DE1275769B - Powder-metallurgical process for the production of a heat-treatable hard alloy based on iron-tungsten carbide - Google Patents

Description

Pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung einer wärmebehandlungsfähigen harten Legierung auf Eisen-Wolframkarbid-Basis Die Erfindung betrifft ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung einer wärmebehandlungsfähigen harten Legierung, vorzugsweise Werkzeugstahl, bestehend aus 20 bis 90 Volumprozent primären Hartstoffkörnern auf Wolframkarbidbasis in einer Grundmasse aus Stahl, die den Rest der Legierung darstellt, wobei das Hartstoffpulver mit den stahlbildenden Bestandteilen gemischt, gepreßt und mit flüssiger Phase gesintert wird, und die Eisenlegierung die Neigung hat, nach dem Sintern große, für die mechanischen Eigenschaften schädliche Körner einer sekundären Phase zu bilden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung dieser großen Körner der sekundären Karbidphase durch Bemessung des Kohlenstoffgehaltes der Stahlgrundmasse auf über 0,5 Gewichtsprozent verhindert wird.Powder metallurgical method of producing a heat treatable hard alloy, iron-tungsten carbide-base The invention relates to a powder metallurgical process for producing a heat treatable hard alloy, preferably tool steel, consisting of 20 to 90 volume percent primary grains of hard material on Wolframkarbidbasis in a matrix of steel, that of the rest Alloy represents, wherein the hard material powder is mixed with the steel-forming components, pressed and sintered with the liquid phase, and the iron alloy has the tendency to form large grains of a secondary phase, which are harmful to the mechanical properties, after sintering, and is characterized in that the formation of these large grains of the secondary carbide phase is prevented by dimensioning the carbon content of the steel matrix at over 0.5 percent by weight.

Die Menge des primären Wolframkarbids liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 40 bis 80 Volumprozent.The amount of primary tungsten carbide is preferably in the range from 40 to 80 percent by volume.

In der britischen Patentschrift 778 268 wird ein Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt auf der Grundlage von Titankarbid beschrieben, in welchem die angewendete Menge Titan mindestens 10 Gewichtsprozent beträgt, das im wesentlichen vollkommen in Form eines primären Karbides gebunden ist.In British patent specification 778 268 a tool steel with a high carbon content will be described based on titanium carbide, in which the applied amount of titanium is at least 10 weight percent, of a primary carbide is bound substantially completely in shape.

Das Titankarbid ist gleichmäßig in einer wärmebehandlungsfähigen stahlartigen Grundmasse verteilt, die entweder aus Kohlenstoffstahl oder aus mittel-oder hochlegiertem Stahl besteht.The titanium carbide is uniform in a heat-treatable steel-like Distributed base mass, made either of carbon steel or of medium or high alloy Steel is made.

Wie in der obenerwähnten britischen Patentschrift angegeben, wird Werkzeugstahl hergestellt, indem Titan und Kohlenstoff als Titankarbid als ein Legierungsbestandteil zusammen mit einer Stahlgrundmasse verwendet wird, die mit dem Karbid zusammenwirkt, um die gewünschte Mischung zu erzeugen. Der bei der Herstellung der Grundmasse verwendete Stahl enthält als größeren Legierungsbestandteil Eisen, welches im allgemeinen mindestens 60 Gewichtsprozent der Stahlgrundmasse darstellt. Die Menge des Titans kann 10 bis 70 Gewichtsprozent (20 bis 90 Volumprozent Titankarbid oder 12,5 bis 87 Gewichtsprozent) sein und vorzugsweise 20 bis 58 Gewichtsprozent Titan (40 bis 80 Volumprozent Titankarbid oder 25 bis 75 Gewichtsprozent), wobei der Rest die Stahlgrundmasse darstellt.As indicated in the aforementioned British patent, tool steel is made using titanium and carbon as titanium carbide as an alloying component along with a steel matrix which cooperates with the carbide to produce the desired mixture. The steel used in the production of the base material contains iron as a major alloy component, which generally represents at least 60 percent by weight of the steel base material. The amount of titanium can be 10 to 70 percent by weight (20 to 90 percent by volume titanium carbide or 12.5 to 87 percent by weight) and preferably 20 to 58 percent by weight titanium (40 to 80 percent by volume titanium carbide or 25 to 75 percent by weight), with the remainder being the steel matrix .

