DE1533215B1 - Use of a steel as a tool steel - Google Patents
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- DE1533215B1 DE1533215B1 DE19661533215 DE1533215A DE1533215B1 DE 1533215 B1 DE1533215 B1 DE 1533215B1 DE 19661533215 DE19661533215 DE 19661533215 DE 1533215 A DE1533215 A DE 1533215A DE 1533215 B1 DE1533215 B1 DE 1533215B1
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Stahls als Werkzeugstahl, insbesondere als Werkzeugstahl für Warmbearbeitungswerkzeuge und spanabhebende Werkzeuge.The invention relates to the use of a steel as a tool steel, in particular as Tool steel for hot working tools and cutting tools.
Die bekannten Werkzeugstähle, Warmarbeitsstähle wie auch Stähle für spanabhebende Werkzeuge, hängen weitgehend von der Anwesenheit einfacher oder komplexer Carbide in der Stahlmikrostruktur ab, welche die notwendige Härte und Abnutzungsfestigkeit ergeben. The well-known tool steels, hot-work steels as well as steels for cutting tools, depend largely on the presence of simple or complex carbides in the steel microstructure which give the necessary hardness and wear resistance.
Jedoch verursacht die Anwesenheit beträchtlicher Kohlenstoffmengen und die daraus resultierende Anwesenheit mikrostruktureller Carbide in solchen Legierungen bei der Wärmebehandlung dieser Stähle unter brauchbaren Bedingungen ernstliche Schwierigkeiten für die Bearbeitung und Verwendung von herkömmlichen bekannten Werkzeugstählen.However, it causes the presence of significant amounts of carbon and the resulting presence microstructural carbides in such alloys in the heat treatment of these steels serious difficulties for the processing and use of conventional ones under viable conditions known tool steels.
So neigen Kohlenstoff und Carbide dazu, während der Verfestigung von Gußblöcken ausgeschieden zu
Gegenstände unmittelbar nach der Austenitisierungswärmebehandlung angelassen werden müssen, da
sonst die Bildung von Spannungsrissen im Gegenstand wahrscheinlich ist. Der mittel- oder hochkohlenstoffhaltige
Martensit, der bei der Austenitisierungsbehandlung entsteht, ist sehr spröde, so daß leicht
Risse als Folge starker innerer Spannungen, die durch eine ungleichmäßige Abkühlungsgeschwindigkeit
über den Querschnitt des Gegenstands hervorgerufen werden, oder als Folge unterschiedlicher Abkühlungsgeschwindigkeiten
auf Grund unterschiedlicher Querschnitte in kompliziert geformten Gegenständen auftreten.
Die bekannten kohlenstoffhaltigen Warmarbeitswerkzeugstähle leiden alle mehr oder weniger unter
Brandrißbildung. Solche Stähle werden bei Benutzung verhältnismäßig hohen Oberflächentemperaturen ausgesetzt,
während etwas unterhalb der Oberfläche die Temperatur viel niedriger liegt. Solche Bedin-For example, carbon and carbides tend to precipitate during the solidification of ingots into objects that must be tempered immediately after the austenitizing heat treatment, otherwise stress cracks are likely to form in the object. The medium- or high-carbon martensite that is formed during the austenitizing treatment is very brittle, so that cracks easily occur as a result of strong internal stresses caused by an uneven cooling rate across the cross-section of the object, or as a result of different cooling rates due to different cross-sections in complex shaped objects occur.
The known carbon-containing hot work tool steels all more or less suffer from fire cracking. Such steels are exposed to relatively high surface temperatures during use, while the temperature is much lower somewhat below the surface. Such conditions
werden, und diese Ausscheidung führt zu Inhomogeni- 20 gungen erzeugen schädliche Ermüdungsspannungen,and this precipitation leads to inhomogeneities producing harmful fatigue stresses,
3030th
4040
täten in aus solchen Gußblöcken hergestellten Werkzeugstahlprodukten, sogar nach stärkerer Verformung. Die Folge davon ist ein uneinheitliches Verhalten der Werkzeuge und eine mehr oder weniger starke Sprödigkeit beim Gebrauch, was Brüche zur Folge haben kann. Darüber hinaus unterliegen kohlenstoffhaltige Werkzeugstähle unter den entkohlenden Umgebungsbedingungen, welche oft beim Walzen, Warmbehandeln, der Werkzeugherstellung und dem Werkzeuggebracuh auftreten, einem Kohlenstoffverlust. Es ist allgemein bekannt, daß eine Entkohlung die Brauchbarkeit des Stahls für Werkzeuge beträchtlich herabsetzt und unter Umständen sogar die Notwendigkeit anderer teuerer und ansonsten weniger zufriedenstellender Legierungen notwendig machen kann.would do in tool steel products made from such ingots, even after major deformation. The result is inconsistent behavior of tools and a more or less pronounced brittleness during use, which leads to fractures Can have a consequence. In addition, carbon-containing tool steels are subject to decarburization Ambient conditions, which are often found in rolling, heat treatment, tool manufacture and the Tool usage occurs, a loss of carbon. It is well known that decarburization considerably reduces the usefulness of the steel for tools, and possibly even the necessity make other more expensive and otherwise less satisfactory alloys necessary can.
Eine weitere erforderliche Eigenschaft bei vielen, wenn nicht den meisten Werkzeugstahlanwendungen besteht darin, daß das Produkt in eine gewünschte Form verformt oder bearbeitet werden kann, so daß die Bearbeitbarkeit des Stahls wichtig ist. Die kohlenstoffhaltigen Werkzeugstähle müssen wegen der Härte und relativen Sprödigkeit der Ferrit-Carbid-Struktur, die bei niedrigen Temperaturen vorliegt, in einem angelassenen Zustand bearbeitet werden. Im Anschluß an die Bearbeitung ist eine vollständige Wärmebehandlung, welche aus Austenitisierung, Abschrecken oder Luftkühlen und Anlassen besteht, notwendig, um die optimale Kombination der Gebrauchseigenschaften zu erzielen.Another required property in many, if not most, tool steel applications is that the product can be deformed or machined into a desired shape so that the machinability of the steel is important. The carbon-containing tool steels must because of the hardness and relative brittleness of the ferrite-carbide structure present at low temperatures all in one tempered state can be processed. After the processing, a complete heat treatment is required, which consists of austenitizing, quenching or air cooling and tempering, necessary, in order to achieve the optimal combination of usage properties.
Die genannte Austenitisierungswarmebehandlung macht die Verwendung hoher Temperaturen, wie z. B. ungefähr 1000 bis 13000C erforderlich, und als Folge der Dimensionsänderungen beim Phasenübergang während einer solchen Wärmebehandlung tritt häufig ein Verziehen eines fertig bearbeiteten Werkzeugs oder Werkzeugteils ein. Dies ist besonders bei Gegenständen mit komplizierter Form unangenehm. Außerdem ergeben die erforderlichen hohen Austenitisierungstemperaturen eine beträchtliche Oberflächenverzunderung und/oder Entkohlung, wenn nicht die Umgebungsbedingungen sorgfältig kontrolliert werden. Solche Vorsichtsmaßnahmen sind natürlich zeitraubend und kostspielig. So sind oft nach der Austenitisierung zum Ausgleich Endbearbeitungsvorgänge erforderlich. Said austenitizing heat treatment makes the use of high temperatures such. B. about 1000 to 1300 0 C is required, and as a result of the dimensional changes in the phase transition during such a heat treatment, distortion of a finished tool or tool part often occurs. This is particularly uncomfortable for objects with a complicated shape. In addition, the high austenitizing temperatures required result in considerable surface scaling and / or decarburization if the ambient conditions are not carefully controlled. Such precautions are of course time consuming and costly. Finishing operations are often required after austenitization to compensate for this.
Es besteht eine Regel, daß aus den bekannten kohlenstoffhaltigen härtbaren Werkzeugstählen hergestellte welche nach einem wiederholten Temperaturwechsel die Bildung kleiner Oberflächenrisse verursachen, die in Größe und Ausmaß wachsen und die bekannte Brandrißbildung darstellen.There is a rule that tool steels made from the known carbonaceous hardenable tool steels which cause the formation of small surface cracks after repeated temperature changes grow in size and extent and represent the well-known fire cracking.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stähle als Werkzeugstähle zu verwenden, die die vorstehend erläuterten Nachteile nicht aufweisen.The invention is based on the object of using steels as tool steels which have the above do not have the disadvantages explained.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung eines Stahls mit 0 bis 12% Chrom und 0 bis 2% Mangan, wobei die SummenAccording to the invention, the use of a steel with 0 to 12% chromium and 0 to 2% manganese, the buzz
1. aus den Gehalten an Kohlenstoff und Stickstoff 0 bis 0,15%,1. from the content of carbon and nitrogen 0 to 0.15%,
2. aus dem Molybdängehalt und dem halben Wolframgehalt 3 bis 15%,2. from the molybdenum content and half the tungsten content 3 to 15%,
3. aus den Gehalten an Kobalt und Nickel 10 bis 20% ausmachen, mit der Maßgabe, daß der Wolframgehalt unter 30%, der Molybdängehalt unter 15%, der Nickelgehalt unter 8% und der Kobaltgehalt 8 bis weniger als 16% betragen, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, als Werkzeugstahl, vorgeschlagen.3. make up from the contents of cobalt and nickel 10 to 20%, with the proviso that the Tungsten content below 30%, the molybdenum content below 15%, the nickel content below 8% and the Cobalt content is 8 to less than 16%, the remainder being iron and production-related impurities, suggested as tool steel.
