DE2621472C2

DE2621472C2 - Verwendung einer Hartlegierung für Schneid-,Scher-oder Verformungswerkzeuge

Info

Publication number: DE2621472C2
Application number: DE2621472A
Authority: DE
Inventors: Carl Sven Gustaf Lännersta Ekemar; Rolf Greger Rönninge Oskarsson
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1985-09-05
Also published as: US4145213A; SE392482B; DE2621472A1; FR2311098B1; JPS6018742B2; IT1061368B; JPS51149111A; GB1531151A; FR2311098A1; SE7505630L

Description

<r

~ Ll+

M²

gegeben ist, aufweist und daß höchstens 15% der Körner der harten Phase größer als 1,2 μπι sind.

2. Verwendung einer Hartlegierung nach Anspruch 1, die aus 15—30 Atom-% Ti, Zr und/oder Hf, 15—33 Atom-% C und/oder N, höchstens 6 Atom-% Cr, höchstens 6 Atom-% Mo, höchstens 4 Atom-% W, höchste!* 12 Atom-% Co, höchstens 3 Atom-% Ni, höchstens 4 Atom-% Si, höchstens 2 Atom-% Mn und Eisen als Rest besteht, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Hartlegierung nach Anspruch 1, die aus 18—38 Atom-% Ti, Zr und/oder Hf, 15—33 Atom-% C und/oder N, 2—15 Atom-% Mn, höchstens 3 Atom-% Cr, höchstens 3 Atom-% Mo, höchstens 3 Atom-% Ni und Eisen als Rest besteht, für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer Hartlegierung nach Anspruch 1, die aus 12—30 Atom-% Ti, Zr und/oder Hf, 12—33 Atom-% C und/oder N, höchstens 16 Atom-% Cr, höchstens 10 Atom-% W, höchstens 10 Atom-% Mo, höchstens 10 Atom-% Al und Rest Fe, Co und/oder Ni besteht, für den Zwev* nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Hartlegierung nach Anspruch 1, bei der die harten Bestandteile aus Nitriden, und/oder Karbonitriden bestehen und das Mol-Verhältnis N : N + C höchstens 035 beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer Hartlegierung nach Anspruch 1, bei der die harten Bestandteile aus Nitriden und/ oder Karbonitriden bestehen und das Mol-Verhältnis N : N+C höchstens 0,60 beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer Hart!«gierung nach Anspruch 1, bei der der Metallbinder oder die Metallmatrix mindestens 50 Gew.-% ausmacht, für den Zweck nach Anspruch 1.

8. Verwendung einer Hartlsgierun.g nach Anspruch 1. bei der die harten Bestandteile aus fein verteilten Nitriden und/oder Karbonitriden bestehen, und das Mol-Verhäitnis (Ti+ Zr + Hf+V + Nb+Ta): (Cr + Mo+W) größer als 25 ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

Die Erfindung betrifft eine Legierung mit ausgezeichneten Eigenschaften bei der Anwendung für Werkzeuge, wie Schneidwerkzeuge, Scherwerkzeuge oder Verformungswerkzeuge.

Für die Verwendung bei solchen Werkzeugen oder Teilen stehen seit langer Zeit eine große Zahl von Materialien zur Verfügung, die verschiedene Verwendungsbereiche und Bedarfsbereiche überdecken, und zwar abhängig von den Eigenschaften oder der Wirksamkeit der Materialien in Bezug auf ihren Preis oder ihre Herstellungskosten. Unter solchen Materialien können genannt werden: Diamanten, Keramiken, Hartmetall, Schnellarbeitsstahl, »Stellite« und warm bearbeitbare titan-karbidreiche Legierungen, beispielsweise »Ferro-TiC«.