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der gewünschten Mischung ist die Pulvermetallurgie. Ganz allgemein besteht diese darin, daß gepulvertes Titankarbid mit gepulverten stahlbildenden Bestandteilen gemischt wird und daß ein Rohling hergestellt wird, indem die Mischung in einer Form gepreßt wird, worauf der Rohling unter nicht oxydierenden Bedingungen, wie in einem Vakuum oder trockenem Wasserstoff einer Sinterung mit flüssiger Phase unterworfen wird.The preferred method of making the desired blend is powder metallurgy. Generally speaking, this consists of powdered titanium carbide is mixed with powdered steel-forming ingredients and that a blank is produced is by pressing the mixture in a mold, whereupon the blank is not under oxidizing conditions, such as in a vacuum or dry hydrogen sintering is subjected to the liquid phase.

Wenn das obenerwähnte Verfahren zur Herstellung von wärmebehandlungsfähigem Werkzeugstahl auf der Grundlage von primären Körnern von Wolframkarbid angewendet wird, sind die erhaltenen Ergebnisse nicht immer befriedigend. Es sind Anzeichen dafür vorhanden, daß beim Sintern von Wolframkarbid in Gegenwart einer flüssigen Phase in der Stahlgrundmasse eine sekundäre Phase gebildet wird, die anscheinend Wolfram enthält, welches eine ungünstige Wirkung auf die Eigenschaften der Stahlgrundmasse, die die primären Körner von Wolframkarbid umgibt, zu haben scheint. Die ungünstige Wirkung wird besonders bemerkbar, wenn die vorherrschenden Bedingungen so sind, daß die sekundäre Phase dazu neigt, zu ziemlich großen Körnern zu wachsen, wodurch verursacht wird, daß die Phase die Stahlgrundmasse, die die primären Karbidkörner umgibt, überbrückt und sie spröde macht.When the above-mentioned method of producing heat treatable Tool steel applied on the basis of primary grains of tungsten carbide the results obtained are not always satisfactory. There are signs for the fact that when sintering tungsten carbide in the presence of a liquid Phase in the steel matrix a secondary phase is formed, which apparently Contains tungsten, which has an adverse effect on the properties of the steel matrix, surrounding the primary grains of tungsten carbide appears to have. The unfavorable one The effect is particularly noticeable when the prevailing conditions are such that the secondary phase tends to grow into rather large grains, whereby What is caused is that the phase is the steel matrix that contains the primary carbide grains surrounds, bridges and makes them brittle.

Es sind gesinterte Hartmetallegierungen bekannt, die Karbide, Boride, Nitride, Silicide oder kristalline Oxyde und Schnellstahl als Hilfsmetall enthalten. Auch bei diesen soll der Kohlenstoffgehalt des SchneRstahls 0,811/o nicht übersteigen. Es wird bei diesen Hartmetallegierungen jedoch nichts darüber angegeben, daß das primäre Wolframkarbid in Gegenwart einer flüssigen Phase eines Stahl abnormale sekundäre Körner erzeugt, die die Hartmetallegierting verschlechtern.Sintered hard metal alloys are known which contain carbides, borides, Contain nitrides, silicides or crystalline oxides and high-speed steel as auxiliary metal. Even in these, the carbon content of the snow steel should not exceed 0.811 / o. In these hard metal alloys, however, nothing is stated that the primary tungsten carbide in the presence of a liquid phase of a steel abnormal secondary Grains are generated that degrade the hard metal alloy.