45 Es ist bereits eine Stahllegierung bekannt, die O bis 0,6% Kohlenstoff, 10 bis 30% Chrom, 0 bis 30% Wolfram und/oder Molybdän, 0 bis 50% Kobalt, 0 bis 68% Nickel, 0 bis 20% Mangan, 0 bis 10% Niob und 0 bis 5% Titan enthält, wobei mindestens zwei der Elemente Nickel, Eisen und Kobalt in dem Werkstoff enthalten sein müssen. Als Einsatzgebiet für diese Legierung ist jedoch nur die Herstellung von Uhrfedern bekannt. 45 A steel alloy is already known which contains 0 to 0.6% carbon, 10 to 30% chromium, 0 to 30% tungsten and / or molybdenum, 0 to 50% cobalt, 0 to 68% nickel, 0 to 20% manganese Contains 0 to 10% niobium and 0 to 5% titanium, whereby at least two of the elements nickel, iron and cobalt must be contained in the material. However, the only known area of application for this alloy is the manufacture of watch springs.
Weiterhin ist eine Legierung bekannt, die bis zu 0,15% Kohlenstoff, 8 bis 80% Kobalt und 5 bis 35% Chrom, Rest Eisen enthalten kann, wobei das Chrom ganz oder teilweise durch eines oder mehrere der Elemente Molybdän, Wolfram, Vanadium oder Mangan ersetzt werden kann. Schließlich ist eine Legierung mit 15 bis 60% Kobalt und 2 bis 25% Wolfram oder Molybdän, Rest Eisen beschrieben worden, die praktisch kohlenstofffrei ist und bei der der Wolframgehalt teilweise durch Chrom, Mangan, Vanadium, Aluminium, Silizium, Berrylium oder Nickel, einzeln oder zusammen, ersetzt werden kann. Für diese letztgenannten beiden Legierungen ist es jedoch nur bekannt, sie für die Herstellung von Dauermagneten zu verwenden. Andere Verwendungsmöglichkeiten für diese Legierungen sind nicht bekannt. Die Möglich-Furthermore, an alloy is known that contains up to 0.15% carbon, 8 to 80% cobalt and 5 to 35% Chromium, the remainder iron may contain, the chromium in whole or in part by one or more of the Elements molybdenum, tungsten, vanadium or manganese can be replaced. After all, it's an alloy with 15 to 60% cobalt and 2 to 25% tungsten or molybdenum, the remainder iron has been described as being practical is carbon-free and in which the tungsten content is partly made up of chromium, manganese, vanadium, Aluminum, silicon, beryllium or nickel, individually or together, can be replaced. For the latter However, both alloys are only known to use them for the production of permanent magnets to use. Other uses for these alloys are not known. The possibility
6565
keit einer Verwendung der drei vorgenannten bekannten Stähle als Werkzeugstähle ist in der Fachwelt nie angeregt und ist auch nie beschrieben worden.The ability to use the three aforementioned known steels as tool steels is known in the art never suggested and has never been described.
Mit Vorteil sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle durch die folgende Zusammensetzung, ausgedrückt in Gewichtsprozent, gekennzeichnet :The steels to be used according to the invention are advantageously due to the following composition, expressed in percent by weight, marked:
Elementelement
Weiter Bereich, % Mittlerer Bereich, %Wide range,% Medium range,%
Bevorzugter Bereich, % Preferred area, %
Kohlenstoff + StickstoffCarbon + nitrogen
Chrom chrome
Wolfram tungsten
Molybdän molybdenum
Molybdän + V2 WolframMolybdenum + V 2 tungsten
Kobalt cobalt
Nickel nickel
Kobalt + Nickel Cobalt + nickel
Mangan manganese
Mindestens ein Element der Gruppe Niob,At least one element from the group niobium,
Tantal, Titan,Tantalum, titanium,
Vanadium, ZirkonVanadium, zircon
und Hafniumand hafnium
Eisen iron
0 bis 0,150 to 0.15
0 bis0 to
0 bis unter0 to under
0 bis unter0 to under
3 bis3 to
8 bis weniger als8 to less than
0bis8 10 bis0 to 8 10 to
0bis20 to 2
insgesamt das 0- bis 1 Ofache des Gehalts an Kohlenstoff + Stickstoff 0 bis 0,10a total of 0 to 10 times the content of carbon + nitrogen 0 to 0.10
2 bis 82 to 8
0 bis unter 200 to under 20
3 bis 10
5 bis 123 to 10
5 to 12
8 bis 15,5
0 bis 4
10 bis 18
0bis28 to 15.5
0 to 4
10 to 18
0 to 2
insgesamt das 0- bis
1 Ofache des Gehalts
an Kohlenstoff
4- Stickstoffin total the 0 to
1 times the salary
of carbon
4- nitrogen
0 bis 0,08 2,5 bis 60 to 0.08 2.5 to 6
0 bis unter 3 bis 100 to under 3 to 10
7 bis 107 to 10
10 bis 1510 to 15
1 bis 31 to 3
11 bis 16 Obisl11 to 16 Obisl
insgesamt mindestens das 1 fache und höchstens das lOfache des Gehalts an Kohlenstoff + Stickstoffa total of at least 1 and a maximum of 10 times the salary Carbon + nitrogen
als Rest mit Ausnahme zufälliger Verunreinigungenthe remainder except for incidental impurities
Für eine Verwendung als Warmarbeitsstähle eignen sich gemäß der Erfindung insbesondere Stähle, welche durch die folgende Zusammensetzung, ausgedrückt in Gewichtsprozent, gekennzeichnet sind:According to the invention, steels which are particularly suitable for use as hot-work steels are are characterized by the following composition, expressed in percent by weight:
Elementelement
Weiter Bereich, % Mittlerer Bereich, %Wide range,% Medium range,%
Bevorzugter Bereich, %Preferred area,%
Kohlenstoff + StickstoffCarbon + nitrogen
Chrom chrome
Wolfram tungsten
Molybdän molybdenum
Molybdän + 1I2 WolframMolybdenum + 1 I 2 tungsten
Kobalt '. Cobalt '.
Nickel nickel
Kobalt + Nickel Cobalt + nickel
Mangan manganese
Mindestens ein Element der Gruppe Niob,At least one element from the group niobium,
Tantal, Titan,Tantalum, titanium,
Vanadium, ZirkonVanadium, zircon
und Hafniumand hafnium
Eisen iron
0 bis 0,150 to 0.15
2 bis2 to
0 bis unter 0 bis unter0 to under 0 to under
3 bis3 to
8 bis weniger als 0 bis unter 10 bis 0bis28 to less than 0 to less than 10 to 0 to 2
insgesamt das 0- bis 1 Ofache des Gehalts an Kohlenstoff + Stickstoff 0 bis 0,10a total of 0 to 10 times the content of carbon + nitrogen 0 to 0.10
2 bis 62 to 6
0 bis unter 100 to under 10
3 bis 10
5 bis 103 to 10
5 to 10
8 bis 15,5
0 bis unter 4
bis 18
0bis28 to 15.5
0 to under 4
until 18
0 to 2
insgesamt das 0- bis
1 Ofache des Gehalts
an Kohlenstoff
+ Stickstoffin total the 0 to
1 times the salary
of carbon
+ Nitrogen
0 bis 0,08 2,5 bis 60 to 0.08 2.5 to 6
0 bis unter 3 bis 90 to under 3 to 9
7 bis 97 to 9
10 bis 1510 to 15
1 bis 31 to 3
11 bis 16 Obis I11 to 16 obis I.
