DE4133480A1 - Nichtrostender chromlegierter stahl fuer kunststofformen - Google Patents
Nichtrostender chromlegierter stahl fuer kunststofformenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen nichtrostenden chromlegierten Stahl
für kunststofformen, insbesondere für Form(en)rahmen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kunststofformen und Formrahmen werden üblicherweise aus auf
Gebrauchsfestigkeiten zwischen 850 und über 1200 N/mm vergütbaren
Stählen hergestellt.
Beim Einsatz von Formenstahl 40CrMnMo7, DIN Werkstoff Nr. 12 311
bzw. dessen schwefellegierter Variante DIN Werkstoff Nr. 12 312
oder von Legierungen entsprechend DIN Werkstoff Nr. 12 330, 12 336,
12 741 und dergleichen, welche Stähle kohlenstoffgehalte von 0,3
bis 0,5 und Chromkonzentrationen von bis 2,5 Gew.-% aufweisen,
können bei entsprechender Wärmebehandlung Formenteile mit gewünscht
hoher Materialfestigkeit und guter Zähigkeit hergestellt werden.
Diese Legierungen sind jedoch nicht rostbeständig, so daß bei einer
Lagerung der Werkzeuge ein aufwendiger Korrosionsschutz mit
gegebenenfalls einem Zerlegen der Form erforderlich ist bzw. sind.
Formeneinsätze und Formenrahmen haben zumeist auch
Kühlwassersysteme, wobei ein Rostbefall in den Leitungen weitere
Verunreinigungen verursachen und die Kühlwirkung nachteilig
beeinflussen kann.
Um den Nachteil einer starken Anfälligkeit für Oberflächenrost,
insbesondere bei der Lagerung der Teile in feuchter Industrieluft
zu vermeiden, werden auch nichtrostende Formenstähle ( zum Beispiel
X42Cr13 Werkstoff Nr. 12 083) mit Cr-Gehalten von 12,0 bis 14,0
Gew.-% und einer Kohlenstoffkonzentration von ca. 0,4 Gew.-%
verwendet. Derartig erhöhte Cr- Gehalte bewirken im allgemeinen
eine Rostbeständigkeit des Werkstoffes. Bei vergüteten
Kunststofformen oder -Rahmen kann jedoch eine Korrosion
insbesondere an den Passungsflächen nicht ausreichend verhindert
werden. Der Kohlenstoff kann nämlich bei der Karbidbildung im Zuge
einer Wärmebehandlung der Matrix Chrom entziehen, wodurch örtlich
die Cr-Konzentration unter den für eine Passivierung
erforderlichen Wert sinkt.
Durch einen abgesenkten Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel im
Kunststofformenstahl X21Cr13, Werkstoff Nr. 12 082, wird zwar die
Rostbeständigkeit des Werkstoffes verbessert, nachteilige Einflüsse
ergeben sich daraus jedoch auf einige mechanische Materialwerte und
die Homogenität bzw. Seigerungsfreiheit des Gefüges, wobei auch ein
Widerstand gegen Passungsflächenkorrosion bzw. Spalt(en)korrosion
nicht in ausreichendem Maße erreicht werden kann.
Bei der Verwendung von Kunststofformenstahl X91CrMoV18, Werkstoff
Nr. 1.2361 ist ein ausreichend hoher Korrosionswiderstand gegeben.
Die Schweißbarkeit und Zähigkeit dieser aufgrund des hohen Cr-
Gehaltes auch teuren Legierung sind jedoch wegen des gleichzeitig
hohen Kohlenstoffgehaltes unzureichend bzw. Schweißungen können nur
an entsprechend vorbereiteten, zum Beispiel vorgewärmten, Teilen
erfolgen.