Es ist versucht worden, den Bereich zu überdecken, der zwischen der großen Materialgruppe »Hartmetall« mit einem Anteil von harten Bestandteilen oder Karbiden oft um 90% und der anderen großen Materialgruppe »Schnellarbeitsstahl« mit einem Anteil von harten Bestandteilen oder Karbiden oft um 25%, zu überdecken durch Verwendung verschiedener Arten von Materialien mit dazwischenliegenden Gehalten an harten Bestandteilen oder Karbiden. Unter solchen Materialien sind insbesondere zu erwähnen die bereits genannten kommerziellen Legierungen »Stellite« und »Ferro-TiC«. Es steht aber kein bekanntes Material zur Verfügung, das solche Eigenschaften aufweist, daß es eine allgemeine Anwendung in dem genannten Bereich gefunden hat. So ist »Ferro-TiC« nicht vorgeschlagen worden für die spanabhebende Bearbeitung, weil seine großen, auf Titankarbid basierenden Karbidkörner — oft zusammenhängend — das Material für diese Verwendung weniger geeignet machen, In gleicher Weise hat das Material »Stellite« beschränkt Anwendungen, wie beispielsweise Aufschweißen von Hartmetallplättchen, und seine verhältnismäßig grobe Gußstruktur hat das Material für die Bearbeitung von Metall oder dergleichen unter normalen Bedingungen geringerwertig gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Legierung mit solchen Eigenschaften zu schaffen, daß sie den Anwendungsbereich für Schnellarbeitsstahl überdeckt, dabei aber auch der Bereich zwischen Schnellarbeitsstahl und Hartmetall in sehr zufriedenstellender Weise ausfüllt. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Legierung, die bezüglich ihrer Volumengehaite an Legierungselementen und strukturellen Komponenten

innerhalb eines bekannten Bereiches liegt, erreicht ihre überraschend günstigerr Eigenschaften durch eine Kombination einschließlich der eingestellten Gehalte und Proportionen der Legierungselemente als auch durch eine besondere und einzigartige Charakterisierung der Korngröße und Größenverteilung der harten Bestandteile.

Die erfindungsgemäße Legierung kann mit Hilfe pulvermetallurgischer Verfahren hergestellt werden. Die Elemente als solche, harte Bestandteile, Vorlegierungen oder die Legierung in Pulverform kann Rohmaterial sein. Für den Fall, daß die erfindungsgemäße Legierung als Rohmaterial verwendet wird, kann sie als ein Pulver durch das Verfahren der Lichtbogenschmelz-Verbrauchselektroden, die entlang ihre Längachsen rotieren, vorbereitet werden. Die Pulverrohmaterialien werden in geeigneter Weise in einer Mahlvorrichtung gemahlen, wie sie normalerweise in der Hartmetallindustrie verwendet wird. Organische Flüssigkeiten, wie Aceton, Äthylalkohol, Benzol usw. kann als Mahlmedium verwendet werden, und es können Hartmetallkugeln als Mahlkörper verwendet werden. Es ist wesentlich, daß der Mahlvorgang zu einem feinkörnige, gut vermischten Pulver führt, was eine Vorbedingung für die ausgezeichneten Eigenschaften der zum Schluß gesinterten Legierung ist

Bei der Vorbereitung e»ner Legierung mit der Nennzusammensetzung (in Gewichtsprozent) 20 Ti, 7 C, 4 Cr, 4 Mo, 6 W und und Rest im wesentlichen Eisen kann ein Rohmaterial, das aus Karbiden von Ti, Cr, Mo und W besteht, zerkleinert werden, worauf das Pulver zusammen mit Karbonyleisenpulver in einer Kugelmühle fein gemahlen wird. Beim Mahlen, das mit Benzol als Mahlflüssigkeit und mit Hartmetallkugeln als Mahlkörper erfolgt, ist die mittlere Korngröße des Pulvers nach 25 Tagen Mahlvorgang auf <0,l μπι reduziert worden. Das Pulver wird getrocknet durch Austreiben der Mahlflüssigkeit durch Erhitzung im Vakuum.