insgesamt mindestens das 1 fache und höchstens das 1 Ofache des Gehalts an Kohlenstoff + Stickstoffa total of at least 1 and a maximum of 1 times the salary Carbon + nitrogen
als Rest mit Ausnahme zufälliger Verunreinigungenthe remainder except for incidental impurities
Für eine Verwendung als Schnellstähle eignen sich gemäß der Erfindung insbesondere Stähle, welche durch die folgende Zusammensetzung, ausgedrückt in Gewichtsprozent, gekennzeichnet sind:For use as high-speed steels are particularly steels according to the invention, which through the following composition, expressed in percent by weight, are characterized:
Chrom
Wolfram
Molybdän
Molybdän + xj2 Wolfram
Kobalt
Nickel
Kobalt + Nickel Carbon + nitrogen
chrome
tungsten
molybdenum
Molybdenum + x j 2 tungsten
cobalt
nickel
Cobalt + nickel
2 bis 12
0 bis unter 30
0 bis 15
7,5 bis 15
8 bis weniger als 16
0 bis unter 8
10 bis 200 to 0.15
2 to 12
0 to under 30
0 to 15
7.5 to 15
8 to less than 16
0 to under 8
10 to 20
2,5 bis 10
0 bis unter 20
5 bis 15
10 bis 15
8 bis 15,5
0 bis unter 4
10 bis 180 to 0.10
2.5 to 10
0 to under 20
5 to 15
10 to 15
8 to 15.5
0 to under 4
10 to 18
5 bis 10
12 bis 15
10 bis 15
1 bis 3
11 bis 160 to 0.08
5 to 10
12 to 15
10 to 15
1 to 3
11 to 16
Fortsetzungcontinuation
Elementelement
Weiter Bereich, %Wide range,%
Mittlerer Bereich, %Middle area, %
Bevorzugter Bereich, %Preferred area,%
Mangan manganese
Mindestens ein Element
der Gruppe Niob,
Tantal, Titan,
Vanadium, Zirkon
und HafniumAt least one element
the group niobium,
Tantalum, titanium,
Vanadium, zircon
and hafnium
Eisen iron
0bis20 to 2
insgesamt das 0- bis
lOfache des Gehalts an Kohlenstoff
+ Stickstoffin total the 0 to
ten times the content of carbon
+ Nitrogen
0bis20 to 2
insgesamt das 0- bis
lOfache des Gehalts
an Kohlenstoff
+ Stickstoffin total the 0 to
ten times the salary
of carbon
+ Nitrogen
als Rest mit Ausnahme zufälliger Verunreinigungenthe remainder except for incidental impurities
Obis IObis I
insgesamt mindestens
das 1 fache und
höchstens das lOfache des Gehalts an
Kohlenstoff
+ Stickstofftotal at least
1 times and
at most ten times the salary
carbon
+ Nitrogen
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtThe invention and its advantages will now be described in more detail with reference to the drawings. It shows
F i g. 1 eine Reihe von graphischen Darstellungen, welche Anlaßkurven bei verschiedenen Austenitisierungstemperaturen von 925 bis 12050C darstellen und die Änderung der Härte mit einer Änderung der Anlaßtemperatur zwischen 538 und 7300C für einen erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl zeigen, der insbesondere für die Verwendung als Warmarbeitswerkzeugstahl geeignet ist,F i g. 1 shows a series of graphs showing tempering curves at different austenitizing temperatures from 925 to 1205 0 C and the change in hardness with a change in tempering temperature between 538 and 730 0 C for a steel to be used according to the invention, which is particularly suitable for use as a hot work tool steel suitable is,
F i g. 2 eine Reihe von Anlaßkurven ähnlich denjenigen von F i g. 1 für einen erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl, der insbesondere für die Verwendung als Stahl für spanabhebende Werkzeuge geeignet ist,F i g. Figure 2 shows a series of tempering curves similar to those of Figure 2. 1 for one according to the invention too used steel, especially for use as steel for cutting tools suitable is,
F i g. 3 als erstes den Zusammenhang zwischen dem Molybdängehalt gewisser Versuchsstähle und der maximal erreichbaren Anlaßhärte derselben und zweitens den Einfluß dieses Elements auf die Anlaßbeständigkeit solcher Stähle, ausgedrückt als prozentualer Unterschied zwischen der maximalen Härte und der Härte, die bei allmählich höheren Anlaßtemperaturen beobachtet wird,F i g. 3 first of all the relationship between the molybdenum content of certain test steels and the maximum achievable tempering hardness of the same and, secondly, the influence of this element on the tempering resistance of such steels, expressed as the percentage difference between the maximum hardness and the hardness observed at gradually higher tempering temperatures,
F i g. 4 ein Paar graphischer Darstellungen, welche die Anlaßbeständigkeit eines erfindungsgemäß zu verwendenden hochharten Stahls (der für spanabhebende Werkzeuge geeignet ist) mit der Anlaßbeständigkeit eines gegenwärtig allgemein verwendeten Schnellstahls vergleichen,F i g. Figure 4 is a pair of graphs showing the tempering resistance of an inventive using extremely hard steel (which is suitable for cutting tools) with the tempering resistance compare a currently commonly used high-speed steel,
F i g. 5 eine Reihe von graphischen Darstellungen, die einen Vergleich der Anlaßbeständigkeit eines repräsentativen erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls mit der Anlaßbeständigkeit bekannter Warmarbeits- und hitzebeständiger rostfreier Stähle vermitteln, F i g. 5 is a series of graphs comparing the tempering resistance of a representative steel to be used according to the invention with the tempering resistance of known hot work and heat-resistant stainless steels,
F i g. 6 eine Reihe von graphischen Darstellungen, die den Kobaltgehalt der Versuchsstähle mit der Differenz der Härte im austenitisierten Zustand und in einem gehärteten Zustand nach dem Anlassen in Beziehung setzen.F i g. 6 is a series of graphs showing the cobalt content of the test steels with the Difference in hardness in the austenitized state and in a hardened state after tempering in Set relationship.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen bekannten Werkzeugstählen sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle kohlenstofffrei oder enthalten nur restliche Mengen Kohlenstoff, der in den Stahl zufällig durch die üblichen Stahlherstellungspraktiken hineingeraten ist. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle leiten ihre Härte und Abnutzungsfestigkeit hauptsächlich von der Ausfällung intermetallischer Verbindungen beim Altern (Tempern) bei erhöhten Temperaturen ab. Durch eine saubere mengenmäßige Einstellung des Gehalts der verschiedensten wesentlichen Legierungselemente und durch die Anwendung einer sauberen Wärmebehandlung können die neuen Stähle bis auf hohe Härten gehärtet werden, wie z. B.In contrast to the conventional known tool steels, those are to be used according to the invention Steels are carbon-free or contain only residual amounts of carbon that is in the steel accidentally gotten into it through standard steelmaking practices. To be used according to the invention Steels derive their hardness and wear resistance mainly from the precipitation of intermetallic Compounds from aging (annealing) at elevated temperatures. Through a clean quantitative Adjustment of the content of the most diverse essential alloying elements and through the application a clean heat treatment, the new steels can be hardened to high levels of hardness, such as B.
60 bis 65 Rockwell C, Werte, die also im Härtebereich der Schnellstähle liegen.60 to 65 Rockwell C, values that are in the hardness range of high-speed steels.
Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eine extreme Anlaßbeständigkeit. Sie behalten ihre Härte bei Temperaturen von 592 bis 759°C oder darüber hinaus bei; das sind bessere Werte als bei anderen bekannten handelsüblichen Stählen.In addition, according to the invention have to steels that use extreme tempering resistance. They retain their hardness at temperatures of 592 up to 759 ° C or above at; these are better values than other known commercially available ones Steels.
Da die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle bezüglich der Erzielung der notwendigen Eigenschäften nicht von Kohlenstoff abhängen, existieren darüber hinaus die Schwierigkeiten nicht, die im allgemeinen eine Folge der Entkohlung von kohlenstoffhaltigen Werkzeugstählen sind, und demzufolge sind keine speziellen Maßnahmen notwendig, diesen unerwünschten Vorgang während eines Walzverfahrens, einer Wärmebehandlung, bei der Herstellung von Gegenständen oder bei der Anwendung zu verhindern. Since the steels to be used according to the invention with regard to achieving the necessary properties do not depend on carbon, furthermore, the difficulties im are generally a consequence of the decarburization of carbon-containing tool steels, and consequently no special measures are necessary to prevent this undesired process during a rolling process, a heat treatment, in the manufacture of objects or in the application.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle liegt darin, daß nach der Bearbeitung der Stähle im austenitisierten Zustand keine Hochtemperaturwärmebehandlung (z. B. 750 bis 1300° C) erforderlich ist. Nach der Bearbeitung ist nur eine Alterung oder Anlaßbehandlung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, beispielsweise bei ungefähr 540 bis 5900C erforderlich. Infolgedessen können früher notwendige Verfahrensstufen bei der Herstellung von Werkzeugen weggelassen werden und, was sehr wichtig ist, es werden die Schwierigkeiten vermieden oder gering gehalten, die von einem Verziehen oder einer Zunderbildung während der abschließenden Wärmebehandlung herrühren.Another important advantage of the steels to be used according to the invention is that after machining the steels in the austenitized state, no high-temperature heat treatment (e.g. 750 to 1300 ° C.) is required. After processing is only an aging or tempering treatment at a relatively low temperature, for example at about 540-590 0 C are required. As a result, previously necessary process steps in the manufacture of tools can be eliminated and, what is very important, the difficulties arising from warping or scaling during the final heat treatment are avoided or minimized.
Der Martensit, der sich in diesen niedriggekohlten oder im wesentlichen kohlenstofffreien Stählen bildet, ist wesentlich weicher und zäher als derjenige, der sich in härtbaren mittel- oder hochgekohlten Werkzeugstählen bildet. Als Folge davon besitzen die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle vor der nachfolgenden Alterungshärtung auf eine viel höhere Endhärte verhältnismäßig niedrige Härtewerte und können leicht bearbeitet werden. Weiterhin besitzen die Stähle keine oder nur eine geringe Neigung, beim Abkühlen Spannungsrisse zu bilden.The martensite that forms in these low-carbon or essentially carbon-free steels, is much softer and tougher than that which forms in hardenable medium or high carbon tool steels. As a result, the steels to be used according to the invention before the subsequent age hardening to a much higher level Final hardness relatively low hardness values and can be easily machined. Continue to own the steels have little or no tendency to form stress cracks on cooling.
Wenn die Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle entsprechend der vorliegenden Lehre genau eingehalten wird, dann sind sie ganz oder weitgehend frei von freiem Ferrit, und infolgedessen zeigen sie einen hohen Grad an diemensioneller Stabilität und Warmbearbeitbarkeit.If the composition of the steels to be used according to the invention corresponds to the present If the teaching is exactly adhered to, then they are completely or largely free of free ferrite, and as a result, they show a high degree of dimensional stability and hot workability.
