DE849715C - Staehle fuer Warmwerkzeuge - Google Patents

Description

• Stähle für Warrnwerkzeuge Zur Herstellung von Warmwerkzeugen, die infolge Einwirkung heißer Werkstücke bei höheren Temperaturen arbeiten und daher hohe Anlaßbeständigkeit besitzen sollen, z. B. Warmgesenken, Walzdornen, Spritzgußmatrizen, Maschinenteilen, wurden bisher vorzugsweise Chrom-Wolfram-Stähle mit etwa Z bis 3 °/o Chrom und 4 bis 15 °/p Wolfram verwendet, die auch geringe Zusätze von Nickel, Molybdän oder Vanadin aufweisen können und sich von den Schnelldrehstählen durch einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt von etwa 0,25 bis 0,35 Oi!o unterscheiden. Ein bekannter Stahl dieser Art mit etwa 0,28 0 /o Kohlenstoff, 2,7 °/o Chrom, 8,5 % Wolfram und o,2 °/o Vanadin ergibt bei einer Anlaßtemperatur von 45o° C etwa 165 kg/mm2, bei 55o° C etwa 155 kg/mm2 und bei 6oo° C etwa 145 kg/mm2 Festigkeit.
• Für Maschinenteile, die bei erhöhter Temperatur arbeiten und starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wurden auch schon Stähle empfohlen, die bis zu 0,3 °/o Kohlenstoff, mehr als etwa 2,10 °/o Chrom sowie als weiteres Element, das eine Erhöhung der Streckgrenze hervorruft und das Auftreten der Anlaßsprödigkeit verhindert, über o,Z5 °,.'a Molybdän oder 0,3 °/o Wolfram enthalten und zur Weitererhöhung der Streckgrenze bis zu 0,4% Vanadin, sowie zur Verbesserung anderer Eigenschaften noch bis zu 2 0/0 Nickel aufweisen können.
• Auch war es bekannt, zur Herstellung von Ventilen für Verbrennungsmotoren, Schmiedegesenken, Gußformen und sonstigen Warmarbeitsgegenständen Stähle mit 2 bis 7 % Wolfram oder Molybdän, vorzugsweise Wolfram, 0,2 bis 5 % Kobalt, 2 bis 8 0/0 Chrom und 0,2 bis 1,5 % Kohlenstoff zu verwenden.
• Ferner wurde vorgeschlagen, Gegenstände die in einem strömenden Medium arbeiten, z. B. Schiffspropeller, Schaufeln für Dampf- oder Wasserturbinen, aus einem Stahl mit o,1 bis o,5 % Kohlenstoff und 3 bis 2o % Chrom, der außerdem noch bis zu 20 /o Nickel und bis zu 1 % Molybdän, Vanadin oder Wolfram, einzeln oder gemischt, enthalten kann, herzustellen und sie gegen Verschleißbeanspruchungen, wie Erosion, Sandschliff, Kavitation, mit einer gehärteten Oberflächenschicht zu versehen. Diesem Vorschlag war jedoch über eine vorteilhafte Verwendbarkeit solcher Stähle für Warmwerkzeuge nichts zu entnehmen, zumal für diese Werkzeuge eine Oberflächenhärtung wegen der Gefahr der Rißbildung und Absplitterung der Randzonen nicht in Betracht kommt.
• Schließlich wurden zur Herstellung von Warmwerkzeugen auch schon Mangan-Chrom-Stähle mit 1,5 bis 3 % Mangan und 1 bis 4 % Chrom vorgeschlagen, die gegebenenfalls auch bis zu 1% Molybdän, Wolfram und Vanadin, einzeln oder gemeinsam, enthalten können. Die Anlaßbeständigkeit eines solchen Stahles mit 0,36 % Kohlenstoff, 0,23 % Silicium, 1,4 % Mangan, 1,85 % Chrom und o,16 % Molybdän beträgt jedoch bei einer Anlaßtemperatur von 450° C nur etwa 14o kg/mm2 und bei einer solchen von 550° C nur etwa 120 kg/mm2.
• Die Erfindung bezweckt nun, für auf übliche Art hergestellte Warmwerkzeuge, welche der Einwirkung heißer Werkstücke ausgesetzt sind, Stähle zu schaffen, die keines der devisenbelastenden Elemente Wolfram, Molybdän oder Kobalt aufweisen und besteht darin, daß hierzu Stähle verwendet werden, die 0,3 bis 1,2 % Kohlenstoff, 3 bis 14 % Chrom und o,5 bis 2 % Vanadin, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthalten.
• Es-hat sich nämlich wider Erwarten gezeigt, daß die Anlaßbeständigkeit dieser Chrom-Vanadin-Stähle jene des vorerwähnten Chrom-Wolfram-Stahles bei Anlaßtemperaturen zwischen 45o bis 55o° C nicht nur erreicht, sondern sie sogar erheblich übertrifft und selbst bei einer Anlaßtemperatur von 60o° C noch über 12o bis 15o kg/mm2 beträgt.
• Die Anlaßbeständigkeit einiger der erfindungsgemäß zu verwendenden Chrom-Vanadin-Stähle geht im Vergleich zum vorangeführten Chrom-Wolfram-Stahl aus folgenden Beispielen hervor:

  Stahl C Cr W V
  Nr. 0/0 0,0 O',o 01,0
  1 0,28 2,70 8,5O 0,20
  2 0,40 3,71 - 0,65
  3 0,47 9,89 - 0,64
  4 0,53 3,51 - 0,84
  5 0,57 6,30 - o,84
  6 0,70 3,20 - 1,35
  7 0,71 fo,o6 - 1,53
  8 1,o1 3,33 - 2,14
  9 0,96 10,52 - 1,98

  Stahl Härte- Festigkeit kg 'mm2 bei einer Anlaß-

  Nr. tempe- temperatur von

  ratur 450'-C 500' C 55o° C : 60o° C

  1 lfoo° C 165 160 155 145

  2 1000° C 165 165 135 125

  3 1020° C 180 180 145 125

  4 1020° C 165 165 165 15o

  5 1020° C 195 185 165 125

  6 1020° C 185 185 170 145

  7 1070° C 200 200 165 125

  8 950° C 185 180 165 135

  9 1070° C 210 21o 175 130

  Nun war es zwar an sich bekannt, daß die Anlaßbeständigkeit von Stählen durch Zusatz von Vanadin erhöht werden kann. Eine so hohe Anlaßbeständigkeit war aber bei den gemäß der Erfindung zu verwendenden wolfram-, molybdän- und kobaltfreien Chrom-Vanadin-Stählen nicht zu erwarten, zumal die bekannten Warmarbeitsstähle nur bis zu 0,5)/, Vanadin enthalten. So wird z. B. die Festigkeit eines bekannten Warmarbeitsstahles mit etwa 0,45 0/0 Kohlenstoff, etwa 2,5 0;?, Chrom und etwa 0,40/, Vanadin von den gemäß der Erfindung zu verwendenden Stählen bei einer Anlaßtemperatur von 4o0° C bereits um 12 kg/mm2 und bei einer Anlaßtemperatur von 60o° C sogar um 44 kg/mm2 übertroffen.
• Sämtliche erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle sind leicht schmiedbar und im geglühten Zustand gut bearbeitbar. Um eine Verarmung der Grundmasse an Kohlenstoff zu vermeiden erscheint es zweckmäßig, mit steigendem Vanadingehalt auch den Kohlenstoffgehalt innerhalb der angegebenen Grenzen zu erhöhen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Die Verwendung von Stählen mit 0,3 bis 1,2 0;i0 Kohlenstoff, 3 bis 14 % Chrom, o,5 bis 2 % Vanadin, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen als Werkstoff für auf übliche Art hergestellte Warmwerkzeuge, die der Einwirkung heißer Werkstücke ausgesetzt sind.