Bei anderen Hartmetallegierungen, wie Hartmetalllegierungen auf Wolframkarbidbasis mit einer Kobaltgrundmasse oder Schwermetallen auf Wolframbasis mit einer Nickel-Kupfer-Grundmasse, können die erfindungsgemäß gelösten Probleme nicht auftreten. Weiter ist eine Hartmetallegierung bekannt, bei welcher Stahl als Bindemetall im Bereich von 3 bis 10 Gewichtsprozent verwendet wird und das Wolframkarbid also in einer Menge von 90 bis 97 Gewichtsprozent vorhanden ist. Diese Hartmetallegierung wird durch Bildung des Stahls aus Weicheisen und Kohle und durch Sintern im festen Zustand, also unter Vermeidung von Schmelzung, hergestellt, da durch das Schmelzen des Bindemittels der Anteil an Wolframkarbid verringert werden würde. Es würde also ein Teil des Wolframkarbids in metallischer Form in dem Stahl gelöst werden und ginge deshalb für die Karbidbildung verloren.With other hard metal alloys, such as hard metal alloys based on tungsten carbide with a cobalt base material or heavy metals based on tungsten with a nickel-copper base material, the problems solved according to the invention cannot occur. A hard metal alloy is also known in which steel is used as the binding metal in the range from 3 to 10 percent by weight and the tungsten carbide is therefore present in an amount of 90 to 97 percent by weight. This hard metal alloy is produced by forming the steel from soft iron and carbon and by sintering in the solid state, i.e. avoiding melting, since the proportion of tungsten carbide would be reduced by melting the binder. A part of the tungsten carbide would therefore be dissolved in metallic form in the steel and would therefore be lost for carbide formation.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben: F i g. 1 zeigt in tausendfacher Vergrößerung das Gefüge, welches primäre Körner von Wolframkarbid enthält, die in einer perlitischen Stahlgrundmasse verteilt sind, die aber große Mengen einer sekundären Phase enthält; F i g. 2 zeigt dasselbe wie F i g. 1, unterscheidet sich aber darin, daß primäre Wolframkarbidkörner gezeigt werden, die in einer Stahlgrundmasse aus im wesentlichen perlitischem Stahl verteilt sind, in welcher die Bildung der sekundären Phase im wesentlichen vermieden wurde.The invention is described below in connection with the drawings: F i g. Fig. 1 shows, magnified a thousand times, the structure which contains primary grains of tungsten carbide dispersed in a pearlitic steel matrix, but which contains large amounts of a secondary phase; F i g. 2 shows the same as FIG. 1, but differs in that it shows primary tungsten carbide grains dispersed in a steel matrix of substantially pearlitic steel in which the formation of the secondary phase has been substantially avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im einzelnen so durchgeführt, daß die geeigneten Mengen der stahlbildenden Bestandteile mit eingestelltem Kohlenstoffgehalt mit der richtigen Menge des primären Karbids gemischt werden, wobei eine kleine Menge Wachs verwendet wird, um den erhaltenen gepreßten festen Körper genügend vorläufige Festigkeit zu geben. Die Mischung wird dann im Bereich von 472 bis 4724 kg/cm2 gepreßt, worauf das Sintern mit flüssiger Phase im Vakuum folgt, vorzugsweise unter 250 Mikron Quecksilbersäule bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der Stahlgrundmasse, der von den vorhandenen Legierungsbestandteilen abhängig ist und 1275 bis 16001 C sein kann. Die Erhitzung wird lange genug durchgeführt, damit das primäre Karbid und die Grundmasse ein Gleichgewicht erreichen, z. B. 1/4 Stunde bis 5 Stunden.Specifically, the process of the present invention is carried out so that the appropriate amounts of the steel-forming components of the adjusted carbon content are mixed with the correct amount of the primary carbide, with a small amount of wax being used to give the obtained pressed solid body sufficient preliminary strength. The mixture is then pressed in the range of 472 to 4724 kg / cm2, followed by sintering with the liquid phase in a vacuum, preferably below 250 microns of mercury at a temperature above the melting point of the steel matrix, which depends on the alloy constituents present and 1275 to 16001 C can be. The heating is carried out long enough for the primary carbide and matrix to reach equilibrium, e.g. B. 1/4 hour to 5 hours.

Wenn die Sinterung in flüssiger Phase beendet ist, läßt man das Produkt im Ofen auf Zimmertemperatur abkühlen. Wenn notwendig, wird das gesinterte Produkt mechanisch gereinigt und dann 2 bis 24 Stunden bei einer Temperatur von 900 bis 1050' C geglüht und dann mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 bis 201 C pro Stunde unter 7001 C abcrekühlt, worauf man es im Ofen auf Zimmertemperatur abkühlen läßt.When the sintering in the liquid phase has ended, the product is allowed to cool in the oven to room temperature. If necessary, the sintered product is mechanically cleaned and then annealed for 2 to 24 hours at a temperature of 900 to 1050 ° C and then cooled to below 7001 ° C at a rate of about 10 to 201 ° C per hour, whereupon it is in the oven to room temperature lets cool down.