Eine erste Reihe von Versuchsstählen wurde durch Levitationsschmelzen in Form von knopfförmigen Gußblöcken mit einem Gewicht von 15 g hergestellt, und die kleinen Gußblöckchen wurden dann in eineA first series of experimental steels were made by levitation melting in the form of button-shaped Cast ingots weighing 15 grams were made, and the small ingots were then made into a
Scheibenform bearbeitet, wärmebehandelt (austenitisiert, abgeschreckt, gekühlt und dann gealtert) und hierauf auf Härte getestet. Die Zusammensetzungen dieser Stähle, die Wärmebehandlungsbedingungen und die so erhaltenen Härtewerte sind in Tabelle I angegeben. In jedem Fall wurde die Austenitisierung bei 1150° C V2 Stunde lang durchgeführt. Die Kühlung einer jeden Versuchsprobe erfolgte bei — 73° C während V2 Stunde.Disc shape machined, heat treated (austenitized, quenched, cooled and then aged) and then tested for hardness. The compositions of these steels, the heat treatment conditions and the hardness values thus obtained are shown in Table I. In each case, austenitizing was carried out at 1150 ° CV for 2 hours. Each test sample was cooled at −73 ° C. for 2 hours.
CRoom
C.
Crtogether
Cr
Moetting,
Mon
Coweight
Co
Vsprozer
V
Fet
Fe
sierung bei
115O0C während
V2 Stunde; in öl
abgeschrecktafter austeniti
at
115O 0 C during
V 2 hour; in oil
deterred
angegebenen
4820Cleft on
specified
482 0 C
Temperatu
gekühlt
538CC2 + 2 hours
Temperatu
chilled
538 C C
r, dann luft-
592° Cen at the
r then air
592 ° C
Nr.stole
No.
Kühlung bei
-73° C während
V2 Stundeafter
Cooling at
-73 ° C during
V 2 hours
*) Diese Stähle liegen außerhalb der Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle.*) These steels are outside the composition of the steels to be used according to the invention.
Die Zahlen in Tabelle I zeigen die unerwartet hohen Härtewerte, die beim Anlassen dieser im wesentlichen kohlenstofffreien Stähle bei Temperaturen bis zu 648° C erhalten werden.The numbers in Table I show the unexpectedly high hardness values obtained when these are essentially tempered carbon-free steels can be obtained at temperatures up to 648 ° C.
Es wurden eine weitere Reihe von Stählen durch Induktionsschmelzen in Chargen von 4,5 kg hergestellt, diese Chargen wurden in eine Riegelform gebracht und ähnlich wärmebehandelt und auf das Alterungshärteverhalten und die Anlaßbeständigkeit untersucht. Die Zusammensetzungen dieser zweiten Reihe von Stählen sind in Tabelle II angegeben.Another set of steels were manufactured by induction melting in batches of 4.5 kg, this one Batches were placed in a bar shape and similarly heat treated and tested for age hardening behavior and investigated the tempering resistance. The compositions of this second series of steels are in Table II given.
Die Versuchsbedingungen, denen die Stähle von Tabelle II unterworfen wurden, und die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.The test conditions to which the steels of Table II were subjected and the results are in Table III compiled.
009 545/320009 545/320
9 109 10
Tabelle III
Ergebnisse der Anlaß versuche der Stähle von Tabelle II1)Table III
Results of the tempering tests of the steels from Table II 1 )
unddeterred
and
temperaturization
temperature
1J Die Proben wurden bei der angegebenen Temperatur austenitisiert, in öl abgeschreckt, '/2 Stunde bei —73° C gekühlt und 2 + 2 Stunden kumulativ, d. h. durch Durchlaufen mehrerer Temperaturstufen, angelassen bei angegebenen sukzessive höheren angegebenen Temperaturen. Die Zeitangabe 2 + 2 Stunden zeigt Meßintervalle an. 1 J The specimens were austenitized at the specified temperature, quenched in oil, cooled for 1/2 hour at -73 ° C and 2 + 2 hours cumulatively, ie by passing through several temperature levels, tempered at the specified successively higher specified temperatures. The time 2 + 2 hours indicates measurement intervals.
Fortsetzung
Ergebnisse der Anlaßversuche der Stähle von Tabelle II1)continuation
Results of the tempering tests on the steels from Table II 1 )
temperaturization
temperature
') Die Proben wurden bei der angegebenen Temperatur austenitisiert, in öl abgeschreckt, V2 Stunde bei — 73" C gekühlt und 2 + 2 Stunden bei den angegebenen aufeinanderfolgend höheren Temperaturen kumulativ angelassen.') The samples were austenitized at the indicated temperature, quenched in oil, V 2 hour at - cooled 73 "C and annealed 2 + 2 hours at the given successively higher temperatures cumulative.
11 1211 12
Fortsetzung Ergebnisse der Anlaßversuche der Stähle von Tabelle II1)Continuation of the results of the tempering tests on the steels from Table II 1 )
temperaturization
temperature
tiefgekühltand
frozen
') Die Proben wurden bei der angegebenen Temperatur austenitisiert, in Ul abgeschreckt, '/2 Stunde bei —73° C gekühlt und 2 + 2 Stunden bei den angegebenen aufeinanderfolgend höheren Temperaturen kumulativ angelassen.') The samples were austenitized at the indicated temperature, quenched in Ul' / refrigerated for 2 hour at -73 ° C and annealed 2 + 2 hours at the given successively higher temperatures cumulative.
Aus den Versuchsergebnissen der Tabelle III ist ersichtlich, daß die untersuchten Versuchsstähle von verhältnismäßig niedrig abgeschreckten (oder abgeschreckten und gekühlten) Härten von 37 bis 40 Rc (926° C Austenitisierungstemperatur) oder von 34 bis 50 Rc (12050C Austenitisierungstemperatur) auf viel höhere Anlaß- oder Alterungshärtewerte gehärtet werden können. Beispielsweise sind die Stähle mit niedrigem Molybdängehalt (7 bis 10%) wie z. B. HWl, HW 2, HW 3, HW 6 bis HW 9 beim Anlassen bei 5920C nach der Austenitisierung bei 12050C auf ungefähr 57 bis 61 Rc härtbar. Beträchtliche und sehr brauchbare Härten, wie z. B. ungefähr 40 bis 45 i?f, werden bei Anlaßtemperaturen bis zu 7300C beibehalten, was eine extreme Anlaßbeständigkeit und eine günstige Hochtemperaturanwendbarkeit dieser Stähle bedeutet. Diese vorteilhaften Eigenschaften sind graphisch in F i g. 1 erläutert, wo die Zahlen der Tabelle III für den Stahl HW 3 als Schar von Anlaßkurven eingetragen sind, welche die Änderung der Härte dieses Stahls bei Anlaßtemperaturen zwischen 538 und 730 oder 759° C für jede der Austenitisierungstemperaturen von 926 bis 12050C der Tabelle II zeigen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ergibt sich in jedem Fall bei einer Anlaßtemperatur von ungefähr 538 bis 592° C eine Spitzenhärte, und es wird eine Maximalhärte von ungefähr 60 Rc bei der höchsten Austenitisierungstemperatur von 12050C erzielt. Solche Stähle finden besonders als Warmarbeitsstähle Anwendung.From the test results of Table III it can be seen that the tested experimental steels of relatively low quenched (or quenched and cooled) curing 37-40 R c (926 ° C austenitising temperature) or from 34 to 50 R c (1205 0 C austenitizing temperature) to much higher tempering or aging hardness values can be hardened. For example, the low molybdenum steels (7 to 10%) such as. B. HWL, HW 2, 3 HW HW HW 6 to 9 when starting at 592 0 C after austenitizing at 1205 0 C to about 57 to 61 R c curable. Considerable and very useful hardnesses such as B. about 40 to 45 i? f can be maintained at tempering temperatures up to 730 0 C, resulting in extreme softening resistance and favorable high temperature applicability of these steels means. These beneficial properties are graphically shown in FIG. 1 illustrates, where the figures in the table are registered III for the steel HW 3 as a family of tempering curves showing the variation of the hardness of this steel at annealing temperatures from 538 to 730 or 759 ° C for each of the austenitizing temperatures from 926 to 1205 0 C in the table II show. As shown in FIG. 1 it is apparent resulting in each case at a tempering temperature of about 538-592 ° C, a peak hardness, and there is achieved a maximal hardness of about 60 R c at the highest austenitizing temperature of 1205 0 C. Such steels are used in particular as hot-work steels.
In ähnlicher Weise sind die Stähle mit höherem Molybdängehalt (12 bis 15%) HW4 und HW5 von einer abgeschreckten Härte von ungefähr 43 bis 50 Rc nach einer Austenitisierungsbehandlung bei 12050C auf sehr hohe Alterungshärten von ungefähr 63 bis 65 Rc härtbar. Diese Stähle behalten nach einem Anlassen bei der hohen Temperatur von 7300C Härten von ungefähr 46 bis 53 Rc bei. Zur Erläuterung sind die Zahlen der Tabelle III für den Stahl HW4 graphisch in F i g. 2 eingetragen, woraus die ähnlichkeit zu den Stählen von Fi g. 1 und die höheren Spitzenhärten, welche diese Stähle insbesondere für Spanabhebungswerkzeuge geeignet machen, ersichtlich ist.Similarly, the steels with higher molybdenum content (12 to 15%) HW4 and HW5 to 65 R c of a quenched hardness of about 43 to 50 R c after austenitizing treatment at 1205 0 C to very high age hardening of about 63 curable. After tempering at the high temperature of 730 ° C., these steels retain hardnesses of approximately 46 to 53 R c . For explanation, the figures in Table III for the steel HW4 are shown graphically in FIG. 2 entered, from which the similarity to the steels of Fi g. 1 and the higher point hardnesses, which make these steels particularly suitable for chip removal tools, can be seen.
