DE2244470C3 - Hochkorrosionsbeständige und -verschleißfeste Sinterstahllegierung - Google Patents
Hochkorrosionsbeständige und -verschleißfeste SinterstahllegierungInfo
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Description
0 bis 0,01 % insgesamt an Kohlenstoff und Das Titankarbid kann vorzugsweise bis zu 50 Ge-
Stickstoff ao wichtsprozent durch Cr3C, und/oder VC ersetzt
Rest Eisen. werden
2. Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch Die Stahlmatrix der erfindungsgemäßen Legierung
gekennzeichnet, daß bis zu 50% TiC durch Cr3C2 hat auf Grund der oben angegebenen Gehalte an
und/oder VC ersetzt sind. Chrom und Molybdän rein ferritisches Gefüge.
as Eventuell noch vorhandener Kohlenstoff wird durch
Zugabe des Elements Niob in Karbid überführt. Auch Titan ist ein guter Karbidbildner, der neben Aluminium
Restgehalte an schädlichem Stickstoff in TiN bzw.
Die Erfindung betrifft eine hochkorrosionsbeständige AlN überführt. Die pulvermetallurgischen Herstel-
«nd -verschleißfeste Sinterstahllegierung mit hohem 30 lungsverfahren und die Verwendung reinster Ausgangs-Metallkarbidgehalt.
werkstoffe in Pulverform gestatten niedrigste Kohlen-Auf pulvermetallurgischem Weg hergestellte Le- stoff- und Stickstoffgehalte, so daß sich oftmals die
ftierungen mit 10 bis ">0 Gewichtsprozent Metallkarbid, Zugabe dieser Hilfsstoffe Niob, Titan, Aluminium
insbesondere Titankarbid, und Rest einer ferritischen, erübrigt oder sie nur in Spuren benötigt werden.
durch Austenitzerfall oder Ausscheidung intermetal- 35 Kupfer, Nickel, Bor, Silizium uud Mangan können
lischer Phasen härtbaren Stahllegierung als Binder bis zu den oben jeweils für diese Elemente angegebenen
für das Metallkarbid ist aus der deutschen Auslege- Gehaltsgrenzen zur Verbesserung der Eigenschaften
tchrift 1 216 550 (= USA.-Patentschrift 2 828 202) be- der Legierung in der Stahlmatrix enthalten sein,
kannt. Diese bekannten stahlgebundenen Karbid- Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich
bartlegierungen haben gegenüber den naturharten 40 karbidhaltige Sinterstahllegierungen der angegebenen
Hartmetallen, be: denen der Binder für das Metall- Zusammensetzung besser bearbeiten lassen, gleichkarbid
aus Eisen, Nickel oder Kobalt besteht, den zeitig aber einen höheren Verschleißwiderstand und
Vorteil, daß sie im geglühten, weichen Zustand leicht eine höhere Härte besitzen als bekannte Sinterspanhebend
bearbeitbar und die fertigbearbeiteten legierungen mit austenitischer Stahlmatrix. Die Härte
Teile dann durch eine entsprechende Wärmebehand- 45 von bekannten karbidhaltigen Sinterstahllegierungen
lung auf höhere Hiirte in der Größenordnung von mit austenitischer Stahlmatrix liegt im Mittel bei
70 H RC härtbar sind. Hieraus ist kein Hinweis auf 42 HRC, während die erfindungsgemäße Sintereine
mit der erfindungsgemäßen vergleichbare Le- stahllegierung eine Härte von 52 HRC erreicht. Dies
gierung zu entnehmen. Die hier angegebenen Le- war deshalb nicht vorhersehbar, weil austeniticche
gierungsbeispiele weisen sämtlich einen wesentlich 50 Stahllegierungen ohne Karbidgehalt Härtewerte von
höheren Kohlenstoffgehalt und einen erheblich nie- etwa 180 (HV 10) gegenüber 80 bis 90 (HV 10) rein
drigeren Chromgehalt auf. ferritischer Stähle besitzen. Es mußte also damit Als Binder für das Metallkarbid sind auch schon gerechnet werden, daß die Härte von karbidhaltigen
legierte Stähle, z. B. durch die deutsche Auslegeschrift Sinterstahllegierungen mit rein ferritischer Stahlmatrix
2 035 226, bekanntgeworden. Dabei handelt es sich 55 dementsprechend auch geringer sein würde, wie die
um eine austenitische Stahlmatrix, die als Binder für der bekannten karbidhaltigen Sinterlegierungen mit
die Metallkarbidkomponente vorgesehen war, wenn austenitischer Stahlmatrix.
neben Vei Schleißfestigkeit und Härte auch noch Trotz ihrer wesentlich höheren Härte läßt sieb die
Korrosionsbeständigkeit gefordert wurde. erfindungsgemäße Sinterstahllegierung wesentlich bes-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaf- 60 ser bearbeiten als die bekannten karbidhaltigen Sinter*
fung einer karbidhaltigen Sinterstahllegierung, die Stahllegierungen mit austenitischer Stahlmatrix. VeN
hohe Korrosionsbeständigkeit wie die bekannten suche haben ergeben, daß bei spangebender Bearbei-
Legierungen mit austenitischer Stahlmatrix aufweist, tung von Teilen aus der erfindungsgemäßen Sinter-
die aber einen noch besseren Verschleißwiderstand stahllegierung die Standzeit der Bearbeitungswerkzeuge
als diese besitzen soll. 65 um das Dreifache höher ist als bei der Bearbeitung
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Er- von Teilen aus bekannten karbidhaltigen Sintef-
findung eine Sinterlegierung folgender Zusammen- Stahllegierungen mit austenitischer Stahlmatrix.
set7ung vorgeschlagen: Die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen
Sinteistahllegierung entspricht der bekannten von
Sinterstahllegierungen mit austenitischer Stahlmatrix.
