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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug, insbesondere für eine Spanung von Holz.The invention relates to a cutting tool, in particular for a chip of wood.
In der holzverarbeitenden Industrie sind für eine Spanung von Holz, insbesondere von Stammholz, also für sogenannte "Chipper-Anwendungen", Messer oder Messerleisten eingesetzt, die 5 gleichzeitig auf Verschleiß durch adhäsive und abrasive Belastung, auf Biegung und auf Druck im Schneidkantenbereich vornehmlich schlagartig beansprucht werden. Der Werkstoff derartiger Werkzeuge bzw. Messer soll demnach in korrosionschemischer Hinsicht auch der Belastung durch Tannin wegen beständig sein und mittels einer thermischen Vergütebehandlung gleichzeitig höchste Zähigkeit und höchste Verschleißfestigkeit sowie eine hohe Härte erhalten io bzw. aufweisen.In the woodworking industry, for cutting wood, in particular logs, ie for so-called "chipper applications", knives or knife strips are used, which at the same time are primarily abrupt due to wear due to adhesive and abrasive stress, to bending and to pressure in the cutting edge area be claimed. Accordingly, the material of such tools or knives should also be resistant to the stress of tannin in terms of corrosion chemistry and at the same time obtain the highest toughness and highest wear resistance and high hardness by means of thermal tempering treatment.
Die Forderungen nach stetig steigender Leistung bei höchster Betriebssicherheit der Holzverarbeitungsanlagen können letzlich nur durch Schneidwerkzeuge mit entsprechend abgestimmtem Eigenschaftsprofil erfüllt werden. Mit anderen Worten: Insbesondere im Schneidenbereich der 15 Messer sind ein Verschleiß, Kantenschäden durch einerseits plastische Verformungen, andererseits durch muschelige oder linsenförmige Ausbrüche der Kanten hauptsächlich infolge von Stoßbelastungen sowie ein vorzeitiger Messerbruch durch aufeinander abgestimmte Materialeigenschaften hintanzuhalten. 20 Für "Chipper-Anwendungen" ist es bekannt, Stähle mit der Werkstoff-Nr. 1.2362 nach DIN einzusetzen. Messer aus diesem Stahl besitzen im thermisch vergüteten Zustand eine hohe Materialzähigkeit, jedoch ist deren Verschleißfestigkeit, die Formstabilität des Schneidenbereiches und die Korrosionsbeständigkeit meist zu gering. Zur Verbesserung der Formstabilität der Schneide werden Messer bzw. Messerleisten vielfach aus Stahl gemäß Werkstoff-Nr. 1.2363 25 gefertigt, welche Schneidwerkzeuge zumeist keine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweisen. Es wurde schon versucht, als Schneidwerkzeug-Werkstoff eine Legierung gemäß AT 393 387 zu verwenden, wobei hinsichtlich des Verschleißverhaltens beste Ergebnisse erreicht werden konnten, allerdings kam es gelegentlich zu Fehlern, die auf zu geringe Materialzähigkeit hinwiesen. 30The demands for steadily increasing performance with maximum operational reliability of the wood processing plants can ultimately only be met by cutting tools with a correspondingly matched property profile. In other words: In particular, in the cutting area of the 15 knives are wear, edge damage by plastic deformation on the one hand, on the other hand by mussel or lenticular outbreaks of edges mainly due to shock loads and a premature knife break due to matched material properties. 20 For " Chipper applications " it is known steels with the material no. 1.2362 according to DIN. Knives made of this steel have a high material toughness in the thermally tempered state, but their wear resistance, the dimensional stability of the cutting area and the corrosion resistance are usually too low. In order to improve the dimensional stability of the blade, knives or blade strips are often made of steel according to material no. 1.2363 25 which cutting tools usually do not have sufficient wear resistance. An attempt was made to use an alloy according to AT 393 387 as the cutting tool material, whereby best results could be achieved with regard to the wear behavior, however, errors that occasionally referred to material toughness occasionally occurred. 30
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die jeweiligen Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Messer, der eingangs genannten Art zu schaffen, welches aufgrund einer engen Auswahl der Konzentration der jeweiligen Elemente im Stahl bzw. der chemischen Zusammensetzung sowie der thermischen Vergütung und der Mikrostruk-35 tur des Werkstoffes synergetisch verbesserte Gebrauchseigenschaften bei einer Bearbeitung, insbesondere einer Spanung, von Holz mit stoßweiser Belastung oder unterbrochenem Schnitt aufweist. 40The invention has the object to overcome the respective disadvantages of the prior art and to provide a cutting tool, in particular a knife, of the type mentioned, which due to a narrow selection of the concentration of the respective elements in the steel or the chemical composition and the thermal compensation and the microstructure of the material 35 synergetically improved performance characteristics in a machining, in particular a chip, wood with intermittent load or interrupted cut. 40