Es wurde noch eine dritte Reihe von Stählen in Chargen von 4,5 kg hergestellt, in eine Riegelform verarbeitet und auf Härte, Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur, Schlagfestigkeit und Duktilität untersucht. Die Zusammensetzungen dieser letzteren Stähle sind in Gruppen, welche die Einflüsse der Veränderung ein oder mehrerer Bestandteilselemente erläutern, zusammen mit den Versuchsbedingungen und den beobachteten Ergebnissen in Tabelle IV angegeben. Die Stähle von Tabelle IV enthielten 0,02 bis 0,16% Silicium und 0,009 bis 0,013% Schwefel.A third series of steels was made in batches of 4.5 kg, in a bar shape processed and tested for hardness, strength properties at room temperature and elevated temperature, impact resistance and ductility investigated. The compositions of these latter steels are in groups, which explain the influences of the change in one or more constituent elements, together with the Experimental conditions and the results observed are given in Table IV. The steels of Table IV contained 0.02 to 0.16% silicon and 0.009 to 0.013% sulfur.
Tabelle IV
Härte, Anlaßbeständigkeit und mechanische Eigenschaften von VersuchsstählenTable IV
Hardness, resistance to tempering and mechanical properties of test steels
2 + 2 Stunden bei Rj after starting 1 )
2 + 2 hours at
') Wärmebehandlung: V2 Stunde austenitisiert bei 982°C, in öl abgeschreckt und angelassen wie angegeben. 2) Die Stähle liegen nicht in der Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle.') Heat treatment: V austenitized for 2 hours at 982 ° C., quenched in oil and tempered as indicated. 2 ) The steels are not in the composition of the steels to be used according to the invention.
Fortsetzungcontinuation
Mechanische Eigenschaften1)Mechanical properties 1 )
kg/mm2 limit in
kg / mm 2
Meßlänge
(%)25.4 cm
Measuring length
(%)
(%)lacing
(%)
wert
(mkg)Notched bar
value
(mkg)
kg/mm2 limit in
kg / mm 2
Meßlänge
(%)25.4 cm
Measuring length
(%)
(%)lacing
(%)
in kg/mm2 tensile strenght
in kg / mm 2
in kg/mm2 tensile strenght
in kg / mm 2
') Wärmebehandlung: Austenitisierung bei 982 C während 1I2 Stunde, in Ul abgeschreckt, 2 + 2 Stunden angelassen bei 592 2) Diese Stähle liegen nicht in der Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle.') Heat treatment: Austenitizing at 982 ° C. for 1 1/2 hours, quenched in U1, tempered for 2 + 2 hours at 592 2 ) These steels are not in the composition of the steels to be used according to the invention.
Fortsetzungcontinuation
kg/mm2 limit in
kg / mm 2
Meßlänge
(%)25.4 cm
Measuring length
(%)
(%)lacing
(%)
wert
(mkg)Notched bar
value
(mkg)
kg/mm2 limit in
kg / mm 2
Meßlänge
(%)25.4 cm
Measuring length
(%)
(%)lacing
(%)
in kg/mm2 tensile strenght
in kg / mm 2
in kg/mm2 tensile strenght
in kg / mm 2
') Diese Stähle liegen nicht in der Zusammensetzung der erflndungsgemäß zu verwendenden Stähle.') These steels are not in the composition of the steels to be used according to the invention.
Viele der Standardzugfestigkeits-Versuchsproben der Stähle der Tabelle IV wurden durch Bearbeiten im gerade austenitisierten Zustand hergestellt. Aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wurden auch in ähnlicher Weise Halterungen und Werkzeuge für Maschinen hergestellt.Many of the standard tensile strength test samples of the steels of Table IV were machined manufactured in the just austenitized state. The steels to be used according to the invention became also similarly manufactured mounts and tools for machines.
Die oben aufgeführten Versuchswerte, insbesondere diejenigen von Tabelle IV, zeigen, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eine hohe Alterungshärte, eine beträchtliche Differenz zwischen Abschreckungs- und Alterungshärte (wodurch eine Bearbeitung im austenitisierten Zustand und eine nachfolgende Alterungshärtung möglich wird), eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Weichwerden bei erhöhten Temperaturen, eine hohe Festigkeit über einen großen Temperaturbereich und eine vernüftig gute Duktilität besitzen, alles erwünschte Eigenschaften von guten Materialien für Warmbearbeitungswerkzeuge und spanabhebende Hochleistungswerkzeuge. The test values listed above, in particular those of Table IV, show that the invention steels to be used have a high aging hardness, a considerable difference between the deterrent and aging hardness (which results in machining in the austenitized state and subsequent machining Aging hardening becomes possible), a high resistance to softening elevated temperatures, high strength over a wide temperature range and reasonable having good ductility, all desirable properties of good materials for hot working tools and high-performance cutting tools.
Wie bereits erwähnt, sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle im wesentlichen kohlenstofffrei, um die Vorteile zu nutzen, die diese Stähle bieten. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Stähle bei einer günstigen und wirtschaftlichen Herstellung durch herkömmliche Stahlherstellungsverfahren einen bestimmten kleinen Kohlenstoffgehalt aufweisen. Ungefähr 0,05% Kohlenstoff wird als der Nominalwert dieses Elements in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen angesehen, wenn sie auf diese Weise hergestellt werden.As already mentioned, the steels to be used according to the invention are essentially carbon-free, to take advantage of the advantages that these steels offer. It should be noted that these steels one with cheap and economical production by conventional steelmaking processes have certain low carbon content. About 0.05% carbon is considered the face value this element is considered in the steels to be used according to the invention, if they act on them Way to be made.
Die Versuchsergebnisse (s. Stähle HW12,13 und 15 von Tabelle IV), (welche 0,04,0,10 bzw. 0,16% Kohlenstoff enthalten), zeigen, daß eine Erhöhung des Kohlenstoffs über ungefähr 0,05% einen allmählichen Abfall der Zugfestigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter Temperatur zur Folge hatte. Demgemäß wird 0,15% als der maximale Kohlenstoffgehalt der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle angesehen, und es wird bevorzugt, den Kohlenstoffgehalt kleiner als ungefähr 0,10% zu halten. Die Stähle enthalten, unter Umständen sogar bei der größten Sorgfalt bei der Herstellung, ungefähr 0,02 oder 0,03% Kohlenstoff, so daß letzteren Werte als praktischer unterer Kohlenstoffgrenzwert anzusehen sind.The test results (see steels HW12, 13 and 15 of Table IV), (which are 0.04.0.10 and 0.16% carbon, respectively show that an increase in carbon above about 0.05% is gradual Decrease in tensile strength both at room temperature and at elevated temperature resulted. Accordingly, 0.15% becomes the maximum carbon content to be used in the present invention Steels, and it is preferred to keep the carbon content less than about 0.10%. Even with the greatest care in manufacturing, the steels contain approximately 0.02 or 0.03% carbon, so the latter value should be considered a practical lower carbon limit are.
Als Folge der üblichen Herstellungsweise ist Stickstoff gewöhnlich in restlichen Mengen anwesend, beispielsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,02 oder 0,03%. Beim Stahl HWlO der Tabelle II wurde eine kräftige Stickstoffzugabe (0,05%) gemacht (wobei Kohlenstoff in einer Menge von 0,03% anwesend war), da gemäß der allgemeinen Theorie der Legierung von Stählen Stickstoff zumindest als teilweiser Ersatz für Kohlenstoff angesehen wird. Demzufolge ist der maximale Gehalt an Kohlenstoff + Stickstoff in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen genauso beschränkt wie der Kohlenstoffgehalt. Die minimalen Mengen dieser beiden Elemente liegen gemäß der üblichen Praxis in einem Bereich von 0,03 bis ungefähr 0,07 oder 0,08%.As a result of the usual production method, nitrogen is usually present in residual amounts, for example in an amount of 0.01 to 0.02 or 0.03%. In the case of the steel HW10 of Table II, a vigorous addition of nitrogen (0.05%) made (with carbon present in an amount of 0.03% war), since, according to the general theory of alloying steels, nitrogen is at least a partial substitute is considered for carbon. Hence the maximum content of carbon + nitrogen in the steels to be used according to the invention are just as limited as the carbon content. the minimum amounts of these two elements are in the range of 0.03 in accordance with common practice to about 0.07 or 0.08%.
