperatur von etwa 1250 bis 135O°C während einer zum Anheizen, Halten und Abkühlen ausreichenden Zeit vr.i etwa 8 bis 48 Stunden unter Legierungs- und Mischkristallbildung gesintert werden.The sintered metal alloy to be used according to the invention is produced in a manner known per se by mixing the alloy components ground to a maximum of 6 μm, i.e. the carbide components and the individual elements or master alloys of the binding metal alloy, wet grinding, for example in attritors, to a particle size of at most 3 μm with a large Finest grain fraction and subsequent drying and expulsion of the grinding liquid in a vacuum dryer. After kneading the mixture again with the addition of additives that facilitate the pressing, which are also sufficient to granulate the finest powder for better flowability, the granulate is pressed into shaped bodies on mechanical or isostatic presses, which are then vacuum- Sintering furnace under a pressure of less than) 0 ~ 2 Torr at a temperature of about 1250 to 135O ° C for a time sufficient for heating, holding and cooling vr.i about 8 to 48 hours with alloy and mixed crystal formation.

Auf Grund der erwähnten guten Eigenschaften der Sintermetallegierung obiger Zusammensetzung eignet sie sich z, B. als Werkstoff für Mahlkugeln, die in neutraler, oxydierender oder korrodierender Atmosphäre, auch unter Einfluß von Wärme bis etwa 8000C, eingesetzt werden, weiter als Werkstoff für Teile, die bei hoher Temperatur eingesetzt werden, z. B. Kugellager, Rollenlager, Drucklager, Gleitschienen, Gaslager, Auf Grund des austeni'isi-hen Gefügcs der Bindemetallegierung kann sie auch für Teile verwendet werden, die außerdem nicht magnetisierbar sein müssen, z. B. für Stempel oder Matrizen von Pressen, die in einem Magnetfeld eingesetzt werden.Due to the aforementioned good properties of the sintered metal alloy of the above composition, it is suitable, for example, as a material for grinding balls that are used in a neutral, oxidizing or corrosive atmosphere, also under the influence of heat up to about 800 ° C., and also as a material for parts that are used at high temperature, e.g. B. ball bearings, roller bearings, thrust bearings, slide rails, gas bearings, Due to the austeni'isi-hen structure of the binding metal alloy, it can also be used for parts that do not have to be magnetizable, e.g. B. for punches or dies of presses that are used in a magnetic field.

Claims (1)

Patentansprüche;Claims; 1, Verwendung einer Sintermctailcgierung, bestehend aus 55 bis 80 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Karbide des Titans, Chroms, Vanadiums als Einzel- oder Mischkarbide und 45 bis 20 Gewichtsprozent einer austenitischen Metalllegierung mit1, using a sintered alloy, consisting of from 55 to 80 percent by weight of one or several of the carbides of titanium, chromium, vanadium as single or mixed carbides and 45 bis 20 percent by weight of an austenitic metal alloy with
DE19702035226 1970-07-16 1970-07-16 Use of a sintered metal alloy for wear-resistant, mechanically and corrosion-chemically highly stressed objects with low density Expired DE2035226C (en)

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