DE2630266C3

DE2630266C3 - Verwendung einer Sinterstahllegierung für Werkzeuge und Verschleißteile

Info

Publication number: DE2630266C3
Application number: DE2630266A
Authority: DE
Inventors: Fritz 4150 Krefeld Frehn
Original assignee: THYSSEN EDELSTAHLWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Current assignee: THYSSEN EDELSTAHLWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1979-10-31
Also published as: US4180401A; SE7707521L; JPS536207A; DE2630266B2; DE2630266A1; IT1079731B; FR2357654A1; GB1536251A

Description

ausreichende Warmhärte besitzen müssen, insbesondere bei der Verarbeitung von Kunststoffen aller Art darunter solchen mit verschleißenden Füllstoffen. Versuche haben ergeben, daß die gewoHten Verbesserungen der Warmhärte nickebnartensitischer Legierangen durch Erhöhung des Moiybdängehalts über einen Wert von 10% bzw. 10,7% in der Matrix, wie er bei den vorerwähnten bekannten Legierungen maximal möglich ist, überraschenderweise keine Versprödung bringt sgidern im Gegenteil sogar eine Verbesserang der Zähigkeit bei gleichzeitiger Härtesteigerung zu verzeichnen ist Möglicherweise ist dieser nicht erwartete Effekt auf die TeQlöslichkeit des TiC im Mo zurückzuführen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung besteht aus

20bis35Gew.-% TtCund

65b"is80Gew.-% Stahl mit

13bis 16GeW-Vo Ni Hbisl7Gew.-% Mo 15bisl8Gew.-% Co
ObisO,6Gew.-% Ti 0 bis 0,6 Gew.-% Cu
0 bis 0,2 Gew.-% B

Fe.

Rest

Das TiC kann bis 50% durch TaC, ZrC, CrC, NbC, WC, TiN einzeln oder zu mehreren ersetzt werden.

Das besondere Kennzeichen der hinsichtlich ihrer Zusammensetzung aus der DE-OS 2044 208 an sich bekannten Legierung ist ihr über 10% bzw. 10,7% gegenüber dem aus den eingangs genannten Druckschriften bekannten Legierungen erhöhter Molybdängehalt, der den gesamten positiven Einfluß auf die Warmhärte der Legierung hat Aus der DE-OS 2044 208, die sich auf einen Schweißstab für Schmelzschweißung bezieht war dies nicht entnehmbar.

Der Al-Gehalt liegt in der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung bei 0 bis 1 %, weil eine starke Versprödung durch steigenden Al-Zusatz festgestellt wurde. Bis 1% AI kann aber zur Erhöhung der Wärmeleitung nützlich sein. Legierungen mit Al-Gehalten sollten aber nur bei weniger auf Zähigkeit beanspruchten Teilen Verwendung finden.

Ein Mn-Zusatz, der offenbar bei solchen Legierungen bisher nicht für nützlich erachtet wurde, ist dann vorzusehen, wenn die Legierung u.a. auf Erosion beansprucht wird. Ein Mn-Zusatz bis 2% härtet die Matrix des an sich weichen plattenförmigen Nickelmartensits, ohne die Bearbeitbarkeit wesentlich zu erschweren, und verhindert damit die typischen Auswaschungen bei Erosionsverschleiß.

Ti in einer Menge von mindestens 0,2% ist erforderlich, um die Aushärtung der Legierung zu ermöglichen. Die Erhöhung des Titangehalts über 2,0% bringt eine Versprödung, welche die charakteristischen Verwendungszwecke der Legierung negativ beeinflussen würde.

Kobalt bei Zusatz von mindestens 10% verhindert weitgehend die Löslichkeit des Molybdäns im Mischkristall, so daß es für die zur Härtesteigerung notwendigen intermetallischen Ausscheidungen, vor allem Fe2Mo, zur Verfügung steht Ein Co-Gehalt über 20% zeigte keinen positiven Einfluß auf die Gesamtlegierung.

Der Borzusatz dient zur Sintererleichterung (Desoxidation) und sollte 0,08% nicht übersteigen, da spröde Borverbindungen in den Korngrenzen entstehen.

Ein Cu-Zusatz bis 2% dient einer zusätzlichen Härtesteigerung auf Grund von Ausscheidungen, erzeugt aber auch einen zusätzlichen Schmiereffekt bei Werkzeugen aus Legierungen gemäß der Erfindung für die gesamte Umformtechnik und bei Verschleißteilen.