Zugabe starker carbid- (und nitrid- und carbonitrid-) bildender Elemente, wie z. B. Niob, Tantal, Vanadium, Titan, Zirkon und Hafnium ist ein Mittel zur Reduzierung des Kohlenstoffgehalts (und Stickstoffgehalts) im Grundmaterial, und zwar insbesondere in jeenen Fällen, in denen diese Elemente in höheren Gehalten innerhalb des entsprechenden Gesamtbereichs anwesend sind. Zum Zwecke einer derartigen Stabilisierung der Stähle können diese starken Carbidbildner (stärker als Molybdän — der stärkste Carbidbildner der zweckvollen Legierungselemente der neuen Stähle) in jeder gewünschten Menge zugegeben werden, um die gewünschte Kohlenstoffstabilisierung zu bewirken. Die genaue Menge eines jeden solchen Zusatzelementes oder einer Kombination daraus kann leicht nach bekannten stöchiometrischen Prinzipien, d. h. auf Grund des Verhältnisses von Kohlenstoff und Carbidbildner im erhaltenen Carbid, bestimmt werden. Im allgemeinen wird der genannte Zweck durch den Zusatz derartiger carbid- (und nitrid-) bildenden Elemente in Mengen bis zum lOfachen des gesamten Kohlenstoffgehalts + Stickstoffgehalts des Stahls erzielt. Die auf diese Weise gebildeten Carbide, Nitride oder Carbonitride haben den Vorteil, daß sie den Stählen eine zusätzliche Härte und Abnutzungsbeständigkeit verleihen. Weiterhin hat der Zusatz solcher carbidbildenden Elemente, wie z. B. Niob, den weiteren Effekt, daß die Schlagfestigkeit der neuen Stähle beträchtlich verbessert wird, indem ein übermäßiges Kornwachstum bei der Austenitisierungstemperatur verhindert wird, undAddition of strong carbide (and nitride and carbonitride) forming elements, such as. B. niobium, tantalum, Vanadium, titanium, zirconium, and hafnium are a means of reducing carbon (and nitrogen) in the base material, especially in each case in which these elements are in higher Maintained within the appropriate total area are present. For the purpose of such These strong carbide formers (stronger than molybdenum - the strongest carbide formers) can stabilize the steels the useful alloying elements of the new steels) can be added in any desired amount, to bring about the desired carbon stabilization. The exact amount of each Additional element or a combination thereof can easily be according to known stoichiometric principles, d. H. based on the ratio of carbon and carbide former in the carbide obtained will. In general, the stated purpose is achieved through the addition of such carbide (and nitride) forming elements in amounts up to 10 times the total carbon content + nitrogen content of steel achieved. The carbides, nitrides or carbonitrides formed in this way have the advantage that they give the steels additional hardness and wear resistance. Farther has the addition of such carbide-forming elements, such as. B. niobium, the further effect that the impact resistance of the new steels is considerably improved by an excessive grain growth in the Austenitizing temperature is prevented, and
009 545/320009 545/320
zwar auf Grund der Bildung eines kleinen aber wirksamen Anteils an ungelösten Carbiden, wie z. B. Niobcarbid, in der Stahlmatrix. Dieser Effekt ist insbesondere bei den höchsten Austenitisierungstemperaturen günstig, bei welchen ein übermäßiges Kornwachstum stärker in Erscheinung tritt. Ausdue to the formation of a small but effective proportion of undissolved carbides, such as. B. Niobium carbide, in the steel matrix. This effect is particularly evident at the highest austenitizing temperatures favorable, in which excessive grain growth is more noticeable. the end
diesem Grunde ist Kohlenstoff günstigerweise in den größeren Mengen innerhalb des vorgeschlagenen Bereichs anwesend. Dieser weitere Vorteil wird durch die Ergebnisse einer weiteren Versuchsreihe mit Stählen erläutert, welche die in der folgenden Tabelle V angegebenen Zusammensetzungen besitzen.for this reason, carbon is favorably in the larger amounts within the suggested range Area present. This further advantage is made possible by the results of a further series of tests Steels explained which have the compositions given in Table V below.
NiSettlement, Ge
Ni
Mnweight percentage
Mn
Siint
Si
0,1250.06
0.125
4,514.57
4.51
11,7111.34
11.71
CoTogether
Co
2,222.1
2.22
0,650.17.
0.65
0,160.10
0.16
Differenzdifference
difference
HS-IlMHS-Il
HS-IlM
14,6914.7
14.69
Versuche sind in Tabelle VI angegeben. Tabelle VTExperiments are given in Table VI. Table VT
Die Stähle von Tabelle V wurden 10 Minuten ungefähr 20% freien Ferrit enthält. Deshalb liegt lang bei 1205° C austenitisiert, in öl abgeschreckt, der obere Grenzwert für Chrom bei ungefähr 6 bis 8%, worauf die Korngröße bestimmt und die Stähle dann insbesondere bei solchen Anwendungen, wie z. B. bei 538° C (der Stahl HS-Il M 2 + 2 Stunden und der 20 Warmarbeitsstähle usw., wo eine homogene Phasen-Stahl HS-Il 2 + 2 + 4 Stunden) angelassen und auf struktur und eine dimensionelle Stabilität bei einer Schlagfestigkeit geprüft wurden. Die Ergebnisse dieser Temperaturänderung von äußerster Wichtigkeit ist.The steels of Table V were given approximately 20% free ferrite for 10 minutes. Therefore lies austenitized for a long time at 1205 ° C, quenched in oil, the upper limit value for chromium at approx. 6 to 8%, whereupon the grain size is determined and the steels then in particular in such applications as z. B. at 538 ° C (the steel HS-Il M 2 + 2 hours and the 20 hot-work steels etc., where a homogeneous phase steel HS-Il 2 + 2 + 4 hours) tempered and on structure and dimensional stability at a Impact resistance were tested. The results of this temperature change is of utmost importance.
Für andere Anwendungen, wie z. B. für spanabhebende Werkzeuge, wo solche Betrachtungen von geringerer Wichtigkeit sind, kann Chrom in Mengen bis zu ungefähr 10 oder 12% verwendet werden.For other applications such as B. for cutting tools, where such considerations are of lesser importance Of importance, chromium can be used in amounts up to about 10 or 12%.
Der Wert der Verwendung gewisser kleiner Mengen an Chrom ergibt sich auch aus dem Einfluß dieses Elements auf die Anlaßbeständigkeit. So zeigen die Werte in Tabelle IV, daß die Verwendung von ungefähr 2 bis 5% Chrom (Stähle HW17 und HW12) einen Stahl liefert, der eine etwas bessere Anlaßbeständigkeit besitzt als Stähle, die beträchtlich kleinere Mengen Chrom enthalten, wie z. B. StahlThe value of using certain small amounts of chromium also results from the influence of this Elements on the resistance to tempering. Thus, the values in Table IV show that the use of approximately 2 to 5% chromium (steels HW17 and HW12) provides a steel that has a somewhat better tempering resistance possesses than steels which contain considerably smaller amounts of chromium, e.g. B. steel
Stahl Nr.Steel no.
HS-Il
HS-IlMHS-Il
HS-IlM
Getemperte
Härte Rc Annealed
Hardness R c
66
6766
67
ASTM Korngröße Nr.ASTM grain size No.
2 bis 3
5 bis 62 to 3
5 to 6
Charpy-C-Kerbenschlagfestigkeit, mkgCharpy-C notch impact strength, mkg
0,27 0,550.27 0.55
die sich mit der Aufrechterhaltung einer von delta-Ferrit freien Struktur vereinbaren lassen, verwendet werden, um diesen erwünschten Effekt weiter zu verstärken.dealing with maintaining one of delta ferrite Let free structure agree, can be used to further increase this desired effect strengthen.
Obwohl gemäß dem weitesten Bereich der Erfindung das Element Chrom nur gegebenenfalls verwendet wird, handelt es sich hierbei um einen bestimmten bevorzugten Zusatz zu den erfindungsgemäßAlthough according to the broadest scope of the invention, the element chromium is only used where appropriate is, this is a certain preferred additive to those according to the invention
Aus Tabelle VI ist ersichtlich, daß der niobhaltige
Stahl eine beträchtlich kleinere Korngröße und eine
höhere Schlagfestigkeit als der niobfreie Stahl besitzt. 35 HW14 (0,4% Chrom). So zeigte der letztere Stahl,
Es können auch etwas größere Mengen Carbidbildner, der eine Härte vor dem Anlassen von 36 Rc und eineFrom Table VI it can be seen that the niobium-containing
Steel has a considerably smaller grain size and one
higher impact resistance than niobium-free steel. 35 HW14 (0.4% chromium). For example, the latter steel showed that slightly larger amounts of carbide former, which had a hardness of 36 R c and a
maximale Anlaßhärte (592° C Anlassen) von 50 Rc besaß eine Härte nach dem Anlassen bei 759° C von nur 30 Rc, wogegen der Stahl HW17 (2,8% Chrom) eine abgeschreckte Härte von 38 Rc und eine Härte nach dem Anlassen bei 592° C von 54 Rc besaß, die nach dem Anlassen bei 759° C nur auf 33 Rc fiel. Der Stahl HW12 (5,2%), der eine abgeschreckte Härte von 39 Rc und eine Härte nach dem Anlassen beimaximum tempering hardness (592 ° C. tempering) of 50 R c had a hardness after tempering at 759 ° C. of only 30 R c , whereas steel HW17 (2.8% chromium) had a quenched hardness of 38 R c and a hardness after after tempering at 592 ° C of 54 R c , which after tempering at 759 ° C only fell to 33 R c . The steel HW12 (5.2%), which has a quenched hardness of 39 R c and a hardness after tempering
zu verwendenden Stählen, und er ist in gewisser 45 592° C von 54 Rc besaß, zeigte eine Härte von 36 Rc Hinsicht bei den erfindungsgemäß zu verwendenden nach dem Anlassen bei 7590C. Demgemäß wird Stählen wesentlich. Die erfindungsgemäß zu ver- Chrom in die erfindungsgemäß zu verwendenden wendenden Stähle sind für die Verwendung bei Stähle, insbesondere in solche Stähle, die eine Oxierhöhten Temperaturen in Luftatmosphäre vorge- dationsbeständigkeit und eine maximale Festigkeit sehen. Chrom verleiht eine Oxidationsbeständigkeit 5° und Anlaßbeständigkeit haben müssen, in einer (Verzunderungsbeständigkeit) Darüber hinaus zeigen Minimalmenge von ungefähr 2%, vorzugsweise ungedie Versuchsergebnisse in Tabelle IV, daß die Temper- fähr 2,5%, eingearbeitet.steels to be used, and it is possessed in a certain 45 592 ° C of 54 R c , showed a hardness of 36 R c respects in those to be used according to the invention after tempering at 759 0 C. Accordingly, steels become essential. The chromium to be used in accordance with the invention in the steels to be used in accordance with the invention are for use in steels, in particular in those steels which provide resistance to oxidation at elevated temperatures in an air atmosphere and maximum strength. Chromium gives an oxidation resistance of 5 ° and must have a tempering resistance, in a (scaling resistance). In addition, a minimum amount of approximately 2%, preferably below the test results in Table IV, show that the tempering is approximately 2.5%.