Das geglühte Gefüge zeigt im allgemeinen primäre Karbide, die im wesentlichen gleichmäßig in der Stahlgrundmasse verteilt sind, die aus einem austenitischen Zersetzungsprodukt besteht, wie Perlit und Ferrit, oder, entsprechend der Warmbehandlung, Sphäroidit und Ferrit.The annealed structure generally shows primary carbides, which are essentially are evenly distributed in the basic steel mass, which consists of an austenitic decomposition product consists, such as pearlite and ferrite, or, depending on the heat treatment, spheroidite and ferrite.

Das Härten wird durchgeführt, indem auf eine austenitische Temperatur, z. B. 875 bis 12900 C erhitzt wird, die genügt, um die Grundmasse im wesentlichen in eine flächenzentrierte kubische Struktur umzuwandeln, und zwar genügend lange, um eine gleichmäßige Struktur zu erzielen, worauf durch Kühlung in Luft, öl oder Wasser, je nach der Härtbarkeit der stahlartigen Legierung, abgeschreckt wird, so daß Austenit zu Martensit zersetzt wird. Der Austenit kann auch durch Abschrecken von der obenerwähnten austenitischen Temperatur auf eine bainitbildende Temperatur in Bainit umgewandelt werden.Hardening is carried out by increasing to an austenitic temperature, e.g. B. 875 to 12900 C , which is sufficient to convert the base material essentially into a face-centered cubic structure, and long enough to achieve a uniform structure, followed by cooling in air, oil or water, depending on the hardenability the steel-like alloy, is quenched so that austenite is decomposed into martensite. The austenite can also be converted into bainite by quenching from the aforementioned austenitic temperature to a bainite-forming temperature.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Kohlenstoffgehalt der Grundmasse auf Mengen über 0,5 % einzustellen, wird eine wesentliche Verhinderung der sekundären Phase oder eine verringerte Größe dieser erhalten. Bei der Bestimmung der einzustellenden Menge muß auf den freien Kohlenstoff geachtet werden, welcher im Wolframkarbidpulver, das für die Ausgangsmischung verwendet wird, enthalten sein kann, und auch auf den restlichen Kohlenstoff, der in den Ausgangsmaterialien für die Stahlherstellung enthalten ist.By means of the measure according to the invention of adjusting the carbon content of the basic mass to amounts above 0.5 %, a substantial prevention of the secondary phase or a reduced size thereof is obtained. When determining the amount to be set, attention must be paid to the free carbon that may be contained in the tungsten carbide powder used for the starting mixture, and also to the remaining carbon contained in the starting materials for steel production.

Um die Vorteile der Erfindung zu erläutern, werden die folgenden Beispiele gegeben: Beispiel 1 Eine Ausgangsmischung, die wesentliche Mengen von primären Wolframkarbidkörnern enthält, wird unter Verwendung der folgenden Bestandteile zusammengestellt.In order to illustrate the advantages of the invention the following examples are given: Example 1 A starting mixture containing substantial amounts of primary tungsten carbide grains is made up using the following ingredients.

Das Wolframkarbid hat dabei folgende Zusammensetzung: W ......................... 940/9 Gesamtkohlenstoff .......... 6"/o Freier Kohlenstoff .......... 0,15,10 Dieses Pulver hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 5,05 Mikron, festgestellt auf dem »Fisher sub-seive sizer«.The tungsten carbide has the following composition: W ......................... 940/9 total carbon .......... 6 "/ o Free carbon .......... 0.15.10 This powder has an average particle size of 5.05 microns as determined on the Fisher sub-seive sizer.