Im Temperaturbereich von 480"C bis oberhalb 600° C zeigen die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen bei gleicher Glühhärte von 50 HRC eine Härtesteigerung gegenüber bisher zum Einsatz gelangten Legierungen:

	Gemäß Stand der	Legierungen gemäß
	Technik	der Erfindung
480C	62 HRC	67 HRC
500C	62 HRC	66 HRC
520 C	61 HRC	66 HRC
540C	61 HRC	65 HRC
560C	60 HRC	65 HRC
58OC	59 HRC	63 HRC
600C	57 HRC	61 HRC

15

20 Nach einem Lösungsglühen bei 840° C erreichen diese Legierungen trotz des hohen Mo-Gehaltes eine Härte von 50 bis 52 HRC und sind einwandfrei zu bearbeiten. Eine anschließende Auslagerung von 6 bis 8 h bei 480° C ergibt die überraschend hohen Härtewerte von 65 bis 70 HRC, die bisher durch keine auszulagernde Legierung auf der Basis Nickelmartensit erreicht wurden (siehe die in der Figur dargestellten Anlaßkurven). Dementsprechend ist erfindungsgemäß auch die Verwendung der genannten Sinterstahllegierung, die nach einem Lösungsglühen bei etwa 84O°C 6 bis 8 Stunden bei etwa 480⁰C ausgelagert ist zur Herstellung von Werkzeugen und Verschleißteilen, die eine Härte von über 65 bis 70 HRC erfordern, vorgesehen.

Infolge Erhöhung der Biegebruchfestigkeit von bisher 1200 bis 1600 N/mm* auf 2000 bis 2400 N/mm² eignet sich die Legierung auch zur Verwendung für biegebruchfeste Gegenstände, wie lange Schneid- und Biegestempel, Rotorwellen, Spindeln für Schneidwerkzeuge, Ventile und Teile, die einen hohen Dämpfungswert der Legierung erfordern.

Als weitere Möglichkeit bietet sich erfindungsgemäß die Verwendung für Druckplatten aller Art an. Eine Nitrierung durch eines der bekannten Verfahren bringt höhere und gleichmäßigere Oberflächenhärten bei ebenfalls höherer Grundhärte. Die Grundhärte bei erhöhter Nitriertemperatur fällt weniger ab, da die Anlaßkurve höher liegt

Der Einsatz dieser Legierungen als Werkstoff für Warmarbeitszeuge, wo Temperaturen oberhalb 650⁰C an der Berührungsfläche zwischen warmem Werkstoff (1000⁰C) und Werkzeugen auftreten, kann die Verwendung im lösungsgeglühten Zustand erfordern. Auch in diesem Fall wirkt sich die bessere Wärmeleitung der Legierungen gemäß der Erfindung positiv auf die Standzeit des Werkzeuges und Beständigkeit gegen Warmrisse aus.

Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Legierung ist, daß sie für Umformwerkzeuge bei höheren Temperaturen auch im lösungsgeglühten Zustand eingesetzt werden kann. Dies auf Grund der hohen Glühhärte und des Karbidanteils, der bei Stählen dieser Gruppe gänzlich fehlt Der Vorteil liegt weiterhin darin, daß die nickelmartensitische Legierung bei der

Erwärmung keine Umwandlung erfährt. Damit entfallen die starken Volumenänderungen, die frühzeitig zu Warmrissen führen. Die nach der Erwärmung der Werkzeuge folgende Abkühlung kann nur bescheidene Ausscheidungen intermetallischer Verbindungen bewirken, die neben Härtesteigerung eine zu vernachlässigende Volumen verkleinerung verursachen. Erwärmung und Abkühlung spielen sich in so kurzen Zeiträumen ab, daß man weder vom ordnungsgemäßen Lösungsglühen noch von einer exakten Auslagerung sprechen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

