DE1521193A1 - Oberflaechengehaertete Verbundmetallgegenstaende - Google Patents

Description

Chromalloy Corporation, 169 Western Highway, ¥«st Hyaok, Hew York (V. St. A.)

Oberflächengehärtete Yerbundiaetallgegenatände

Die Erfindung betrifft einen Terbundaetallgegenetaud, welcher prljaäre Körner einer feuerfesten Verbindung in einer Metallgrtmdaaaee verteilt enthält und sie betrifft la * besonderen einen Verbundnetallgegenstand, der prieäre Körner eines feuerfesten Hetalllcarbides in einer Stahl« grundaaeae eingebettet enthält, wobei diese Karbidkörner in der HetaUgrundaasse rertellt sind und aindestens die Oberfläche des freien Chrundaetalles eine harte Mltridschiebt oder einen ttberaug hat, der die prloären Körner umgibt. ,

Es ist bekannt, gesinterte Yerbundaetallgegenatände aus einer gepulverten Mischung der feuerfesten Verbindung, wie prlBäre Körner eines feuerfesten Metallkarbides» und einoB Metallpulver herzustellen, indes die PulTeraischung

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in einer Form gepreßt wird» υ» einen Profiling der gewünschten Gestalt herzustellen» worauf der Preßling bei einer erhöhten Temperatur in einer Ib wesentlichen nicht oxydierenden Atmosphäre gesintert wird, tue die zuaammengepre&ten Teilchen in eine dichte Struktur zusammenzusintern. Ib Falle von feuerfesten Karbidhartmetallen, die «um groBen teil aus Karbiden von Wolfram, Titan und/oder anderen feuerfesten Karbiden bestehen, die tfurch Sintern dea Grundmetallee in flüssiger Phase zusammenzementiert sind, ergeben sich die günstigen Eigenschaften zum grollen Teil durch die den Karbiden inn·· wohnende, ziemlich hohe Horte zus-ammen slt der Yerfestlgungswirkung des Bindemetalls· IKt des Ausdruck "primäre Karbidkörner· worden Körner oder Teilohen des feuerfesten Karbide· bezeichnet, die während der Herstellung der Mischung direkt zu dieser zugegeben werden und welche ihre Identität Ib wesentlichen in der fertigen Hischung beibehalten, Ib Vergleich alt sekundäres Karbidlcömern, we loh· durch Umsetzung während der Wärmebehandlung gebildet werden.

Xn den letzten Jahren wurde ein zorspanbarer feuerfester Karbidgegenstand entwickelt, der priaäre Titankarbidkörner in einer wärmebehandlungefählgen Stahlmasee enthielt und bei welchem der deB priaären Karbid innewohnende Härtungseffekt alt der Härtbarkeit der Stahlmasse kombiniert war. Der zerspanbare Karbidgegenetand hat gegenüber den üblichen HartBetallkmrbiden den Torteil, daß die Urundmasse

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einer Zusammensetzung, die 50 VoI.-# TiC enthält, wobei der Rest la wesentlichen Stahl let, durch Ausglühen erweicht werden kann, Indea die Bohnerte der Hlsohung auf beispielsweise 40 Rc durch Ausglühen herabgesetzt wird, so daß der Gegenstand eu der gewünschten Oe st alt r. er spanend bearbeitet werden kann und dann durch Abschrecken der Legierung von einer erhöhton Temperatur bis hinauf eu 72 Bo gehärtet werdon kann, ebenso wie dies bei bestirnten Werkeeuglegierungsotttblon getan wird·

Bei der Herstellung der feuerfesten Karbldaisehungen ier obigen Art alt waraebehandlungsfBhlgen oder nicht wSraabehandlungefähigen Stahlgrundaaeeen wird feuerfestes Karbldpulver, wie Titankarbid, alt fein serkleinerten_v stahlbildenden BestandteS.en veralsoht* Bann wird die Mischung in einer For« in die gewünschte Gestalt geprefit, und der orhaltene Preßling wird dann in flüssiger Phase gesintert» indea er auf ein® Temperatur erhitzt wird* die über der aa nledrlg-8ten schmalzenden Phase dos Grundnetallee, aber unter dea Schmelzpunkt des feuerfesten Karbides liegt. Bs wurde gefunden, daß das Sintern in flüssiger Phase für den erflndimgsgfliaaeen Zweck vorteilhaft 1st, da dadurch dichte Produkte erhalten werden können, die la wesentlichen Are! von Porosität sind* Die soöben beschriebene Art von Terbundnetall wird in vielen Anwendungsforaen verwendet, wie für Forme tftiapelt, DUseneinsätee, versch&iäfeste Teile _f Heß- !«hi·en, Haeehinenteile n. dgl«