Das für die Herstellung der Stahlgrundmasse verwendete Eisenpulver besteht aus Carbonyleisenpulver, das die folgende Zusammensetzung hat: Fe ........................ 99,6 bis 99,9 % C ......................... 0,01 bis 0,0611/o 0 ......................... 0,1 bis 0,311/o N ......................... 0 bis 0,05 1/o Die durchschnittliche Teilchengröße ist 20 Mikron. Bei der Herstellung der Stahlmasse wird eine Mischung, die 62% WC, 38% Fe enthält, ohne jede Zugabe von Kohlenstoff mit 1 g Paraffinwachs pro 100 g Mischung hergestellt, indem die Bestandteile 60 Stunden in einer Kugelmühle aus rostfreiem Stahl, die halb mit rostfreien Stahlkugeln gefüllt ist, unter Verwendung von Hexan als Träger gemahlen werden. Es wird kein Kohlenstoff hinzugesetzt, da die Menge des Kohlenstoffs aus dem Restkohlenstoff im Eisen und WC stammt. Nach dem Mahlen wird die Mischung auf einer heißen Platte bei 661 C getrocknet, bis das gesamte Hexan abgetrieben ist. Das trockene Pulver wird mit 2360 kg/cm#- zu Briketts oder Rohlingen gepreßt.The iron powder used for the production of the steel matrix consists of carbonyl iron powder, which has the following composition: Fe ........................ 99.6 to 99.9 % C ......................... 0.01 to 0.0611 / o 0 ............. ............ 0.1 to 0.311 / o N ......................... 0 to 0.05 1 / o The average particle size is 20 microns. In the production of the steel mass of a mixture containing 62% WC, 38% Fe contains, made without any addition of carbon with 1 g of paraffin wax per 100 g of mixture by mixing the components 60 hours in a ball mill made of stainless steel, the half with stainless Steel balls are filled, ground using hexane as a carrier. No carbon is added as the amount of carbon comes from the residual carbon in iron and toilet. After grinding, the mixture is dried on a hot plate at 661 ° C. until all of the hexane has been driven off. The dry powder is pressed into briquettes or blanks at 2360 kg / cm # -.

Die Briketts werden dann einer Sinterung mit flüssiger Phase unterworfen, indem sie im Vakuum auf 14500 C erhitzt werden. Sie werden bei dieser Temperatur 3/4 Stunden gehalten, dann in 30 Minuten auf 1300' C abgekühlt und dann durch weitere Ofenkühlung von 13000 C auf Zimmertemperatur.The briquettes are then subjected to liquid phase sintering by heating them to 14500 C in a vacuum. They are kept at this temperature for 3/4 hours, then cooled to 1300 ° C. in 30 minutes and then from 13,000 ° C. to room temperature by further cooling in the oven.

Die Sinterung wird auf einer keramischen Platte aus vorher geglühtem MgO durchgeführt. Die gesinterten Briketts werden dann 2 Stunden bei 860' C geglüht, darauf mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 12' C pro Stunde in Wasserstoff von 860 auf 7051 C und dann im Ofen auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die Härte nach der Sinterung war 49,2 R, und war nach dem Glühen auf 47 R, gefallen. Im gesinterten Zustand hatte das Hartmetall eine niedrige Biegebruchfestigkeit von 96,32 kg/mm2.Sintering is carried out on a ceramic plate made from previously annealed MgO. The sintered briquettes are then annealed at 860 ° C. for 2 hours, then cooled in hydrogen from 860 to 7051 ° C. in hydrogen at a rate of about 12 ° C. per hour and then cooled in the furnace to room temperature. The hardness after sintering was 49.2 R, and after annealing it had dropped to 47 R. In the sintered state, the hard metal had a low flexural strength of 96.32 kg / mm2.

Das Hartmetall war durch Bildung von großen Körnern einer sekundären Phase etwas brüchig.The cemented carbide was secondary by forming large grains Phase a little brittle.

Das Gefüge im vergüteten Zustand wird in F i g. 1 gezeigt. Sie enthält primäre Karbidkörner von WC gleichmäßig in einer perlitischen Stahlgrundmasse verteilt, welche wiederum sehr große Körner einer sekundären Phase auf der einen Seite der Figur zeigt. Dieses Gefüge ist unerwünscht und soll vermieden werden.The structure in the tempered state is shown in FIG. 1 shown. It contains primary carbide grains of WC evenly distributed in a pearlitic steel matrix, which in turn shows very large grains of a secondary phase on one side of the figure. This structure is undesirable and should be avoided.

Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie die Bildung der sekundären Phase verhindert werden kann. Beispiel 2 Ein wärmebehandlungsfähiges Hartmetall auf der Grundlage von primärem Karbid von WC wird hergestellt, bei welchem die Grundmasse einen Kohlenstoffgehalt von ungefähr 0,5% hat. Das verwendete Wolframkarbid hatte die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel 1. Die Teilchengröße war ebenfalls die gleiche.The following example shows how to prevent the formation of the secondary phase. Example 2 A heat treatable cemented carbide based on primary carbide of WC is produced in which the matrix has a carbon content of approximately 0.5%. The tungsten carbide used had the same composition as in Example 1. The particle size was also the same.