26 30
ι • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Sinter- 5 266
2 1 als Werkstoff zur Herstellung von Werkzeugen und i Stahllegierung für Werkzeuge und Verschleißteile. Aus den DE-PS 1257440 und 15 58 477 sind Patentansprüche: Verschleißteilen, die bei Temperaturen über 500° C Sinterstahllegierungen mit 1. Verwendung einer Sinterstahllegierung, beste ausreichende Warmhärte besitzen müssen. 27 bis 35% TiC hend aus 2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 <0,03% C für Werkzeuge und Verschleißteile nach Anspruch 1, 10 3 bis 7% Mo 12 bis 60 Gew.-% Titankarbid und die bei der Verarbeitung von Kunststoffen, die auch 12 bis 26% Ni 40 bis 88 Gew.-% Stahl mit verschleißende Füllstoffe enthalten können. 5bisU% Co 0 bis 0,10 Gew.-% C 3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1,
bestehend aus 0,15 bis 2,4% TI . 12bis25Gew.-% Mo 20 bis 35 Gew.-% Titankarbid und 0,05 bis 0,6% Al 8 bis 26 Gew.% Ni 65 bis 80 Gew.-% Stahl mit 15 0,02% B 10bis20Gew.-% Co 13 bis 16 Gew.-% Ni 0,2bis2Gew.-% Ti 14bisl7Gew.-% Mo wobei 50% des Ni-Gehaltes durch Cr ersetzt werden 0 bis 1,0 Gew.% Al 15bisl8Gew.-% Co kann, bekannt 0 bis 2,0 Gew-% Mn 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ti Aas den DE-PS 12 98 293 und 20 61 485 sind folgende 0 bis 2,0 Gew-% Cu 0 bis 0,6 Gew.-% Cu 20 Legierungen bekannt: 0 bis 0,08 Gew.-% B 0bis0,02Gew.% B Rest Fe 0 bis 0,05 Gew.-% C 10bis36Gew.-% Ni Rest Fe G,2bis9Gew.-% Ti bis 5 Gew.-% Al, Summe Ti + Al für die Zwecke nach den Ansprüchen 1 oder 2. 25 nicht über 9% 4. Verwendung einer Legierung nach einem der bis 25 Gew.-% C Ansprüche 1 oder 3, bei der das Titankarbid bis zu bis 10 Gew.-% Mo 50% durch TaC, ZrC, CrC, VC, NbC, WC, TiN 30 Rest Fe einzeln oder zu mehreren ersetzt ist, für die Zwecke oder mit nach den Ansprüchen 1 oder 2. 5. Verwendung einer Legierung nach einem der ll^^^Ge o^° S-I , + ^{Ni nicht über 15%}
4 bif 10 Gew.-% Ni) 2
3 bis 10 Gew.-% Co Ansprüche 1 bis 3, die nach einem Lösungsglühen bei bis 5 Gew.-% Mo etwa 840⁰C 6 bis 8 Stunden bei etwa 480⁰C 35 0,5 bis 5 Gew.-% Ti ausgelagert ist, zur Herstellung von Werkzeugen bis 5 Gew.-% Al und Verschleißteilen, die eine Härte von über 65 bis <0,02% C 70 HRC erfordern. Rest mindestens 50% Fe. 6. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung von Teilen, die 40 Diese bekannten Legierungen können maximal 10 eine Biegebruchfestigkeit über 2000 N/mm² aufwei bzw. 10,7% Molybdän enthalten. Sie sind bestimmt für sen müssen, wie lange Schneid- und Biegestempel, verzugsfrei härtbare Werkzeuge und Maschinenteile, Rotorwellen, Spindeln für Schneidwerkzeuge, Venti die hochverschleißfest sein müssen. le und Teile, die einen hohen Dämpfungswert der Aufgabe ist die Auffindung einer Legierung, deren Legierung erfordern. 45 Einsatz als Werkstoff für Warmarbeitswerkzeuge 7. Verwendung einer Legierung nach einem der bessere Erfolge bringt als bisherige Werkstoffe, die aber " Ansprüche 1 bis 3 als Werkstoff für Druckplatten auch für Werkzeuge zur Kaltarbeit Verwendung finden η aller Art. kann und sich durch eine möglichst einfache Wärme R behandlung auszeichnet Hoher Widerstand gegen ϊ. 50 Warmverschleiß soll aber das besondere Kennzeichen der Legierung sein. Da alle auf schmelzmetallurgischem Wege hergestellten Werkstoffe, vornehmlich Stähle, keine Leistungsverbesserung bringen, kommt im vorlie genden Fall nur die Pulvermetallurgie als Herstellungs 55 verfahren in Betracht Diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung einer Sinterstahllegierung mit einem TiC-Gehalt von 12 bis 60 Gew.-% und 40 bis 88 Gew.-% einer Stahllegierung, bestehend aus 60 0 bis 0,10 Gew.-% C 12bis25Gew.-% Mo 8 bis 26 Gew.-% Ni 10 bis 20 Gew.-% Co 0,2 bis 2 Gew.% Ti 0bisl,0Gew.-% Al 0 bis 2,0 Gew.-% Mn 0 bis 2,0 Gew.-% Cu 0 bis 0,08 Gew.-% B Rest Fe als Werkstoff zur Herstellung von Werkzeugen und Verschleißteilen, die bei Temperaturen über 500⁰C