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Bei der Verwendung dieser feuerfesten Karbideueaaaeneetzungen in der Fabrikation einer großen Zahl τοη Werkzeugen oder Maschinenteilen iet es oft erwünscht, die Metallurgischen Eigenschaften dee Grundemail ee zu aodlflsleren, im die besonderen Erfordernisse eu erfüllen, die sieh durch die besondere endgültige Verwendung ergeben» für die das Werkzeug beabsichtigt 1st. Wenn beispielsweise «in« Jtasajs-■ensetsung, die 45 VoI·-£ !PiC in einer Masee aus nichtrostende» Stahl, die 55 Vol.-Jt der Zussjuiensetsiing ans-

enthält nacht, diopergiert /, als ein Pumpenteil angewendet werden soll, bei welches bei höherer Temperatur Gleitreibung auftritt, eo kann ein Versohlel0 At« Grvndaetalles zwischen den Karbldkurnern in der Hauptsache eintreten· Diese .ZuBajoaeneetsung hat eine durchschnittliche Hart· in der Gegend Yon 45 Be. Da nichtrostender Stahl des Type 18/8 Ib wesentlichen nicht wXreebehandliingsflhig ist, ist die Eigenhärte des Stahls wesentlich unter der tatsächlichen HIrte des Karbides· Wenn deshalb ein H*b oh Anteil aus des obigen Material einer Gleitreibung bei erhöhter fnperatur ausgesetzt wird, wird das welch· Grundaetall vornehmlich rand \m die Karbidkörner weg abgerieben. Obwohl die primären XarbidkOrner selbst rerechleiifeet sind, trifft dies nur feu, wenn sie fest in des Gruadaetall eingebettet und verankert sind. Da jedoch das Gnmdaetall selektlT abgerieben oder rund xm die Körner weg erodiert wird, noigen die Körner dasu, sich iu lockern und heraus-

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zufallen. Dieser bevorzugte Verschleiß hat seine Nachteil·, da er eine Oberflächenkcirbwirkung ergaben kann, welche den Widerstand des Metalles gegen Schlag oder Stoß herabsetzt, und es ist deshalb erwünscht, der drundaasse eine höh·

bleibend« Härte an der Oberfläche des Maschinenteiles zu geben, um die oben erwähnten Schwierigkeiten au vermeiden.

In Falle einer wäraebehandlungsfähigen Mischung, beispielsweise einer Mischung, die 50 Vol»-?S TiC enthält, wobei der Root 50 Vol.«56 Stahl mit niedriger* Chroe- und Molybdängehalt igt, let es deshalb erwünscht, die Grundoasse auf wesentlich unterhalb der Wäraebehandlungshärte anzulassen, w«nn die Zähigkeit durch den ganzen Querschnitt hinduroh ein wichtiges EriterluB ist. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die obig« Mischung von einer Härte von 70 Ro auf el»· Hart· von 50 - 55 Hc anzulassen, beispielsweise Im Falle eines Ziehwerkzeuges« Ea ist jedoch ebenso wichtig, eine harte,verschl«iflf«st« Oberfläche an der ForaOffnung zu sichern, besonders zwischen den harten priaären Karbidkörnerη_f die in der Grünaues·β eingebettet sind· Ss würde deshalb erwünscht «ein, ein« gehärtete Oberfläch· zwischen d«n &arbldkurn«rn »u schaffen, 1» diese Karbidkörner an ihr·» Plats zu verankern, so daß jeder bevorzugte oder hauptsächlich« Verschleiß der Grundeasee v*rsleden wird und auch »ine Verschiebung A«r Karbidkörnchen verhindert wird.

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Bei Cor Horstollung von Gewindelehren a^e. gehärteten . festen Karbidaueaaiaans^taungen der obigen Art ergibt t ich das Probla» dar SchleifkootexL, la «las 3?ai>»achleifrad, welche« bei dav Her »teilung der Gewinde verwendet wird, dazu neige» ashr sshnoll unbrauchbar su werden. Wenn anderem«!ta eine ZuGdUfflenaetzunu, die 50 VoL-# lic und 50 VoI.-^ einea wära©behandlu:agB fähigen Stahle tnthält, v/i ο «in BI; aiii mit niedrigem Chi'oa- und Kolytdängehalt, awa^eglHht wird und

die teewinde dinn oingoachllffen warden, worauf eino hürlondo Wärmebehandlung folgt, ijo vßrlieron di« iiewinüo ihre ßonaujgk«tit

durch Vol.waenänd©rungen des WerkrjbUck#E, νίβηη ea die raarten-Bitinohf) liawaadlung durchmacht, Eb -wUrdo deßhaib erwüneoht sein, wtmn nach doa ElDsohleifpn der Gewinde Jn die auego-» glühte MLtjchuag die alt Gfcwtnde Teroehene Oberfläche gehär· ti't v/orüvin .küQnte.· ohne de.ö ihr^ d Leoneionale Genauigkeit t!,.τ; beoinflußt wird»

el einer ZunaiaonaetK^ng, 4k bus primären Kürnern einer geaätti^Nm leaten lösung von Volfranuc&rbid in Tttintarbld beatfiht«. ilLo in o.iner hoohleglcricm WerkzeugetahliaaBaβ, einer örundaiasae au<3 Sohnollarfcai^sutahl» dtaperglert kann op rjrwUmchu eoiii, die wäraobehandelte Hiaohuiig dopptilt oder dr»J;*ach auf beiapielBWoia*/ 535⁰C (ungefähr VOOO⁰P) en-ι» am IJaxo 2S3iigkeit su orhcihen, vorauegeeotafc,