Das bei der Herstellung der Grundmasse verwendete Eisen war das gleiche, welches zur Herstellung der Legierung von Beispiel 1 verwendet wurde.The iron used in making the matrix was the same as that used in making the Example 1 alloy.

Bei der Herstellung der Masse wird eine Mischung, die 62 Gewichtsprozent WC, 37,81 11/o Fe und außerdem 0,191/o C (entspricht ungefähr 0,511/o C in der Grundmasse) enthält, in der gleichen Art wie im Beispiel 1 hergestellt. Für das Pressen und Sintern der Mischung wurde die gleiche Technik verwendet. Die Härte nach der Sinterung war in der Größenordnung von ungefähr 49,7 R, und nach dem Glühen 48,4 R,. Diese Legierung zeigte verbesserte Biegebruchfestigkeit in der Größenordnung von 125 kg/mm2. Obwohl die sekundäre Phase noch teilweise vorhanden ist, übersteigt ihre Konrgröße nicht die des primären Wolframkarbidkornes. Mit anderen Worten: Die Größe des Kornes dieser schädlichen Phase war sehr stark verringert.In the preparation of the mass, a mixture containing 62 percent by weight WC, 37.81 11 / o Fe and also 0.191 / o C (corresponds to approximately 0.511 / o C in the base mass) is prepared in the same way as in Example 1. The same technique was used to press and sinter the mixture. The hardness after sintering was on the order of about 49.7 R, and after annealing 48.4 R ,. This alloy showed improved flexural strength on the order of 125 kg / mm2. Although the secondary phase is still partially present, its conical size does not exceed that of the primary tungsten carbide grain. In other words, the size of the grain of this harmful phase was very much reduced.

Wenn die Bildung der sekundären Phase im wesentlichen vermieden wurde, war es möglich, sogar noch höhere Festigkeitseigenschaften zu erhalten. Entsprechend dem Verfahren von Beispiel 2 wurde eine, Mischung hergestellt, in welcher 1,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff in der Grundmasse verwendet wurden. Das Gefüge des Produkts aus dieser Mischung (s. F i g. 2) zeigt praktisch keine sekundäre Phase. Die Biegebruchfestigkeit war in der Größenordnung von 137 kg/MM2, was eine Verbesserung gegenüber Beispiel 1 von ungefähr 42 1/o bedeutet. Daraus wird ersichtlich, daß die Verhinderung der Bildung der sekundären Phase oder die Verringerung von deren Größe ein Produkt mit verbesserten Festigkeitseigenschaften ergibt. Es ist anzunehmen, daß ein Teil des primären Wolframkarbids dazu neigt, sich unter Bildung einer sekundären Phase zu zersetzen, wenn nicht eine bestimmte Menge Kohlenstoff in der Grundmasse vorhanden ist.If the formation of the secondary phase was substantially avoided, it was possible to obtain even higher strength properties. According to the method of Example 2 a, mixture was prepared in which 1.4 percent by weight of carbon were used in the matrix. The structure of the product from this mixture (see FIG. 2) shows practically no secondary phase. The flexural strength was on the order of 137 kg / MM2, which is an improvement over Example 1 of approximately 42 1 / o. It can be seen from this that preventing the formation of the secondary phase or reducing its size results in a product having improved strength properties. It is believed that some of the primary tungsten carbide will tend to decompose to form a secondary phase unless a certain amount of carbon is present in the matrix.