Dieses Ziel wird erreicht mit einem Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art mit einer Werkstoffzähigkeit von größer 100J gemessen in Längsrichtung als Schlagarbeit AV (SBP) gemäß Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1314; mit einer Werkstoffhärte von größer 60 HRC und erhöhter Korrosionsbeständigkeit sowie Verschleißfestigkeit desselben aus einer Legierung mit einer chemischen Zusammensetzung von in Gew.-%: 45 50 c = 0,7 bis 0,9 Si = < 0,8 Mn = 0,35 bis 0,45 S = < 0,005 Cr = 7,5 bis 8,5 Mo 1,4 bis 1,8 Ni = < 0,4 V = 0,5 bis 0,7 W = < 0,3 AI = 0,003 bis 1,0 Fe = Rest sowie herst« 55 wobei der thermisch vergütete Werkstoff des Schneidwerkzeuges einen Gesamtkarbidgehalt 3 AT 500 728 B1 von größer 3 Vol.-% aufweist, von welchem mindestens 0,35 Vol.-% als Monokarbide ausgebildet sind und die Matrix aus angelassenem Martensit besteht.This object is achieved with a cutting tool of the type mentioned above with a material toughness greater than 100J measured in the longitudinal direction as impact work AV (SBP) according to Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1314; having a material hardness of greater than 60 HRC and increased corrosion resistance and wear resistance thereof of an alloy having a chemical composition of in weight percent: 45 50 c = 0.7 to 0.9 Si = < 0.8 Mn = 0.35 to 0.45 S = < 0.005 Cr = 7.5 to 8.5 Mo 1.4 to 1.8 Ni = < 0.4V = 0.5 to 0.7W = < 0.3 AI = 0.003 to 1.0 Fe = remainder as well as manufactures 55 wherein the thermally tempered material of the cutting tool has a total carbide content 3 AT 500 728 B1 of greater than 3% by volume, of which at least 0.35% by volume are formed as monocarbides and the matrix consists of tempered martensite.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass durch die 5 enge Auswahl der jeweiligen Gehalte der Legierungselemente in einer Abstimmung aufeinander und einer gebräuchlichen thermischen Vergütung des Stahles mit einem Härten, mit einem Abkühlen von etwa 1030°C gefolgt von einem dreimaligen Anlassen bei einer Temperatur von etwa 550°C und einem Schaffen einer erwünschten Mikrostruktur, die geforderten bzw. die gewünschten Einzeleigenschaften gleichzeitig maximiert werden. 10The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that by the close selection of the respective contents of the alloying elements in a coordinated succession and a conventional thermal tempering of the steel with a hardening, with a cooling of about 1030 ° C followed by a three times at a temperature of about 550 ° C and providing a desired microstructure, the required or desired individual properties are simultaneously maximized. 10
Eine hohe Zähigkeit des Werkzeugwerkstoffes ist, wie gefunden wurde, erforderlich, weil bei einem Wert für die Schlagarbeit gemessen an einer Schlagbiegeprobe in Längsrichtung von weniger als 100J Ausbrüche an den Schneidkanten und sogar Messerbrüche entstehen können. Gleichzeitig sind erfindungsgemäß hohe Materialhärtewerte, welche eine weitgehende 15 Formstabilität des gesamten Schneidenbereiches bei hohen schlagartigen Belastungen sicherstellen, notwendig. Eine Härte von weniger als 60 HRC ermöglicht plastische Verformungen des Werkzeugmaterials, was zu einer Beeinträchtigung der Werkzeugfunktion im spanenden Betrieb führen kann. 20 Für eine chemische Beständigkeit und für das Profil der mechanischen Eigenschaften des Werkzeugwerkstoffes ist die Konzentration der jeweiligen Legierungselemente erfindungsgemäß wichtig, weil diese die Ausscheidungs- und Umwandlungskinetik und die Gefügestruktur bei einer thermischen Vergütung bestimmen. 25 Bei einer Relation der Legierungselemente ist insbesondere der Gehalt an Kohlenstoff gleichzeitig mit dem Gehalt bzw. der Aktivität der jeweiligen karbidbildenden Elemente zu Kohlenstoff zu sehen. In einem engen Bereich von 0,7 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff entstehen durch 0,5 bis 0,7 Gew.-% Vanadin Monokarbide, die einen geringen Durchmesser aufweisen, sowie homogen verteilt sind und derart mit einem Gehalt von mindestens 0,35 Vol.