beständigkeit durch die Einarbeitung von ungefähr Wie oben bereits erwähnt, werden die erfindungs-resistance through the incorporation of approximately As already mentioned above, the invention
2,8 bis 5,2% Chrom erhöht wird. So werden sowohl gemäß zu verwendenden Stähle durch Ausfällung die Fließspannung bei Raumtemperatur und bei 55 von untermetallischen Verbindungen beim Altern 592° C und die höchste Bruchfestigkeit durch den gehärtet und verfestigt. Molybdän ist in dieser Hin-Zusatz von Chrom bis zu einer Menge von ungefähr sieht ein wichtiges Element, und es wird angenommen, 5 oder 6% verbessert; diese Eigenschaften nehmen daß es sich mit Eisen unter Bildung von Verbindungen, jedoch bei einem weiteren Chromzusatz langsam ab. wie z. B. einer Lavesphase der Fe2Mo-Type, und mit Bei einem Chromgehalt von 11,1% liegen die Raum- 60 Eisen und Chrom unter Bildung einer Chi-Phase temperaturfestigkeitswerte offensichtlich etwas ober- vereinigt. Wolfram ist in ähnlicher Weise wertvoll, halb denjenigen bei einem Gehalt von 0% Chrom, es bildet wahrscheinlich ähnliche intermetallische obwohl die Werte bei 592° C offensichtlich die gleichen Verbindungen, wie Fe2W, und demgemäß kann oder etwas niedriger sind als bei einem Chromgehalt Molybdän in den neuen Stählen im allgemeinen ganz von 0%. Wie jedoch aus Tabelle IV (Stähle HW12 65 oder teilweise auf einer Basis von 2 Gewichtsteilen und HW19) auch ersichtlich ist, ergibt eine Erhöhung Wolfram auf 1 Gewichtsteil ersetztes Molybdän, wegen des Chromgehalts von 5,2 auf 11,1% eine Stahl- des größeren Atomgewichts von Molybdän, ersetzt mikroStruktur, welche beim letzteren Chromwert werden.2.8 to 5.2% chromium is increased. According to the steels to be used, the flow stress at room temperature and at 55 of sub-metallic compounds when aging 592 ° C and the highest breaking strength are hardened and strengthened by the precipitation. Molybdenum is an important element in this addition of chromium up to an amount of about sees, and it is believed to be 5 or 6% improved; These properties decrease with the formation of compounds with iron, but slowly with a further addition of chromium. such as B. a Laves phase of the Fe 2 Mo type, and with a chromium content of 11.1%, the space iron and chromium are obviously somewhat above combined with the formation of a chi-phase temperature resistance values. Tungsten is similarly valuable, half of those with a 0% chromium content, it probably forms similar intermetallics although the values at 592 ° C are obviously the same compounds as Fe 2 W, and accordingly may or slightly lower than with a chromium content Molybdenum in the new steels generally entirely from 0%. However, as can also be seen from Table IV (steels HW12 6 5 or partly on a basis of 2 parts by weight and HW19), an increase in tungsten to 1 part by weight of replaced molybdenum results in a steel the larger atomic weight of molybdenum, replaces microstructure, which in the latter become chromium value.
Die Zahlen für die Stähle HW18, 12, 20 und 21, bei welchen die Molybdänmenge von 3,6 auf 7,7 bzw. 10,0 auf 15,1% zunimmt, zeigt den günstigen Einfluß dieses Elements auf die Härte und die Zug-The numbers for steels HW18, 12, 20 and 21, in which the amount of molybdenum from 3.6 to 7.7 or 10.0 to 15.1%, shows the beneficial influence of this element on hardness and tensile strength
und ein minimaler Molybdängehalt von ungefähr 3% wird bevorzugt. Vorzugsweise ist mindestens ungefähr 7 oder 7,5% (Mo+ V2 W) anwesend. Der obere Grenzwert für (Mo + V2 W) liegt vorzugsweiseand a minimum molybdenum content of about 3% is preferred. Preferably at least about 7 or 7.5% (Mo + V 2 W) is present. The upper limit value for (Mo + V 2 W) is preferably
10 auf 15% etwas ab. Bemerkenswert in dieser Hinsicht ist, daß bei einem Gehalt von 10% Molybdän 10 bis 15% freier Ferrit im Stahl gebildet wird und10 to 15%. Noteworthy in this regard is that at a content of 10% molybdenum 10 to 15% free ferrite is formed in the steel and
festigkeit. So wird die Zugfestigkeit sowohl bei 5 bei ungefähr 10%, insbesondere bei ungefähr 9%, Raumtemperatur als auch bei 592° C durch Erhöhung wobei ungefähr 8% als optimaler Gehalt angesehen des Molybdängehalts von 3,6 auf 7,7% bedeutend werden, wenn man alle Eigenschaften und die Wirkung verbessert. Jedoch erniedrigt eine Erhöhung des dieser Legierungselemente darauf beachtet. Für Warm-Molybdängehalts die Duktilität und die Schlag- arbeitswerkzeuge ist insbesondere ein Bereich von festigkeit; die Zugfestigkeitseigenschaften nehmen io 5 bis 10%, insbesondere von 7,5 bis 9% besonders ebenfalls bei einer Erhöhung des Molybdäns von in Betracht zu ziehen.strength. So the tensile strength is both at 5 at about 10%, in particular at about 9%, Room temperature as well as at 592 ° C by increasing it, about 8% being regarded as the optimal level of the molybdenum content from 3.6 to 7.7% become significant if you consider all the properties and the effect improved. However, an increase in these alloying elements thereon lowers attention. For warm molybdenum content the ductility and percussion tools in particular is a range of strength; the tensile strength properties take from 10 to 10%, especially from 7.5 to 9% also to be considered when increasing the molybdenum of.
Für spanabhebende Werkzeuge sind höhere Härten, wie z. B. 60 Rc und größer erwünscht, und eine höhere Duktilität ist nicht so wichtig. Diese EigenschaftenFor cutting tools, higher hardnesses, such as. B. 60 R c and larger are desirable, and higher ductility is not as important. These properties
daß bei einem Gehalt von 15% Molybdän der Stahl 15 sind bei den erfindungsgemäß zu verwendenden zu 50% aus einer freien Ferritstruktur besteht. Stählen durch die Verwendung größerer Mengenthat with a content of 15% molybdenum steel 15 are to be used according to the invention 50% consists of a free ferrite structure. Steels through the use of larger quantities
Die Kurvet von Fig. 3 erläutert den Einfluß Molybdän, ζ. B. 10 bis 15%, erzielbar. Noch größere des Molybdängehalts auf die maximal erreichbare Mengen an (Mo+ V2 W) sind nicht in Betracht zu Härte nach dem Anlassen (bei 565° C). Aus der Kurve ziehen, da, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, eine ist ersichtlich, daß die maximale Härte bei einem 20 maximale Anlaßhärte und eine maximale Anlaß-Molybdängehalt von ungefähr 10 bis 12% erreicht beständigkeit bei ungefähr 12 bis 15% Molybdän wird. Härten von 50 bis 55 Rc sind leicht erhältlich, erzielt werden. Molybdängehalte bis zu 15% sind wenn das Molybdän in Mengen von 7 bis 8% an- deshalb in Betracht zu ziehen, insbesondere wenn wesend ist. der Ferritbildungseffekt von Molybdän durch eineThe curve of Fig. 3 explains the influence of molybdenum, ζ. B. 10 to 15%, achievable. Even larger amounts of molybdenum to the maximum achievable amount of (Mo + V 2 W) are not taken into account for hardness after tempering (at 565 ° C). From the curve, as can be seen from Fig. 3, it can be seen that the maximum hardness achieved at a maximum tempering hardness and a maximum tempering molybdenum content of about 10 to 12% resistance is about 12 to 15% molybdenum will. Hardnesses of 50 to 55 R c are readily available, can be achieved. Molybdenum contents of up to 15% should therefore be taken into account if the molybdenum is in quantities of 7 to 8%, especially if it is essential. the ferrite formation effect of molybdenum by a
Molybdän erhöht auch die Anlaßbeständigkeit 25 Erhöhung der Austenit bildenden Elemente, wie der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle; diese Kohlenstoff, Mangan, Nickel und Kobalt, und durch Eigenschaft steigt mit zunehmend größeren Mengen eine Erniedrigung der Menge der anderen Ferritan diesem Element. Die Kurven B, C und D von bildner, wie Chrom und Silicium, ausgeglichen wird. F i g. 3 erläutern diesen Effekt des Molybdäns, wobei Diesbezüglich wurde ein weiterer Versuchsstahl,Molybdenum also increases the tempering resistance. Increase in austenite-forming elements, such as the steels to be used according to the invention; these are carbon, manganese, nickel and cobalt, and by property increases with increasing amounts, a decrease in the amount of other ferrite in this element. Curves B, C and D of formers, such as chromium and silicon, are balanced. F i g. 3 explain this effect of molybdenum, with a further test steel,
der Molybdängehalt mit dem prozentualen Unter- 30 Stahl Nr. 64-374 mit der folgenden Zusammensetzung
schied zwischen der maximal erreichbaren Anlaß- hergestellt: härte (5650C Anlassen) und der nach progressiv
höheren Anlaßtemperaturen beibehaltenen Härte in
Beziehung gesetzt wird. Dieser Effekt wird insbe-., the molybdenum content with the percentage sub 30 Steel No. 64 to 374 of the following composition difference between the maximum achievable STARTING prepared: hardness (565 0 C annealing) and to progressively
hardness retained in higher tempering temperatures
Relationship is established. This effect is particularly
64-37464-374
0,060.06
CrCr
4,574.57
MoMon
11,3411.34
CoCo
14,6914.69
NiNi
2,02.0
MnMn
0,700.70
SiSi
0,110.11
FeFe
Differenzdifference
sondere bei den schärferen Bedingungen von 759 35 stahlspecial in the harsher conditions of 759 35 steel
und 703° C offensichtlich, wie dies durch die Kurven B bzw. C verdeutlicht wird. In beiden Fällen verringert sich der Härteverlust bei einem Molybdängehalt von 10 bis 15% auf einen verhältnismäßig niedrigenand 703 ° C, as illustrated by curves B and C, respectively. In both cases, the loss of hardness is reduced to a relatively low one with a molybdenum content of 10 to 15%
konstanten prozentualen Wert. Das gleiche gilt auch 40 der Austenitisierung bei 12050C keinen freien Ferrit,constant percentage value. The same applies to austenitization at 1205 0 C, no free ferrite,
für eine Anlaßtemperatur von 6480C, obwohl diese obwohl er 11,34 Molybdän enthielt.an annealing temperature of 648 0 C, although this although it contained 11.34 molybdenum.