Der erfindungsgemäß als Stahlgrundmasse verwendete Stahl enthält Eisen als größeren Legierungsbestandteil. Dieses macht mindestens 60 Gewichtsprozent der Zusammensetzung der Grundmasse aus. Bei der Durchführung ' der Erfindung kann legierter Stahl oder Kohlenstoffstahl verwendet werden, oder er kann aus reinem Eisen hergestellt werden, zu welchem Kohlenstoff hinzugegeben wurde, um die erforderliche Stahlzusammensetzung zu erhalten. Der vorhandene Kohlenstoff muß ohne den in dem primären Karbid gebundenen genügen, um der Stahlgrundmasse die Wärmebehandlungsfähigkeit zu geben und die Bildung größerer Mengen der sekundären Phase zu verhindern.The steel used according to the invention as a steel base material contains iron as a major alloy component. This makes up at least 60 percent by weight of the composition of the base mass. In carrying out 'of the invention, alloy steel or carbon steel can be used or it may be made of pure iron, was added to said carbon, in order to obtain the required steel composition. The carbon present must be sufficient without that bound in the primary carbide in order to give the steel matrix its heat treatability and to prevent the formation of large amounts of the secondary phase.

Es kann ein weiter Bereich in der Stahlzusammensetzung verwendet werden. Zu dieser gehören die bekannten Kohlenstoffstähle, die in den USA mit den AISI-Nummern C 1005 bis C 1095 bezeichnet werden; dabei handelt es sich um Stähle, deren Zusammensetzung im folgenden Bereich liegt: C ......... 0,06 maximal bis 0,90 bis 1,05 % Mn ........ 0,35 bis 0,30 bis 0,500/9 P ......... maximal 0,040,1/0 S .......... maximal 0,050'Olo vorausgesetzt, daß die erforderliche Einstellung des Kohlenstoffgehaltes durchgeführt wird. Niedrig-, mittel- oder hochlegierte Stähle können ebenfalls verwendet werden, einschließlich der Stähle, die ungefähr 0,8 % Chrom, 0,2 1/o Molybdän mit eingestelltem Kohlenstoffgehalt enthalten, wobei das Eisen im wesentlichen den Rest bildet, oder Stähle mit ungefähr 5 % Chrom, 1,4 % Molybdän, 1,411/o Wolfram, 0,45 1/o Vanadium, eingestelltem Kohlenstoff und als Rest Eisen, oder ungefähr 8,1/o Molybdän, 4% Chrom, 2% Vanadium, 0,85 Kohlenstoff, als Rest im wesentlichen Eisen, oder ungefähr 18% Wolfram, 41/o Chrom, 1 % Vanadium, 0,75 % Kohlenstoff, als Rest im wesentlichen Eisen, oder ungefähr 2011/o Wolfram, 12% Kobalt, 41/o Chrom, 2% Vanadium, 0,8% Kohlenstoff, als Rest im wesentlichen Eisen. Ganz allgemein können andere Arten von Stählen verwendet werden, die kristallographisch durch eine raumzentrierte kubische Struktur bei gewöhnlichen Temperaturen charakterisiert sind und die bei erhöhter Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Stahles in eine flächenzentrierte kubische Struktur umwandelbar sind, wobei das Gefüge bei Raumtemperatur ein austenitisches Zersetzungsprodukt, z. B. Perlit, Bainit, Martensit usw., ist.A wide range in steel composition can be used. This includes the well-known carbon steels, which are designated in the USA with the AISI numbers C 1005 to C 1095 ; These are steels whose composition lies in the following range: C ......... 0.06 to a maximum of 0.90 to 1.05 % Mn ........ 0.35 to 0.30 to 0.500 / 9 P ......... maximum 0.040.1 / 0 S .......... maximum 0.050'Olo provided that the required setting of the carbon content is carried out. Low, medium, or high alloy steels can also be used, including steels containing about 0.8% chromium, 0.2% molybdenum with adjusted carbon content, with the iron essentially making up the remainder, or steels with about 5 % chromium, 1.4% molybdenum, 1.411 / o tungsten, 0.45 1 / o vanadium, adjusted carbon and the balance iron, or about 8.1 / o molybdenum, 4% chromium, 2% vanadium, 0.85 Carbon, the balance essentially iron, or about 18% tungsten, 41 / o chromium, 1 % vanadium, 0.75% carbon, the balance essentially iron, or about 2011 / o tungsten, 12% cobalt, 41 / o chromium , 2% vanadium, 0.8% carbon, the remainder essentially iron. In general, other types of steels can be used which are crystallographically characterized by a body-centered cubic structure at ordinary temperatures and which can be converted into a face-centered cubic structure at an elevated temperature below the melting point of the steel, the structure being an austenitic decomposition product at room temperature, e.g. . B. pearlite, bainite, martensite, etc. is.