Das Sintern der Legierung zu einem dichten Material mit den richtigen Merkmalen kann erfolgen durch Schmelzphasensinterung eines Pulverkörpers unter Druck, sogenannte Preßsinterung, durc^- isostatisches Heißpressen oder durch Schmieden eines Pu'verkörpers in Anwesenheit einer Schmelzphase oder nicht Die endgültigen harten Bestandteile können vorteilhafterweise bei dem Sinterschritt gebildet werden.

Die Sinterung in Anwesenheit einer Schmelzphase muß in einer kurzen Zeit bei der Sintertemperatür vorgenommen werden, um ein unerwünschtes Kornwachstum der harten Bestandteile zu vermeiden. Ein Verfahren, daß sich als sehr geeignet erwiesen hat, ist das Preßsintern ^emäß der sogenannten Funkensinterung. Dieses Verfahren bedeutet, daß die Erhitzung durch eine unmittelbare Hindurchleitung elektrischer Ströme durch ein solches Pulver erfolgt, so daß zwischen den Pulverkörnern Lichtbogen hoher Wirkung erzeugt werden. Beim Preßsintern gemäß dem Funkensinterverfahren werden elektrisch leitende Stempel und ein elektrisch isolierendes, gekühltes Werkzeug verwendet Eine kurze Stromzuführungszeit, wobei die Wärmeerzeugung nur auf den Pulverkörper lokalisiert ist, und eine schnelle Abkühlung durch das Werkzeug bedeutet, daß die Korngröße der harten Bestandteile in der fertig gesinterten Legierung innerhalb der Anforderungen gemäß der Erfindung gehalten werden kann.

Dichte und homogene Testkörper aus fein verteiltem Pulver mittels der Funkensinterung können dadurch erhalten werden, daß Preßlinge zwischen die elektrisch leitenden Stempel und das elektrisch isolierte, wassergekühlte Werkzeug eingesetzt werden. Mit Hilfe eines elektrischen Stromes wird eine Temperatur von 1285°C (gemessen mit einem Pyrometer an der Innenwand des Werkzeuges) bald erreicht, und es kann der Sintervorgang erfolgen. Geeignete Bedingungen sind ein Druck von 20 NPa und eine Verweilzeit von etwa 5 Minuten bei der erreichten Temperatur. Auf diese Weise kann ein Material mit zufriedenstellenden Eigenschaften erhalten werden.

Beim Heißpressen sind Testkörper ohne Anwesenheit einer Sohmelzphase behandelt worden, und zwar durch isostatisches Heißpressen bei einem Druck von 100 MPa, einer Temperatur von 1215°C und einer Verweilzeit bis zu einer Stunde, was zu einem wünschenswerten Ergebnis geführt hat, d. h. daß eine volle Dichte erreicht worden ist ohne irgendein Kornwachstum der harten Bestandteile.

Bei der spanabhebenden Bearbeitung hat die Legierung ihre hervorragenden Eigenschaften in solchen An-Wendungen bewiesen, in denen heutzutage Schnellarbeitsstahl vorherrschend ist. Im Vergleich mit Schnellarbeitsstahl, der auf übliche Weise oder auf teilchenmetaliurgische Weise hergestellt worden ist, hat die Legierung eine beträchtlich bessere Abriebfestigkeit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Abriebfestigkeit bedeutet in diesem Zusammenhang Widerstand gegen sogenannte Flankenabnutzung auf der Freifläche des Schneideinsatzes und auch Widerstand gegen Auskolkung auf der Spanfläche des Schneideinsatzes. Es ist einzigartig bei der Legierung, daß Schneideinsätze aus diesem Materizl abgenutzt sind und dabei eine scharfe und gleichförmige Schneidkante behalten haben, was bedeutet, daß die Kanten der Legierung selbst schärfend sind. Auf diese Weise können Kanten auf Einsätzen aus der Legierung stä/ker abgenutzt werden als Kanten auf Einsätzen aus anderen Werkzeugmaterialien, wie ScL;eL!arbeitsstahi. Es ist somit möglich, die Zahl der Einzelteile pro Schneidkante aufgrund der besseren Abnutzungsfestigkeit und der beibehaltenen scharfen Kante zu erhöhen.