Ausgehend von den den Stand der Technik bildenden Werkstoffen setzt
sich die Erfindung zum Ziel, einen kostengünstigen Stahl für
Kunststofformen, insbesondere für Formrahmen, zu schaffen, der gute
Schweißbarkeit sowie hohe Zähigkeit besitzt und bei einer
Festigkeit von 900 bis 1200 N/mm Korrosionsbeständigkeit ,
insbesondere Beständigkeit gegen Passungsrost oder
Spalt(en)korrosion bzw. Korrosionsangriff in den durch eine
mehrteilige Ausführung der Formen und/oder im Zusammenwirken mit
dem Formrahmen gebildeten Spalten aufweist. Ferner ist es Aufgabe
der Erfindung, Maßnahmen für eine gute Zerspanbarkeit der Legierung
anzugeben.
Diese Ziele werden bei einem nichtrostenden chromlegierten Stahl
der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Vorteile der neuen Legierung sind im wesentlichen darin zu
sehen, daß durch eine erfindungsgemäß aufeinander abgestimmte
Einstellung der Konzentration der ferritbildenden und
austenitbildenden Elemente im Stahl im wesentlichen eine
vollkommene Martensitstruktur des Gefüges nach einer thermischen
Vergütung erzielt wird, wobei eine geringfügige Tendenz zur
Ferritausscheidung günstigerweise vorgesehen ist. Dies hat sich als
vorteilhaft erwiesen , weil damit, wie gefunden wurde, eine zum
Beispiel durch Wärmebehandlungsfehler hervorgerufene Ausscheidung
von geringen Mengen von Austenit im Gefüge, welche die
Gebrauchseigenschaften des Werkstoffes stark verschlechtern können,
mit Sicherheit vermieden wird. Es ist weiters wichtig, daß durch
eine Begrenzung des Kohlenstoffgehaltes nach oben auf maximal 0,28%
eine grobe Karbidausscheidung und dadurch eine örtliches Absinken
der Chrom-Konzentrationen in der Matrix verhindert werden kann, so
daß auch in den Passungs- bzw. Spaltflächen eine entsprechende
Oberflächenpassivierung bzw. Korrosionsbeständigkeit vorliegt.
Vollkommen überraschend wurde gefunden, daß ein zusätzlicher
Stickstoffgehalt von erfindungsgemäß größer als 0,05%
korrosionshemmend wirkt und nicht nur die Ausscheidungskinetik des
Werkstoffes günstig beeinflußt, sondern auch Seigerungen wirksam
verhindert sowie eine Ausbildung einer im wesentlichen homogenen
Gefügestruktur bewirkt. Wichtig für ein Erreichen hoher Festigkeit
bei Einsatztemperatur ist jedoch, daß die Summe von kohlenstoff
und Stickstoffkonzentration im erfindungsgemäßen Bereich zwischen
0,25 und 0,36 Gew.-% liegt, wobei eine Einschränkung dieses
Bereiches auf 0,27 bis 0,35 bzw. auf 0,28 bis 0,34 vorteilhaft für
ein geringes Streuband der mechanischen Werte ist. Synergetisch
werden dadurch eine gute Schweißbarkeit und hohe Zähigkeit bei
entsprechender Vergütbarkeit des Stahles erreicht, wobei im
Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit die geringen Cr- Gehalte von
15,5 bis 17,5 Gew.-% genügen, um eine Korrosionsbeständigkeit auch
in Passungsspalten bewirken zu können.
Um eine tiefe Einhärtung bzw. Durchhärtung bei einer
Wärmebehandlung der Teile zu erreichen, ist ein Nickelgehalt von
0,4 bis 0,75 Gew.-% vorgesehen. Weiters können durch Mo- Gehalte
bis 0,35 Gew.-% die mechanischen Eigenschaften und die Härteannahme
der Formteile weiter vorteilhaft verbessert werden.
Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit kann vorgesehen sein, daß dem
Stahl bis 0,18 Gew.-% Schwefel zulegiert ist. Diese im Vergleich
mit üblichen S- Zusätzen zur Erreichung von Zerspanungsvorteilen
geringe S- Konzentration hat sich im Hinblick auf eine gute
Polierbarkeit, ein gewünschtes Eigenschaftsprofil und eine
entsprechende Korrosionsbeständigkeit des Materials als vorteilhaft
erwiesen. Wenn gemäß einer bevorzugten Form der Mn-Gehalt
mindestens 8 mal, höchstens jedoch 14 mal höher ist als der
vorzugweise mit einer Konzentration von 0,1 bis 0,15 Gew.-% im
Stahl eingestellte Schwefelgehalt, werden trotz geringen
Schwefelanteiles vorteilhafte Zerspanungseigenschaften erreicht.
Claims (4)
1. Nichtrostender chromlegierter Stahl für Kunststofformen,
insbesondere Formrahmen, mit guter Schweißbarkeit sowie hoher
Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit nach einem thermischen
Vergüten auf eine Festigkeit von 900 bis 1200 N/mm in feuchter
Industrieluft, insbesondere in den durch eine mehrteilige Form
gebildeten Passungsspalten, gekennzeichnet durch Gehalte von in
Gew.-%,
höchstens 0,28 C,
15,5 bis 17,5 Cr,
mindestens 0,05 N,
mit der Maßgabe, daß der Wert für C+N mindestens 0,25 und höchstens 0,36 beträgt.
höchstens 0,28 C,
15,5 bis 17,5 Cr,
mindestens 0,05 N,
mit der Maßgabe, daß der Wert für C+N mindestens 0,25 und höchstens 0,36 beträgt.
2. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gehalte von in
Gew.-%
Si bis 1,0 vorzugsweise 0,15 bis 0,5
Mn bis 1,6 vorzugsweise 1,0 bis 1,5
S bis 0,18 vorzugsweise 0,09 bis 0,16
Ni 0,4 bis 0,75 vorzugsweise 0,45 bis 0,6
Mo bis 0,35 vorzugsweise 0,1 bis 0,2
Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingte Verunreinigungen.
Si bis 1,0 vorzugsweise 0,15 bis 0,5
Mn bis 1,6 vorzugsweise 1,0 bis 1,5
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Mo bis 0,35 vorzugsweise 0,1 bis 0,2
Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingte Verunreinigungen.
3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Wert
für C+N von 0,27 bis 0,35, vorzugsweise 0,28 bis 0,34.
4. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
einen Mangangehalt mit einer Konzentration von mindestens 8 mal,
höchstens jedoch 14 mal , insbesondere etwa 10 mal, derjenigen des
Schwefelgehaltes, welcher vorzugsweise 0,1 bis 0,15 Gew.-% beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914133480 DE4133480A1 (de) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Nichtrostender chromlegierter stahl fuer kunststofformen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19914133480 DE4133480A1 (de) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Nichtrostender chromlegierter stahl fuer kunststofformen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4133480A1 true DE4133480A1 (de) | 1993-04-15 |
Family
ID=6442365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914133480 Withdrawn DE4133480A1 (de) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Nichtrostender chromlegierter stahl fuer kunststofformen |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4133480A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT407647B (de) * | 1999-05-10 | 2001-05-25 | Boehler Edelstahl | Martensitischer korrosionsbeständiger chromstahl |
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US4564566A (en) * | 1983-06-28 | 1986-01-14 | Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft | Chromium containing alloy for fabricating pressing tools, pressing plates formed from such alloy and method of fabrication thereof |
-
1991
- 1991-10-09 DE DE19914133480 patent/DE4133480A1/de not_active Withdrawn
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WO2006016043A3 (fr) * | 2004-07-12 | 2007-01-25 | Industeel Creusot | Acier inoxydable martensitique pour moules et carcasses de moules d'injection |
US9267197B2 (en) | 2004-07-12 | 2016-02-23 | Industeel France | Martensitic stainless steel for injection moulds and injection mould frames |
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