Ug iio Obsr^läclo den Stahle av/ia^hen den körnern auf einen rerhältnleBaßlg hohen Härtegrad gehalten wir(i, wie ea für 9ine Z£ahSiS.b?±zv ort Ut ncht s

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Eb ist deshalb sin Zweck der Erfindung, ale Fabrikat ions produkt )in Yerbundnetall au schaffen» weichen harte pieäre KHrner eines feuerfesten Karbides in einer Metallgrundaasee vorteilt enthält und das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens die Oberfläche ά·Β ßrundBassennetails zwischen den Körnern linen verhältnismäßig hohen Härtegrad hat.

Ein underer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, durch welches das hauptsächliche oder bevorzugte Versohleifien oder der Abrieb der Metallgrunduuiaaa eines Verbundnetslles, wie eines Hartaetalles, rer-Riöden vird.

wird i« folgenden anhand der Zeichnungen ntlher beschrieben*

PIg. 1 und 2 sind Mikrofotografien (ungeflhr 200-faohe Tergrufierung) von gesinterten Zusammensetzungen, die pleäre Karbldkdrner in einer Stahlgrundsasse dispergiert enthalten, und sie eeigen an und unter der Oberfläche des Metalles eine diffuse Hivridzone zwischen und um die Karbidkörner·

Fig. 3 steigt eine Gewindelehre, auf welche dl· Srf ladung

1st.

4 sseigt «ine Ziehmatrize, in welcher ein Ziehring oder aus einer wäraebshanCLungsfaMgen Zussjnen-

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setsung alt feuer fee tea Karbid ait SchruapfsitB ixt eiuea Stützglied ami Stahl eitrfc·

Fig. 5 let ein« Telianaloht der Matrize von ?lg. 4, die in einea übertriebenen Querschnitt die gehärtete Oberfläche des Kalibriexrlnges selgt·

Oeoäfi der Erfindung wird das bevoraugte oder haupteächliohe Verachieiß*n oder die Broaion dee urundaaesefiBetallee de« Verbund!« tallgegenetandes, da« prla&re XarbidkOrner enthalt, dadurch verhindert, daS an der freien Orundaaeeeneetallober-ίlache Kltrid gebildet wird, eo dafi die fiinae swieohen den priaarea DJrnern der feverfeeten Verbindung an der Ober* fliehe tehartet werden, ua die Xarbldkttrner darin su Ter» ankern vod eie in der sit eine« litrid rereebenen Schicht dee 9ruBlae■> twntil Tea aa rerteilen.

2u Beiepielen τοη feoerfeeten Karbiden la dea Tareaadaetall gehflrea Karbide ren Ohroa« Velfraa, Molybdän, fltan, Sirkoa, Bafalm» IiQi₉ Tantal «ad Tanadiwi «ad «mliene. Si· «en«· dae auf wendeten feverfee ten Karbide« kann la Bereleh van 25-80 Vol.-Ji sein. Bs ward· jedooh gefunden_v daA 55 - 70 VoI ·-·% des feuerfesten Karbides für den erfindungagea&Aen Zweck besonders rortellhaft sind·

Da» Grundaaeaenuetall, welches den Beet ble en 100 bildet* kam) Irgendein Stahl edex eine !«eglerun^ sein, die Hitirid

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bildende Elemente enthält» Beispiele iron Stehlen sind s 1,25 % Cr, 0,45 1* V₉ 0,3 bis 0,4 £ C, Beet Eisen; 1,25 f> Al₉ 1,5 £ Cr, 0,2 £ Mo, 0,3 £ C, Rest EIben; 3,5 £ Or₉ 1 # Y₉ 2,5 £ Ho, 0,5 # Hn, 0,2 £ Si, 0,35 £ C, Beet Eisen; 5 * Co, 18 % W, 4 # Cr, 1 % V₉ 0,75 # O, Beet Einengend 18 # V/, 4 ^ Cr, 1 ?& V, 0,7 ^ C, Beat Bisen· Stähle vom niohtwinnebehaiidlungs^hlgen Typ können verwendet «erden, wie Sttthle Bit 18 ^ Cr, 8 # Vi₉ Beat Eis en J oder 18 £ Cr, 12 ^ Mi, Best Eisen, und ähnliche nicht rostende Stähle. Da die ■eisten Hi tr id bildenden KLeaente im allgemeinen starke Karbidbildner sind, 1st es wichtig» daß die«· Xleaente in der Orundaasee in etOchioaetrieehea Überschuß %u de« in der Grundaasse Torhandenen Kohlenstoff gelOst sind· Beispiel· von starken Karbidbildnern, die auch Nitride bilden, sind ti, Zr, Bf₉ W₉ Cr₉ Mo, Hb₉ Sa und T. Beispiele τοη ¥itridolldern, welchenioht starke Xarhidbildner sind, sind Al₉ Hn₉ Si₉ eto·