Schneidkanten der Legierung haben eine ungewöhnlich niedrige Empfindlichkeit gegen das Festsetzen von Material vom Werkstück bewiesen. Dies bedeutet, daß die auf die Schneideinsätze wirkenden Schneidkräfte weniger ansteigen durch zwischen Werkzeug und Werkstückmaterial gebildete Verbindungsn als bei Verwendung von Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl. Die Schnittkräfte sind somit begrenzt auf die für die Spanbildung erforderlichen Kräfte. Eine geringe Neigung von Schweißung oder Haftung zwischen Werkstück und Schneidflächen oder Schneidkanten bedeutet eine verringerte Wärmeentwicklung und einen verringerten Temperaturanstieg im Schneidwerkzeug. Im Vergleich zu Schneideinsätzen aus Schnellarbeitsstahl haben Werkzeuge aus der erfindungsgemäßen Legierung eine bessere Zähigkeit bewiesen, und zwar nicht nur wegen der ausgezeichneten Festigkeit, sondern auch verringerte Schnittkräfte durch die geringe Reibung am Werkstück, die ausgezeichnete Abnutzungsfestigkeit und die Aufrechterhaltung einer scharfen Kante. Da Schneidwerkzeuge aus der erfindungsgemäßen Legierung eine sehr geringe Empfindlichkeit gegen das Festhaften von Material haben, kann die Spanbildung bei unterbrochenen Schneidvorgängen in vielen Fällen ohne Unterbrechungen vor sich

gehen, in denen bei Schnellarbeitsstahlwerkzeugen Unterbrechungen wegen Beschädigungen auftreten. Die Kapazität der Legierung, der Bildung von thermischen Ermüdungsbrüchen bei schnell unterbrochenen Schneidoperationen, wie Fräsen oder Kopierdrehen zu widerstehen, hat sich als wesentlich besser im Vergleich zu Schnellarbeitsstahl erwiesen. Selche Schneidvorgänge haben auch unerwartet lange Standzeiten der Schneidwerkzeuge aus der erfindungsgemäßen Legierung ergeben.

Die Forderung nach scharfen Kanten ist oft nicht zu umgehen bei der spanabhebenden Bearbeitung, bei welcher Schnellarbeitsstahlwerkzeuge verwendet werden und auch beim Abscheren von Plattenmaterial usw., bei welchem übliche warm bearbeitbare, titankarbidreiche Legierungen verwendet werden. Geeignete Eigenschaften des Materials im Werkzeug erleichtern das Schleifen einer scharfen Kante. Das Schleifen von Einsätzen und Werkzeugen aus der erfindungsgemäßen Legierung hat sich als Vorteil der Legierung bei der Herstellung scharfer Kanten erwiesen. In dieser Hinsicht verhält sich die Legierung unterschiedlich zum Schnellarbeitsstahl als auch zu anderen Materialien ähnlich den erwähnten titankarbidreichen Legierungen.

Beispiel 1

Die Legierung nach der Erfindung mit den unten angegebenen Daten ist getestet worden durch Drehen zusammen mit einem kobaldlegierten Schnellarbeitsstahl. Im vorliegenden Falle ist die Matrix der Legierung eine Stahlmatrix gewesen, und sie enthielt Strukturbestandteilmerkmale eines gehärteten und getemperten Stahles. Die Zusammensetzungen (Gewichtsprozent) und Daten der verglichenen Materialien waren folgende:

	Legierung nach	Mit Kobalt legierter
	der Erfindung	Schnellarbeitsstahl
	(Gew.-%)	(Gew.-%)
Ti	19,5
C	7,0	1,25
Cr	42	f
Mo	4,6	3,1
W	6,0	9
V		3,1
Co		9
Fe	Rest	Rest
Härte	1050-1070	880Vickers

Die erfindungsgemäße Legierung enthielt 47 Volumenprozent harte Bestandteile derart, wie sie in dem vorhergehender, Text beschrieben sind, und 53 Volumenprozent Matrix. Die mittlere Korngröße der harten Bestandteile ist mit 0,12 μτη in einem Transmissionselektronenmikroskop gemessen worden, und es ist die Verteilung der Korngröße gemessen worden mit einer Standardabweichung von ±0,05 μπι. Weniger als 1 % der harten Bestandteilkörner hatte eine Korngröße > 1,0 μπι.