Das primäre Wolframkarbid kann begrenzte Mengen anderer Karbide enthalten, vorzugsweise in fester Lösung mit diesem, wie Molybdänkarbid, Chromkarbid, Titankarbid, Zirkoniumkarbid und andere hochwarmfester Schwermetallkarbide, wobei die Menge dieser Karbide 25 Gewichtsprozent des vorhandenen primären Karbids nicht übersteigt. Der Ausdruck »Wolframkarbid«, wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, soll nicht die Anwesenheit von begrenzten Mengen anderer Karbide ausschließen.The primary tungsten carbide may contain limited amounts of other carbides, preferably in solid solution with them, such as molybdenum carbide, chromium carbide, titanium carbide, zirconium carbide and other high-temperature heavy metal carbides, the amount of these carbides not exceeding 25 percent by weight of the primary carbide present. The term "tungsten carbide" as used in the description and claims is not intended to exclude the presence of limited amounts of other carbides.

Die Erfindung erbringt eine stahlartige Legierung, die reich an Wolfram und Kohlenstoff ist und die in Form von Stangenmaterial mit rundem, vierkantigem und anderem Querschnitt sowie in Form von Rohlingen, Blöcken und Barren verwendbar ist für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Schlag- und Stauchmatrizen, Ziehsteinen, Walzen, Preß- und Strangpreßmatrizen, Schmiedematrizen, Gesenkschmiedeformen, Reibahlen und im allgemeinen von verschleißfesten und/oder warmfesten beständigen Elementen, Werkzeugen oder Maschinenteilen.The invention yields a steel-like alloy that is rich in tungsten and carbon and is in the form of rod material with round, square and other cross-sections as well as in the form of blanks, Blocks and Ingot can be used for the production of cutting tools, impact and upsetting dies, Drawing dies, rollers, press and extrusion dies, forging dies, closed-die forging molds, Reamers and generally of wear-resistant and / or heat-resistant resistant Elements, tools or machine parts.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung einer wärmebehandlungsfähigen harten Legierung, vorzugsweise WerkzeugstahI, bestehend aus 20 bis 90 Volumprozent primären Hartstoffkörnern auf Wolframkarbidbasis in einer Grundmasse aus Stahl, die den Rest der Legierung darstellt, wobei das Hartstoffpulver mit den stahlbildenden Bestandteilen gemischt, gepreßt und mit flüssiger Phase gesintert wird, und die Eisenlegierung die Neigung hat, nach dem Sintern große, für die mechanischen Eigenschaften schädlichen Kömer einer sekundären Phase zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung dieser großen Körner der sekundären Karbidphase durch Bemessung des Kohlenstoffgehaltes der Stahlgrundmasse auf über 0,5 Gewichtsprozent verhindert wird. Claims: 1. Powder-metallurgical process for the production of a heat-treatable hard alloy, preferably tool steel, consisting of 20 to 90 percent by volume of primary hard material grains based on tungsten carbide in a basic mass of steel, which is the remainder of the alloy, the hard material powder being mixed with the steel-forming components, pressed and is sintered with the liquid phase, and the iron alloy has the tendency after sintering to form large grains of a secondary phase, which are harmful to the mechanical properties, characterized in that the formation of these large grains of the secondary carbide phase by dimensioning the carbon content of the steel matrix to over 0.5 percent by weight is prevented. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des primären Wolframkarbids im Bereich von 40 bis 80 Volumprozent ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 709 952; österreichische Patentschrift Nr. 758 455/394 vom 25. Januar 1951; schweizerische Patentschrift Nr. 262 026; britische Patentschriften Nr. 778 268, 798 190; Chemisches Zentralblatt 1944, 1, S.316; Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, Bd. 94 (1949), S. 287; R. K i e f f e r und W. H o t o p, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, 1943, S. 129. 2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of primary tungsten carbide is in the range of 40 to 80 percent by volume. Documents considered: German Patent No. 709 952; Austrian Patent Specification No. 758 455/394 of January 25 , 1951; Swiss Patent No. 262 026; British Patent Nos. 778 268, 798 190; Chemisches Zentralblatt 1944, 1, p.316; Berg- und Hüttenmännische monthly books, Vol. 94 (1949), p. 287; R. K ie ff he and W. H oto p, Powder Metallurgy and Sintered Materials, 1943 S. 129th