Sie Tersehiedenen feuerfesten KarbidsnssjMensetsiingen, auf welche die Erfindung anwendbar ist, werden i» allgeaeinen durch die Pulremetallurgie hergestellt· Beispielsweise ie

Falle eines stahlgebundenen Karbides kann eine

der setsung,in / pxia&re Körner τοη Titankarbid in einer Stahl-

Bit niedrige» Chrom- und niedriges Molybdtngehalt disperglert sind und die 40 Oev—^ IiO und 60 Oew.-Jt Stahl enthält, wie folgt hergestellt werden ι

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Cbar-jf ψοα »000 g liC-Prjlver ait ungoiHbr >; bis 7 Hi.Jrron lirdöe wird rait einer Charge von 1500 g ein^r otahl» bildenden Mischung gemischt, die so berechnet 1st, daß

gebildet wir« eints StahlgrundinasBtyi welche 1,25 # Cr, 2,5 # Mo» 0,4 # C

enthalt, v;obel dor Rest Carbonyleisenpulver von ungefähr 20 Mikron Größe la*. Bio gepulverton Bestandteile enthalten einten ίο ent 1 g Paraffinwachs pro 100 s der Bestandteile· Das HIoeben v;lrd in einer Btohlütiblt? 40 Stunden durchgeführt, wob ti die HUhIe halb alt StahJkugeln gefüllt ist und Hexan als Träger verwendet Wi rd.

H&ch B*flii'ligu:og des Hßhlene wird die Hiaohung herauagenoan«n und la Vaiuun getrocknet. Ein Anteil des geaischten Produktoa wird in tiller Pore «it 2,11 t/c«^S (15 tona/inoh²) vorpreSt, un einen Ziehring der gewünschten ChrOte iu bilden. Der £ lehr ing wird dann in der flUeeigen Phase bei. einer Temperatur von 1435⁰C (ungefähr 253O⁰P) eine Stunde in einen Yakuua von 20 Mikron Quecksilber oder höher gesintert« Ifttoh Beendigung des S int erne wird das Gänse abgekühlt und dann ausgeglüht, indes ee auf 900⁰C (ungefähr 1565°?) 2 Stundon erhitzt wird· Darauf wird es »it einer Geschwindigkeit run I5°C pro Stunde auf 100⁰C (212⁰D abgeWlhlt, u» eine geglühte Hlkrcstruktur, die Sphäroidit enthält, au erieugen. Der Ziehring wird fertiggestellt, indes *r serspanend auf did gewünsoht© Größe gebraoht wird, und

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vlrd auf 70 Ho gehärtet durch. Austenltielerung bei 980⁰C (ungeflihr 1710⁰P), worauf Abschrecken in einem ölbad folgt. Der Ziehring wird dann gereinigt, und die nitride warden gebildet. Sin Verfahren besteht darin, daß der wärmebehandelt· Ziehring der Wirkung von Ammoxfekgas bei einer Temperatur im Bereich von 500 - 650⁰C (930 - 1200⁰I), beispielsweise 500 - 538⁰O (950 - 1000⁰F), ausgesetzt wird. Da eich daa Amnonlakgas bis zu eines gewiesen Grad zersetzt, wird im Augenblick der Zersetzung sehr aktiver Stickstoff geformt, welcher β Ich alt den Hitridbildnern des Stahls, κ* B* Cr, Ho» usw., verbindet und β£ηβ sehr hart· Oberfläche an den dl· primären Karbidkörner umgebenden Grandmasssnmetall bildet, und Bwar durch die Bildung von litriden in eines sehr feinen Dispersionssustand in der unindmaset. Es ist wichtig, daß, wenn die Wärmebehandlung de« ZiehrInges vor der Bildung der Iitrid· erfolft, f«ntig«ad von dtr Oberfläche «atf«rut wird, tut all· Spuren der Entkohlung su entfernen. DIm 1st wichtig, ta dl· Bildung eines spröden lernen mit Iltriden ss verhindern, welcher dazu neigt, abzusplittern. In dieser Y «-bindung ist es vorteilhaft* den Zlehrlng in einer liiohtsn Obergröl« herzustellen, daait «s möglich ist, rov der Hitridbildung Material entfernen su können. Durch die Temperatur bsi der Hitridbildung fällt die Kernnärt· der Verbundstahlzusammezisetsung von 70 Ho auf eine Härte von 5S bis 64 Hc.