Ein charakteristisches Strukturbild der erfindungsgemäßen Legierung ist in F i g. 1 gezeigt, das ein Elekronenrnikroskopbild ist wegen der extrem feinkörnigen Struktur. F i g. 2 zeigt ein Lichtmikroskopbild des kobaltlegierten Schnellarbeitsstahles.

Der Test ist ausgeführt worden durch Schlichten und auch als Drehen unter aussetzenden Bedingungen. Das Drehen erfolgt bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten. Der Test 1 war ein Schlichten von Rohren mit einem Durchmesser von 100 mm Stahl. Die Schneiddaten waren folgende:

Schnittgeschwindigkeit

Vorschub Schnittiefe

5 m/min

0,15 mm/Umdrehung 1,5 mm

Die Schneidkanten wurden nach einer Schneidzeit von 40 Minuten verglichen. Die F i g. 3 und 4 zeigen die getesteten Einsätze. Jede Figur ist aus zwei Ansichten zusammengesetzt, und zwar eine Ansicht senkrecht zur Schneidfläche und eine Ansicht senkrecht zur Freifläche der Hauptschneidkante. Der Schneideinsatz aus der erfindungsgemäßen Legierung (F i g. 3) war frei von anhaftendem Material, hatte eine leichte Auskolkung und Flankenabnutzung, wobei die Auskolkung deutlich in der Spanfläche lag. Der Schneideinsatz aus kobaltlegiertem Schnellarbeitsstahl (F i g. 4) war mit anhaftendem oder angeschweißtem Werkstückmaterial beschichtet hatte eine größere Auskolkung und Flankenabnutzung als der erste Eiasatz, und es begann die Auskolkung an der Schneidkante. Eine Auskolkung, die in einigem Abstand von der Schneidkante beginnt, bedeutet, daß die Kante bis zu beträchtlich größerer Abnutzung verwendet werden kann, als es normal derFall ist Die Flankenabnutzung wurde an drei Stellen entlang der Schneidkante gemessen, wie im Bereich der Eckenzone (a) in einem Viertel der Kantenlänge, in einer Mittelzone (b) auf der halben Länge der Kante und einer Werkstückoberfläche (c) an einem Viertel der Kantenlänge. Die folgenden Werte der Auskolkung und der Flankenabnutzung sind erhalten worden:

Flankenabnutzung, mm in Zone Auskolkung

abc maximaler Tiefe

Einsatzlegierung 0,05 0,05 0,12 <5

nach der Erfindung

kobai-.egierter 0,12 0,13 0,18 15

Schneliarbeitsstahl

Test 2 war eine Schlichtbearbeitung von Rohren mit einem Durchmesser von 100 mm in Stahl SIS 1550 unter Verwendung folgender Schneiddaten:

Schnittgeschwindigkeit 50 m/min

Vorschub 0,15 mm/Umdrehung ₎₅

Schnittiefe 1,5 mm

Die Schneidkanten wurden nach einer Schneidzeit von 20 Minuten verglichen. Die Fig.5 und 6 zeigen die gcicsieicn Schneideinsatz;:. Der Einsatz aus der erfir.dungsgemäßen Legierung (F i g S) war frei von anhaftendem oder angeschweißtem Werkstückmaterial, hatte fast keine Auskolkung und eine leichte Flankenabnutzung _2Q auch in der Oberflächenzone zwischen Werkstück und Einsatz. Der Einsatz aus kobaltlegiertem Schnellarbeitsstahl (Fig.6) war beträchtlich mit Werkstückmaterial bedeckt, hatte eine deutliche Auskolkung und eine gewisse Eindrückung an der Schneidkante und eine nachweisbare Flankenabnutzung in der Werkstückzone. Es wurden die folgenden Werte der Auskolkung und der Flankenabnutzung festgestellt:

25

Einsatz Flankenabnutzung mm in Zone Auskolkung

abc maximaler Tiefe (μητ)

Leg.orung nach 0,04 0,04 0,22 <5

der Erfindung

kobaltlegierter 0,05 0,05 0,51 35

Schnellarbeitsstahl

Test 3 wurde durchgeführt bei hohen Schnittdaten für Schnellarbeitsstahl. Die Bearbeitung war auch in diesem Falle eine Schlichtbearbeitung von Rohren in Stahl unter Anwendung folgender Schnittdaten:

Schnittgeschwindigkeit 80 m/min

Vorschub 0,15 mm/Umdrehung _4C

Schnittiefe 1,5 mm

Die Testzeit betrug 25 Minuten. Der Schneideinsatz aus der erfindungsgemäßen Legierung (F i g. 7) wies eine unbedeutende Auskolkung und Flankenabnutzung auf, was bei dem kobaltlegierten Schnellarbeitsstahl (F i g. 8) nicht der Fall war. Die folgenden Werte der Abnutzung sind gemessen worden:

Einsatz Flankenabnutzung mm in Zone Auskolkung

abc maximaler Tiefe

50

Legierung nach 0,09 0,0b 0,07 <5

der Erfindung

kobaltlegierter 0,14 0,14 0,39 172

Schnellarbeitsstahl

Test 4 wurde als Schneidoperation mit unterbrochenem Verlauf der Bearbeitung durchgeführt Das Werkstück war ein genutetes Rohr aus Stahl mit einem Durchmesser von 100 mm. Die Zahl der Nuten betrug 4. Die Nuten waren symmetrisch angeordnet und hauen jede eine Breite von etwa 40 mm. Die Schnittdaten waren folgende:

Schnittgeschwindigkeit 50 mm/min

Vorschub 0,15 mm/Umdrehung

Schnittiefe 1,5 mm

Die Testzeit betrug 15 Minuten. Der Einsatz aus der Legierung hatte kein anhaftendes Werkstückmaterial,

wies eine leichte Auskolkung und eine gleichförmige Flankenabnutzung aui jnd zeigte eine gleichförmig scharfe Kante (siehe F i g. 9). Der Schneideinsatz aus kobaltlegiertem Schnellarbeitsstahl war bedeckt mit anhaftendem oder angeschweißtem Werkstückmaterial, hatte eine deutliche Auskolkung und eine ungleichmäßige, starke Flankenabnutzung (siehe F i g. 10). Die folgenden Werte der Abnutzung wurden geschätzt:

Einsatz

Flankenabnutzung mm in Zone
a b

Auskolkung maximaler Tiefe (μπι)

Legierung nach der Erfindung kobaltlegierter 15 Schnellarbeitsstahl

0,23
0,30

0,23 0,40

Beispiel 2

0.28 0,39

5 73

Erfindung ist als Werkzei.igmaterial getestet worden im Vergleich zu einer

tine Legierung geiiiäu der

üblichen härtbaren, titankarbidenthaltenden Legierung beim Stanzen von Platten. Die Daten der getesteten Legierungen waren folgende:

25

30

35

40

45

50

55

60

Legierung nach der Erfindung (A)

Bekannte Legierung (B)

Ti

Cr

Mo

Fe

Mittlere Korngröße der

harten Bestandteile

Standardabweichung der

Korngrößenverteilung

Strukturbild

Härte HV

Die Platte wies folgende Daten auf:

C =0,008% Si =3,15% Mn =0,12% S =0,04% Cr =0,08% N =0,03% Mo =0,02%

3,3% 64,6% 0,25 μπι

±0,10 μπι

Fig.H 1050

26,0%

7,0%

2,0%

63,0%

4,0 μηι

Fig. 12

1070

Härte HV: Dicke der Platte:

185 0,50 mm

In Bezug auf die Werkzeuge kann mitgeteilt werden, daß die Kontur des Stanzstempels ein Halbkreis war mit einer ebenen Endfläche und einem Durchmesser von 10 mm. Der Stanzstempel und die Werkzeugelemente waren eingebaut in einen starken Säulenständer mit vorgespannten Kugellagern. Die Spaltbreite zwischen Stanzstempel und Werkzeug betrug 30 μπι. Die Geschwindigkeit der Stanzung betrug 100 Hübe pro Minute, und es betrug die Hublänge 30 mm. Während des Testverlaufes wurden nach jeweils 50 000 Stanzungen 20 Lochausschnittstücke herausgenommen und es wurde die Randhöhe an fünf Stellen gemessen. Das Ergebnis des Tests ist in einem Diagramm (Fig. 13) gezeigt, wobei jeder Punkt einen Mittelwert der Randhöhe für fünf Meßpunkte von 20 Lochausschnittstücken darstellt.

Aus dem Ergebnis ist ersichtlich, daß die Stanzstempel gemäß der Legierung A zweimal soviel Teile produziert haben wie die Stanzstempel aus der üblichen Legierung B. Die Abnutzungsgrenze der Werkzeuge war die Zahl von Stanzungen, bei denen die Randhöhe 75 μπι überschritten war.

65

26 21 4/2

Beispiel 3

Eine erfindungsgemäße Legierung mit den unten angegebenen Daten wurde bei einer Drehbearbeitung getestet, und zwar zusammen mit einem sehr hoch legierten Pulver-Schnellarbeitsstahl (so hoch legiert wie es mit dieser Technik möglich gewesen ist). Die Matrix der Legierung war eine Stahlmatrix und enthielt Strukturbestandteile, wie sie für einen gehärteten und getemperten Stahl charakteristisch sind. Die Zusammensetzungen der beiden verglichenen Materialien waren folgende:

	Legierung nach	hochlegiertes Schnell-
	der Erfindung	arbeitsstahl-Pulver
	(Gew.-%)	(Gew.-o/o)
Ti	19,8	_
C	0,5	2,3
N	4,8	—
Cr	3,8	4,0
Mo	4.5	7,0
W	6,0	6,5
V	—	6,5
Co	4,0	10,5
Fe	Rest	Rest
Härte	1175	1020Vickers

	Legierung nach der Erfindung
	(Gewichtsprozent)
Ti	24
Mn	8
Cr	2
N	6
O	1,0
C	0,8
Fe	Rest

to 15 20

Die erfindungsgemäße Legierung enthielt 42 Volumenprozent harte Bestandteile und 58 Volumenprozent Matrix. Die mittlere Korngröße wurde mit 0,09 μπι und die Standardabweichung mit ±0,04 μπι gemessen. Weniger als 1% der Zahl an harten Bestandteilkörnern hatte eine Korngröße über 1,0 μΐη.

Tests wurden durch Schlichtbearbeitung von Rohren mit einem Durchmesser von 100 mm in Kohlenstoffstahl unter Verwendung folgender Schnittdaten durchgeführt:

30

Schnittgeschwindigkeit 50 m/min

Vorschub 0,15 mm/Umdrehung

Schnittiefe 1,5 mm

Die Schneidkanten wurden nach einer Schnittzeit von 20 Minuten verglichen. Das Werkzeug aus dem erfindungsgemäßen Material war frei von angeschweißtem Werkzeugmaterial, und es war keine Auskolkung vorhanden. Der Schnellarbeitsstahl war bedeckt mit Werkzeugmaterial und zeigte schwere Auskolkungen.

Beispiel 4

40

Eine erfindungsgemäße Legierung mit der unten angegebenen Zusammensetzung wurde auf Abnutzung getestet in Form von Zähnen einer Baggerschaufel und wurde verglichen mit einem üblicherweise verwendeten Material, wie sogenanntem »Hadfield«-Stahl:

45

50

Die Legierung enthielt 45 Volumenprozent harte Bestandteile. Die mittlere Korngröße der harten Bestandtei-Ie wurde mit 0,11 μπι und ihre Standardabweichung mit ±0,04 μπι gemessen. Weniger als 1% der Zahl der harten Bestandteilkörner hatte eine Korngröße >0,7 μτη.