Die erfindungsgemäße karbidhaltige Sinterstahllegierung kann auf Grund ihrer oben geschilderten vorteilhaften Eigenschaften überall dort eingesetzt werden,
wo neben hohem Verschleißwiderstand und hoher Härte auch hohe Korrosionsbeständigkeit verlangt
wird. So ist die erfindungsgemäße Sinterstahllegierung insbesondere von Vorteil als Werkstoff für die Herstellung von in korrosiven Medien eingesetzten verschleißfesten Teilen verwendbar, z. B. im chemischen
Anlagen- und Apparatebau. Anwendungsbeispiele sind Pumpenteile, wie Plunger, Wellen, Schaufehl,
Dichtscheiben, Preßwerkzeuge, wie Stempel und Matrizen, zum Verdichten von Salzen, Kunststoffen
b und Schüttstoffen, die Verschleiß und Korrosion verursachen, Auskleidung von Mühlen, Mischern, Knetwerken usw., die ähnlichen Beanspruchungen ausgesetzt sind.
Nachfolgend sind vier Beispiele für Legierungen
ία innerhalb des erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereichs angegeben:
Legierung
(in Gewichtsprozent)
I2I3I4
Titankarbid .
Stahlmatrix .
mit
Chrom ...
Molybdän
Nickel ....
Kupfer ...
Niob
Aluminium
Titan
Bor
Eisen
0,50 0,50 0,60 0,30 0,01 Rest 33
67
67
35,00
0,50
0,50
0,80
0,80
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34
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66
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2,00
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33
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4,00
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0,30
0,02
Rest
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sinterstahllegierung wird Karbidpulver mit einer mittleren
Korngröße von etwa 5 bis 8 μπι mit den Einzelpulvern
der für die Zusammensetzung der Stahlmatrix notwendigen Elemente oder Verbindungen derselben,
z. B. FeB, NiAl, FeSi, gemischt und zunächst trocken vermengt. Dann wird das Pulvergemisch unter Zugabe
von Mahlflüssigkeit, z. B. Deka-Hydronaphthalin, in Kugelmühlen auf eine mittlere Korngröße von
etwa 3 μπι und feiner gemahlen. Einer Dekantierung der Mahlfiüssigkeit folgt die Vakuumtrocknung zur
Beseitigung der Restmengen an Flüssigkeit. Daran schließt sich ein Misch- und Knetprozeß unter Zugabe
von preßerleichternden Mitteln, z. B. Paraffin oder
Kunststoff in Lösungsmitteln an, Die nun preßfertige
Mischung wird in dafür geeigneten Pressen zu Formkörpern gepreßt. Die Preßlinge werden nochmals einer
Vakuumtrocknung unterzogen, um auch letzte Reste von preßerleichternden Zusätzen und Lösungsmitteln
zu entfernen. Die Preßlinge werden dann im Vakuum von besser als 10~aTorr bei einer Temperatur von
1300 bis 1400°Cje nach Zusammensetzung gesintert.
Die Sinterung erfolgt zum Teil mit flüssiger Phase. Dabei entsteht durch Diffusionsvorgänge aus den
Einzelkomponenten der Stahlmatrix eine Legierung und außerdem erhöht sich die Dichte des Körpers.
Die Dichte der etfindungsgemäßen Sinterstahllegierung
liegt bei etwa 6,4 g/cm8.
Claims (1)
1. öjochkorrosionsi^ständige und -verschleiß- Stahllegierung mit
feste Sinterstahllegierung, bestehend aus
„Λ.. ,„„ „,. , t. 5 20,5 bis 37% Chrom,
Ι^^Τ1^^^^, o U11 . ois bis 12% Molybdän,
40 bis 80 % einer rein ferntischen Stahllegierung 0 bis 1 5 y Kupfer
der Zusammensetzung, 0 bis 4'0y Nickel,'
20,5 bis 37 % Chrom. 0 bis 0>1 '»} Bor>
0,5 bis 12% Molybdän, 1O 0 bis08 y Niob/Tantal,
0 b;s 1.5 % Kupfer, 0 bis 3 0 % Silizium,
0 bis 4,0% Nickel, 0 bis 1>0% Mangan,
2™Γ./οΒογ:,γ , Obis 1,5% Aluminium.
0 bis 0,8 % Niob/Tantal, 0 bis 18 ft Titan>
0 bis 3,0 /J, Silizium, 0 bis 001 °/ insgesamt an Kohlenstoff und
0 bis 1,0% Mangan, ' stickstoff,
0 bis 1,5% Aluminium, ^651 Eisen
0 bis 1,8% Titan,
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