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23ach der Nitridtiildung wird der Ziehring Bit Schrumpfsitz in ein ringförralges Stützglied aus Stahl eingefügt, wie ea in Fig* 4 gezeigt wird, welche den ringförmigen. Ziehring mit ©ii3erBobri!H£ 13 zeigt, wobei der Ziehring in einer ringförieigec jauche 11 des Stahlstützgliedes 12 befestigt ist« Bei dem Anbringen dee Zlehriagee mit Schrumpfsitz in der Tasche wird das Stützglied aus Stahl auf 425⁰C (000⁰P) erhitzt, und der Siehring wird dann bündig in der Tasche in Stellung gebracht und »an läöt den erhitzten Stahl auf Zimaerteraperatui* abkühlen.

ViIe a ch cm το rfcer ausgeführt, neigt die Stahlgrundoasse, da sie nornicil^rwelse wesentlich weicher ist ale di· primär en Titankarbidkörner, dazu, selektiv abgerieben zu wordene wenn der Ztehrlng verwendet wird, selbst dann« wenn &«r Ziehring verhältnismäßig steif let und wegen seines relativ hohen Young-Moduls in der NMhe von ungefähr 3,08 χ 10⁶ kg/om² (44 x 1Ö⁶ pel) der Deformation widersteht. TTs die dem Titankarbidstahl innewohnenden vorteilhaften Eigenschaften auszunutzen» wurde gefunden, dafl die Schaffe; einer gehärteten Oberfläche zwischen den und um die prjaaren Karbidkörner besondere brauchbar ist, um die eben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden. Nachdem der Ziehring alt Schrumpfsitz in den Stützglied montiert 1st, wird er geläppt und 1st fertig für die Verwendung.

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DIe Tiefe der Härte, die durch Nitridbildung mit Gas erzeugt wird, kann Im Bereich von 0,0125 ms bis 0,125 an (0,0005 bis 0,005") und manchmal sogar höher liegen, je nach der Behandrungezelt.

Xn Fig. 5 1st ein Teil >iea JLn Flg. 4 dargeeteilten Ziebringes gezeigt, wobei die alt Nitriden ν err» ebene Oberfläche nit der Bezugsziffer 14 νeraehen ist und die Tiefe der alt Nitriden versehenen Oberfläche übertrieben ist, um sie besser dareteilen zu Ürännen·

Gewindelehren von der In Fig· 3 dargestellten Art können ebenso behandelt werden. TJa eine Veränderung des Volumens durch die Wärmeb&andlung zu vermeiden, kann der Titankarbidwerkseugstahl im ausgeglühten Zustand gehärtet werden, indes di« nitride an den Gewinden b*i ungefähr 538⁰C (1000°?) entweder durch Gas oder durcfc. Salz gebildet werden, Wenn die Nitridbildung mit Salz angewendet wird, so kann ein Verfahren wie das folgende verwendet werden.

Sine typische technische Zusanaensetzung ist ein flüssiges Bad, das eine Mischung aus Natrium- und Kaliumsalzen enthält_t in welchem das Natriumsalz im Bereich von 60-70 G«w.-# der Gssamtßiischiing und das Kaliunsalz 30 - 40 ^ der Gesaatmlschung beträgt. Die Zusammensetzung dea Natriunsalzes beeteht aus 96,5 fS NaCNp 2,5 $ Na₂CO* und 0,5 ^ KCl, während die Kalium-

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salze au» 96 # KCN, 0,6 1* Ha₂CO₃, 0,75 $ KGHO und 0,5 $ XCl beat-ahf rin Die Badteaperatur bei der Nltrid*>lldtm£ iss un*;·- fähr 565⁰C (1050⁰P).