Der »Hadfield«-Stahl war ein austenitischer Manganstahl mit der Nennanalyse 1% C, 12—14% Ma Rest Fe. In dem Test waren die Hälfte der Zähne der Schaufel aus üblichem Material und die andere Hälfte aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellt Die Arbeit bewegte sich zwischen Tunnelbau (Laden von Stein), Laden an einem Backenbrecher (Steinpulver), Straßenbau (Stein und Sand) und Arbeit in einer Sandgrube (Kies und Sand). Die aus bekanntem Material hergestellten Zähne mußten nach 600 Stunden ausgewechselt werden, während die aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Zähne noch nach 2000 Stunden in Betrieb

Beispiel 5

Eine erfindungsgemäße Legierung mit der unten angegebenen Zusammensetzung wurde getestet als Siebrost in einer Sintermaschine und verglichen mit dem normalerweise verwendeten Material, nämlich »Hadfield«-Stahi

Die erfindungsgemäße Legierung hatte folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent: 18,5 Ti; 9,2 W; 3,0 Mo; 33 Co; 8,0 Cr; 3,0 Al; 2,0 B; 5,2 N; 03 C; 9,0 Fe und Rest NL

Die Legierung enthielt 42 Volumenprozent Hartbestandteile mit einer mittleren Korngröße von 0,10 um, und es betrug ihre Standardabweichung ±0,04 μτη. Die Legierung wurde während 4 Stunden bei l*.00°C und 16 Stunden bei 800⁰C behandelt.

Die erfindungsgemäße Legierung zeigte nach 4 Wochen keine Abnutzung, was die normale Lebensdauer des »Hadfield«-Stahles bei dieser Anwendung war.

Beispiel 6

Eine erfindungsgemäße Legierung wurde verglichen mit einer üblichen warmbearbeitbaren, Titan-Karbid enthaltenden Legierung in einem Schleif- und Poliertest Die Daten der verglichenen Legierungen waren folgende:

	Legierung nach	übliche
	der Erfindung	Legierung
Ti	24	273
C	1,5	73
N	6,0	—
Cr	8,0	14,0
Mo	1,0	3,0
Mn	03	1,0
V	—	03
Cu	—	0,8
Fe	Rest	Rest
Härte HV	1150	1030
mittlere Korngröße der	0,10 μπι	5 μπι
harten Bestandteile
Standaruabweichung der	±0,04}im	—
Korngrößenverteilung

Unter den gleichen Schleif- und Polierbedingungen zeigte die bekannte Legierung Kratzer gleicher Groß* wie die Korngröße der harten Bestandteile, während die extrem feinkörnige Legierung nach der Erfindunj überhaupt keine Kratzer ergab.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Hartlegierung, bestehend aus 30—70 VoL-% harten Bestandteilen in einem Metallbinder oder einer Metallmatrix, wobei die harten Bestandteile Verbindungen von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und/oder Wolfram mit Kohlenstoff, Stickstoff und/oder Bor sind, wobei 0—20% der Menge an Kohlenstoff, Stickstoff und/oder Bor durch Sauerstoff ersetzt sein können, wobei die Matrix auf Eisen, Kobalt und/oder Nickel aufgebaut ist und wobei die Legierung höchstens 10 Atom-% Aluminium, höchstens 15 Atom-% Mangan, höchstens 4 Atom-% Silizium und höchstens 1 Atom-% Kupfer neben zulässigen Verunreinigungen enthält, für Schneid-, Scher- oder Verformungsv erkzeuge, mit der Maßgabe, daß die harte Phase eine mittlere Korngröße M im Bereich von 0,01 —1,00 u.m mit einer Korngrößenverteilung, die durch die Standardabweichung Sgemäß