-% einen wesentlichen 30 Beitrag zur Verschleißbeständigkeit des Werkstoffes liefern, ohne dessen Zähigkeit negativ zu beeinflussen. Höhere Gehalte an Kohlenstoff und Vanadin können sich auf die Wechselwirkung der Legierungselemente nachteilig auswirken und führen zumeist zu gröberer Karbidstruktur, wodurch die Materialzähigkeit verschlechtert wird. Niedrige Konzentrationen dieser Elemente von weniger als 0,7 Gew.-% Kohlenstoff und 0,5 Gew.-% Vanadin mindern überproportional die 35 Verschleißfestigkeit des Werkstoffes.A high toughness of the tool material has been found to be required because at a stroke value measured on a percussion test in the longitudinal direction of less than 100J, breakouts at the cutting edges and even knife breaks may occur. At the same time, according to the invention, high material hardness values, which ensure a substantial dimensional stability of the entire cutting area at high impact loads, are necessary. A hardness of less than 60 HRC allows plastic deformation of the tool material, which can lead to a deterioration of the tool function in the cutting operation. For a chemical resistance and for the profile of the mechanical properties of the tool material, the concentration of the respective alloying elements is important in accordance with the invention because these determine the precipitation and transformation kinetics and the microstructure in the case of a thermal treatment. In the case of a relation of the alloying elements, in particular the content of carbon is to be considered simultaneously with the content or the activity of the respective carbide-forming elements in relation to carbon. In a narrow range of 0.7 to 0.9 wt .-% carbon produced by 0.5 to 0.7 wt .-% vanadium monocarbides, which have a small diameter, and are homogeneously distributed and thus with a content of at least 0.35 vol .-% make a significant contribution to the wear resistance of the material, without adversely affecting its toughness. Higher levels of carbon and vanadium may be detrimental to the interaction of the alloying elements and tend to result in coarser carbide structure, thereby degrading material toughness. Low concentrations of these elements of less than 0.7 wt .-% carbon and 0.5 wt .-% vanadium reduce disproportionately 35 the wear resistance of the material.
Der Kohlenstoffgehalt der Legierung ist auch im Hinblick auf eine Ausformung von M7C3 und M23C6 Karbiden mit den weiteren karbidbildenden Elementen des Stahles erfindungsgemäß im Bereich von 0,7 bis 0,9 Gew.-% festgelegt, mit welchem Gehalt auch die gewünschten Eigen-40 schäften der Matrix, die aus angelassenem Martensit besteht, erreicht werden. Dabei sind die jeweilige Konzentration von Chrom und Molybdän im Bereich von 7,5 bis 8,5 bzw. 1,4 bis 1,8 wesentlich für einen gewünschten Gesamtkarbidgehalt von größer 3,0 Vol.-%, hingegen ist einer materialversprödenden Wirkung wegen der Wolframgehalt auf einen Wert von kleiner 0,3 Gew.-% eingeschränkt. 45According to the invention, the carbon content of the alloy is also determined in the range from 0.7 to 0.9% by weight with regard to the formation of M7C3 and M23C6 carbides with the other carbide-forming elements of the steel, with which content the desired inherent shafts are also determined of the matrix consisting of tempered martensite. The respective concentration of chromium and molybdenum in the range of 7.5 to 8.5 or 1.4 to 1.8 are essential for a desired total carbide content of greater than 3.0 vol .-%, however, is a material embrittling effect because of Tungsten content limited to a value of less than 0.3 wt .-%. 45
Mangan fördert in Gehalten von 0,35 bis 0,45 die Härtbarkeit des Stahles und bindet den Schwefel, der einen Konzentrationswert von unter 0,005 Gew.-% aufweisen soll, zu Mangansul-fid. 50 Nickel wirkt störend auf die Ausscheidungs- und Umwandlungskinetik dieses Schneidstahles bei einer Vergütungsbehandlung, sodass ein Ni-Gehalt von unter 0,4 Gew.-% wesentlich für die gewünschte Werkzeuggüte ist.Manganese, at levels of 0.35 to 0.45, promotes hardenability of the steel and binds the sulfur, which is believed to have a concentration level below 0.005 weight percent, to manganese sulphide. Nickel has a negative effect on the precipitation and conversion kinetics of this cutting steel during a tempering treatment, so that a Ni content of less than 0.4% by weight is essential for the desired quality of the tool.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Gehalt von Aluminium im Stahl in den Grenzen von 0,003 55 bis 1,0 Gew.-% wirkt sich einerseits besonders günstig auf das Härte- und Anlassverhalten bzw.The inventively provided content of aluminum in steel in the limits of 0.003 55 to 1.0 wt .-% on the one hand has a particularly favorable effect on the hardness and tempering behavior or