Wenn eine Gewindelehre gefordert wird;, welche Widern^? gegen eine korrodierende Umgebung zeigt, loinn der Verbundkörper iTi.t feuerfestem Karbid auo pjiuären Karl) Ldköruern von TiC beetehe-n, dio durch Sintern in flitanlger fhafie in einer Im weaenillohen nicht würsiebßhandlun(;siählgen Masse aus roo !,freien» Staiii «lispergi^r!; sitid. Das für die Hnretel- Im)(T dio^e.i Gegenstandes angewendete Verfahren 1st ähnlich den Verehren für dio Herstellung des Ziehviiigea, wie oben beschrieben. I». diesem Beispiel wire TiC mit gepulverten Bestandteilen gemischt, die so berechnet o.ind, diS e:'.n nicht rostender Stahl dee Typs mit 18 - 20 §4 Cr und B- 12 $S Hi «rh&ittm. wird. Ea wird dann oine Stange ht»rge<3tel.lt, inclia die 45 ü^w."^ i'iC und 55 Gew.-Jj Stahl enthaltende MiBchuDt? gepreßt wird, vnd die Stange wird in iliiaerigor P^iaa« JLb TakuuiD bei «liier Tenperatur von 1435⁰C funj^efähr 1530°?) ungefähr 1⁷2 Stunde gesintert. Haeh AbachlnS des Sintern wird d5w Stange iia OJfan uuf ZJmiortf-Bjperatur abgekühlt und hat eine H^:ix*tft von 47 Ro. Die Stange wird fertiggestellt; Λη.ι1β»ι ?.ιΛ; 5i>rspu".iend auf den gewünschten Xhtrohaienser buJ ^ot v?:lrl, ut.tl dl© Gewinde 15 (siehe Fig- Ji) w*rdei' Prässl β ion IMnge «ineo Längenat schnittes dar S tang· schnitt«», währond der g;f>g«nU1r erliegende XllngenabBchxi..itt ■"«

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wird* Danach wird die Gewindelehre durch Hitridvuf ein« Härte von 58 Ec gebracht· JDis Gewinde •werde«:· iteoiaefe gereinigt und auf die endgültige GrUSe geläpp·«;. &3.ß ^.löfiterung für aio Art der net&llographischen Struktur» v-^lobe san f/likl t_f wen» aas an einer Zuaaaaensetstung aus $i.c^r und lieht rnaten&cu Stahl der oben erwähnten Art die TJi i id? W.3 ~at, wird auf Piß. 2 der Zeichnung verwiesen, 'iitlc'to prlTii© Ilartolökörner 20 von IiC in einer Zone 2H· 4er Mete!Igrunijsaaee »it Hitriden in der Väh« oder an der

d*»e FrohOßtUokea a*igt. Io Körper dna (Jegenüber tor Zone ait Hitriden sind die priMären

, diepergiert in einer Kähen örundsisaae aus ulclxt roster dem Stahl, die keine Tfi tr ide». enthält, gezeigt.

die Bohhärtö d©e MotalleB nach der Hitriäbildung Au&ticg ν cn über tO Hockwell-C-Punkten seigt» iet aihi* tv3rstÄndliohjr daß «ties ein Durchschnittswert "r;.i $pQ tatsächlich dis Härte bei oder gerade unter Oberfläche aehr hoch ist. Wenn eo so von fiC bekannt IUIt₅. <iHß es ein'; figenharte von 93 - 94 EA hat, so zeigt mich «3ob MHrir> selbst an der Oberfläche dos Grundfflanaon«- ra»tt--Xlöfl υηϋ Iu der Ifesehung der priJäären Earbidköraor <§li\(> trac«?ordentlich hohe* E5.g«nhart©_f die is mesentlAohen iil>s>r rl,.!' obsii «^rwMiiiitpn durchschnittlichen Härte von !58 Hc

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JSi?ΐ9 ε,ηοε<??β ?^;«pniBi!ßii.»et«u»g Mit fauörforiten Karbiden^ die «ii?jMm?gogf»re^;i8 gün»'(;ig behandelt -werden Irann, ist .1/ vfeleher di* primären Karbidkürner eine gesättigte LÜtning eines Sarbideß der ¥olfraaigrwpp©_r z- B« VC in Titankarbid, aind ind wobei di£se Körner in oinem Legierungsstahl, W:i« boiapielH'ieia© «ineia 'iScbnellarbeitBntahle diepergiert »ind« :0iftBo EarbidEiisaiEmftosetzuyg ist in der USÄ-Patentschrift ^ 053 706 beschrieben. Wie in dieser Patentschrift avagcführt wi^d, sind die prijaören Körner des Karbides in fester Lösung vcrsingaweisö gesättigt» d» h. Titankarbid lot mit ,fiindestGBo «ine» der Karbide von V/olfran» Chrom und Ko Iy Man gee&ttigt. Als weitere Bad igung soll die gosättigte fe<ato Karliidlusung im wesentlichen ia Gleichgewicht ntft&r Metail_tirüti£iwa£iöe sein, und in der Grundaasse solion ein Element dor Si'nppe V/, Cr und Mo und genügend Kohlen· stoff go.·, ft at ueirv_t um eine sekundäre lürtungawlrkung zu sichern, VBiW die Grundniasse bei einer temperatur von ungefähr 565⁰C (H)SO⁰P) vergütet wird. Um den sekundären Bärtungaeffekt zu erzielen, wird ein sekundäres Karbid durch UffiHetauBii von beispielsweise gelösten Wolfram und Kohlenstoff gebildet» Gleichzeitig mit der jelcundären Härtungsv/irkung wird auch ein Zähirachen der ecundaasse durch, die Bildung van rorgütetem Slartensit bewirkt· Xn dem falle

einer ^rundiuaase aus Sohnellarbeitsstahl können die an dor Oberfläche der Grundwasser / d«:i usd um di« primären Karbidkörner herum

gebildet werdon? da c?i« QrTjn'lmaijaii Wi>jLi*r£JB_f Chrom und

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Vanadium im etbOhlonetrischen Überschuß gegenüber \Kohlenstoff enthält. Bei der Herstellung einer iiusaaiaenaetBung der obigen Art für die Verwendung bei der Herstellung für die HelSgesenkschmiedesteapel werden die folgenden Bestandteile angewendet«

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WC )

in wesentlichen eine gesättigte feste Lösung von TiC und WC

9 l· W 2,5 $> Cr 0,5 # V 0,4 55 0 37,6 $> Pe

in der Grundsasae

Tat ρ !AoIiL ich bilden die die Grundeaase bildenden Bestandteile ungefähr einen 18-4-1-Schnellarbeitawerkzeugstahl.

JBeI der Herstellung der Mischung werden 1000 g einer weeentliohaa gesättigten festen Lösung von TiC und VC (30 ^ SiC und 70 ^ WC) ait ungefähr 3 Mikron DurchechnittsgrOBe alt 1000 g dt ahlbildenden Bestandteilen gemischt, die 18 i» Wolfram; 4 $ Chroa» 1 # Vanadin«» 0,8 ^ Kohlenstoff; wobei der Rftat Oarbcnvleisen von ungefähr 20 Kilcron Durcheohnlttagröße ü-dv Teilchen ist, enthalten. Dös Mischen wird in einer stahlaUhle durchgeführt. Die gepulverten Bestandteile enthalten 1 g Paraffinwachs pro 100 g der Mischung.

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Das Mahlen v/aal 40 Stunden durchgeführt, wobei dl« Mühle zur Hälft« mit Kugeln aus nicht Bootendem Stahl gefüllt ist. Hexan wird als Sräger verwendet, ftach Beendigung des Mahlens wird dan HatorIaI entfernt und im Vakuum getrocknet» Daa gewischte Produkt wird dann gepreßt, um ninen Matrizenrohling uit den gewUnaohten Abmessungen herzu tollen- Der Bohllng wird dann in flüssiger Phase hei einer Temperatur von 145O⁰C (ungefähr 2555°*) 1/2 Stunde in einem Vakuum von ungefHhr 20 Mikron Quecksilber oder höher gesintert» Hach Beendigung des Sinterns wird der Rohling abgekühlt und dann ausgeglüht, indem er »wei Stunden auf 915°6 (ungefähr 1675°?} erhitzt wird· Dann wird er mit einer Geschwindlgkoit von 15° pro Stunde auf 7CO⁰G (ungefähr 1300°P) abgekühlt vvA d< nach in Ofen auf Z lister temperatur abgekühlt, wodurch einti Miicroatruktur erzeugt- wird, äi«j prixiäres Karbid von TiC und WC als feste Ltisimg, verteilt in eine? Stahlgrundffi^aeo, enthält, die durch eine Diiipersion von eekunüfli'fli'j Karbid in Sphäreiditforw gckonnzelchnet 1st. Der aiiEigtigli'ht« Rohling wird danu _t'.*fropanond zu der -.-^)-v/UiiBchten öyotalfc verarbeitet und gehiirtet, indem er hei einer Reaperatür von I255°C (ungefilhi· 230i>°P) eine gsuügende 5j-?ife, jSrB. 15 Xilnuten, austenisl'eri; v.U*d, un dl« $rundiimsea ^>?m atjstprtlai^ven und öaa?i di<j sekundären S!ai.^rli4d« vii! *iüs>9n. I«v KoUläng wird aarn in Öl abgeschreckt und aan erh!lll· eine flUrte von 72 Hc»

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Die auf diu oMp Art hergestellte Eisenlegierung ist durch eine Hikrostruktur gekennzeichnet, die 50 Gew.-fS der gesättigten festen Lösung von TiC und WO als priaärea Karbid enthält, das gleichmäßig in einer martens!tischen Stahl-JKvBae verteilt ist» Der wäraobehandelte Gegenstand wird dann ittfeiiral bi*i einer Temperatur von 565⁰O (1050⁰I) in ο in (jja Nitride bildenden Ofen angelassen, so dafl während des Anlassens des Stahle an der Oberfläche nitride gebildet werden·

aetallogrephische Struktur, die das Ausaafi der Hitrid bildung aeigty ist in Pig» 1 der Zeichnung wiedergegeben« Hier aind prixäre Korner 22 der TiG-WC-LÖeung in einer lirundsaaae verankert und verteilt* dl« «ine Zone 23 sit Mtridon In der BMho der Oberfläche hat und «ine Zon· 24 von aufeleBsenes Martenslt unterhalb der OberoTlfiohe. Kleinere Teilchen der sekundären Karbide 25 sind ebenfalls dargestellt.

Härtemessungen der ait Nitriden versehenen Oberfläch.· zeigen die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften, dl· »an bei Yerbundnetallen der obigen Art erhält·

Bn Falle von WC~SiC~Verbundleglerungen, die 50 WC-TlC fela feste Lösung enthalten_p wobei der Esst eins

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von SetmellarbeitsBtahl mit 18 jß W_f 5 ^ Or, 2 fo V und 0,8 # C ist, ist die Härte vor der Äitridbildung 70,4 Ho und 87,1 BA. Ib Zustand nach der Hitridbildung und nach dem IÄppen der Oberfläche steigt die Härte auf 73»7 Rc oder 89,7 BA* Wie schon oben angegeben let, Bind dieβο Härtemessungen nicht bezeichnend für die tatsächliche Härte der äußersten Oberfläche dor Grundnasse zwischen den Karbidkörnern, und tatsächlich ist die Oberfläche viel härter·

Xm Falle eines Verbundmetallkarbides, das 45 Gew.-j6 TiC, diepergiert in einer im wesentlichen nicht wärfiebehahdlungsfähigen Stahlmasee von nicht rostendem Stahl des Type IS/O,enthält, war die Härte Vor der ftitrldblldung 47,9 Hc und nach der Nitridbildung 58,1 Ec. Das ergibt einen Anstieg von Über 10 Härtepunkten. Wie oben fest» gestellt wurde, gibt die Erhöhung der Härte' der Oberfläche des Ctrundnetalles zwischen den Karbidkörnern «in verbessertes Verankern der primären Körner in Grundmessenmetall, wodurch der Widerstand des Metalls gegen Verschleiß„ Erosion und ähnliches für eine längere Zeit gesichert wird«

-Patentansprüche-

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Claims (4)

1. Patentana prüche

   ι. An der Oberfläche gehärteter Verbündtetallgegenstand, der 25 - 80 Vol.-# priaär· Körner eines harten feuerfesten Metallkarbldes enthült, die in einer Stahlgrundiaasoe verteilt sind, die ETitride bilden kann und di· la vesentliehen den Best darstellt» dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundaetall eindeatens in der Nähe de« Oberfläche den Gegenstandes durch eine MikroStruktur charakterisiert 1st, die au» primären Körnern des feuerfesten

   die Metalikarbides besteht» In ein einer ochicht des Grund aetails, die Nitride enthält, vorankert und disperglert »Ind.
2. 2. ferliundiaetallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _β defl das feuerfest» Metellkarbid 35 - 70 YoI.-£ ler thieasitHitjshim*'; darstellt.
3. Verbu'idjflfliallgegeiiBtand nach Anspruch ), der 25 - 80 primäre Körner eines harten feuerfesten Ketallkarbides »nthält, welches Tittmkarbid^in dor Stahlgrundmasse verteilt let-
4. 4. 7erbundmetallg«gejiJistaii(l nach Anspruch 3» dadurch zeichnetp daß das feuerfeste Metallkarbid 35 - 70 VoI der öeaataiBehung ausmacht.

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   Vorfahren zjt Varböcoo^uEg u<».· ^exankorung 'on Körner:,! eines ftfuai'l'eeten IIöcrIDö rbJdo'i in d«r Mäh« dor 0bef£l:ica» öineü /A^bvn^uotall^&^r.ncifeandee· der 25 - 80 iTol .«·'/$ primär.·) aij^jiwi «1ü«b .barton feuericn vjm Metall^τιατ1»'.«1ηβ iii oiuer :itiihlgi'und.s_ii.^:i:jac_s die ili^rl'ii- bilden l:>um₉ en ¹MIl-¹:_:. dudurcu fjekosMi-eeiC/uiot, d»0 a-i dar Oberfläöhe 4er ίϊ-.fcall-

   die pr5s-ör»n Kar^ii^ör&m.¹ Ίοι·^ »η

   Vorfahl-eü «Äcli Aiw ρητΛ -3, (tadurch ij^fjiivi^fiiciiiiet, ».,>n ·?^; priaiöron Rarfcidkörnör ifitankarbK«*·

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   ^ßAD ORiGl_NAL

   10» Verfahren nadb. Anspruch 8» dadurch gekennzeichnet-,

   die primären KarbidkCriier eine feste Lösung von VoIfram« d unß Slitankarbid Bind.

   - Verfahraii i;&ch ä«n Ansprüchen 8 bi.3 1O_t dadurch gekennaeicJmftt, daß das feuerfeste MetallJ£»rl?id 35 « 70 Volo~?a der GfiaaatKiBchuiig auaiaacht»

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