Änderung wenig scharf ist.Change is little sharp.
Die Ersetzbarkeit von Molybdän gegen Wolfram während 2 + 2 + 4 Stunden (die ZeitangabeThe substitutability of molybdenum for tungsten for 2 + 2 + 4 hours (the time
wird durch die Zahlen für die Stähle HW12,29 und 30 2 + 2 + 4 Stunden zeigt Meßintervalle an) zeigte dieseris indicated by the numbers for the steels HW12,29 and 30 2 + 2 + 4 hours indicates measurement intervals) this indicated
in Tabelle IV erläutert. In den letzten beiden Stählen 45 Stahl eine Härte von 67 Rc. Darüber hinaus zeigteexplained in Table IV. In the last two steels 45 steel has a hardness of 67 R c . It also showed
wurde Molybdän gegen Wolfram ersetzt, wobei beim "" * * " molybdenum was replaced by tungsten, whereby the "" * * "
Stahl HW 29 der Ersatz 48% betrug (unter Berücksichtigung der kombinierten effektiven Menge an diesen beiden Elementen als %Mo + 1Z2Vo W) undStahl HW 29 the replacement was 48% (taking into account the combined effective amount of these two elements as% Mo + 1 Z 2 Vo W) and
der Ersatz im Stahl HW 30 vollständig war. Durch 50 diejenige eines allgemein verwendeten Schnellstahls,the replacement in steel HW 30 was complete. By 50 that of a commonly used high-speed steel,
diesen Ersatz werden die Zugfestigkeitseigenschaften AISI Type M-2 zeigt, welcher 0,85% C, 0,30% Mn,this substitute will show the tensile strength properties of AISI Type M-2, which is 0.85% C, 0.30% Mn,
sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 592°C 0,30% Si, 4,15% Cr, 1,95% V, 6,40% W, 5,0% Moboth at room temperature and at 592 ° C 0.30% Si, 4.15% Cr, 1.95% V, 6.40% W, 5.0% Mo
und sowohl die Dehngrenze als die höchste Zug- und als Differenz hauptsächlich Eisen enthielt. Derand contained both the yield strength as the highest tensile strength and mainly iron as the difference. Of the
festigkeit praktisch nicht beeinflußt. Es ist jedoch aus in F i g. 6 verwendete Anlaßparameter ist der üblichestrength practically not affected. However, it is from in FIG. The tempering parameter used is the usual one
den Zahlen der Tabelle IV weiterhin ersichtlich, daß 55 Larsen-Miller-Parameter P = T (20 + log f) · 10~3,the numbers in Table IV also show that 55 Larsen-Miller parameters P = T (20 + log f) · 10 -3 ,
die Duktilitätswerte der Stähle mit höherem Wolfram- worin T = Temperatur in 0R und t = Zeit in Stunden, gehalt im allgemeinen niedriger sind als diejenigen Aus diesen beiden Kurven ist ersichtlich, daß derthe ductility values of the steels with higher tungsten content, where T = temperature in 0 R and t = time in hours, are generally lower than those from these two curves it can be seen that the
der Stähle mit einem größeren Anteil Molybdän. Stahl 64-374 bei praktisch allen Parameterwertenof steels with a larger proportion of molybdenum. Steel 64-374 for practically all parameter values
Aus diesem Grunde und wegen der höheren Kosten gegenüber dem M-2-Stahl bezüglich der Anlaß-For this reason and because of the higher costs compared to M-2 steel with regard to the
von Wolfram und der größeren erforderlichen Menge 60 beständigkeit gleichwertig oder überlegen ist und daßof tungsten and the greater amount required is equivalent or superior to 60 resistance and that
zur Erzielung der Eigenschaften, die auch mit kleineren bei Parameter oberhalb ungefähr 34, was schärfereto achieve the properties that are also smaller with parameters above about 34, which is sharper
Dieser Stahl enthielt auf Grund eines sauberen Ausgleichs von Ferrit- und Austenitbildnern nachThis steel contained due to a clean balance of ferrite and austenite formers
Nach dem Abschrecken und Anlassen bei 538° CAfter quenching and tempering at 538 ° C
der Stahl auch eine stark überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Weichwerden, wie dies durch die Kurven in F i g. 4 erläutert wird, worin die Kurve E die Anlaßbeständigkeit des Stahls 64-374 und Kurve F the steel also has a greatly superior softening resistance, as indicated by the curves in FIG. 4, where curve E shows the tempering resistance of steel 64-374 and curve F
Mengen des weniger teueren Molybdäns erzielt werden können, wird das letztere Element gegenüber Wolfram in erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen bevorzugt.Quantities of the less expensive molybdenum can be obtained as opposed to the latter element Tungsten is preferred in steels to be used according to the invention.
Demgemäß ist der (Mo + V2W)-Gehalt der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle auf einen unteren Grenzwert von ungefähr 5% beschränkt,Accordingly, the (Mo + V 2 W) content of the steels to be used according to the invention is limited to a lower limit value of approximately 5%,
Zeit- und Temperaturbedingungen bedeutet, der Versuchsstahl in dieser Hinsicht gegenüber dem bekannten
Schnellstahl merklich besser ist.
65 Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Stähle bezüglich der Anlaßbeständigkeit wird weiter durch
Fi g. 5 erläutert, worin die Härte der Stähle HW12 und HW 25 von Tabelle IV als Funktion der Anlaß-Time and temperature conditions mean that the test steel is noticeably better in this regard than the known high-speed steel.
65 The superiority of the steels according to the invention with regard to the tempering resistance is further illustrated by FIG. 5 explains, in which the hardness of steels HW12 and HW 25 of Table IV as a function of the tempering
temperatur gezeigt wird, und zwar im Vergleich zur Härte unter den gleichen Bedingungen von bekannten Warmarbeitswerkzeugstählen AISI Type H10 (0,40% C, 0,55% Mn, 1,0% Si, 3,25% Cr, 0,35% V, 2,50% Mo, Differenz Fe), Type HIl (0,40% C, 0,30% Mn, 1,0% Si, 5,0% Cr, 0,40% V, 1,35% Mo, Differenz Fe) und Type H19 (0,40% C, 0,30% Mn, 0,30% Si, 4,35% Cr, 2,20% V, 4,25% W1 0,40% Mo, 4,25% Co, Differenz Fe). Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß dietemperature, compared to the hardness under the same conditions of known hot work tool steels AISI Type H10 (0.40% C, 0.55% Mn, 1.0% Si, 3.25% Cr, 0.35% V , 2.50% Mo, difference Fe), type HIl (0.40% C, 0.30% Mn, 1.0% Si, 5.0% Cr, 0.40% V, 1.35% Mo, Difference Fe) and type H19 (0.40% C, 0.30% Mn, 0.30% Si, 4.35% Cr, 2.20% V, 4.25% W 1 0.40% Mo, 4 , 25% Co, difference Fe). From Fig. 5 it can be seen that the
höheren Temperaturen wirkt. So erlaubt die Einarbeitung
der richtigen Mengen an Kobalt die Herstellung von Stählen, die härtbar und gleichzeitig
vollständig oder weitgehend frei von delta-Ferrit sind. Weiterhin wurde gefunden, daß die Einarbeitung
von Kobalt in die vorgeschlagenen Stähle die Wirksamkeit der Ausfällung von intermetallischen Verbindungen
bei der Verfestigung dieser Stähle erhöht.
Die Versuchstähle HW23, 24, 25 und 41, die alshigher temperatures. The incorporation of the correct amounts of cobalt allows the production of steels that are hardenable and at the same time completely or largely free of delta ferrite. It has also been found that the inclusion of cobalt in the proposed steels increases the effectiveness of the precipitation of intermetallic compounds in strengthening these steels.
The test steels HW23, 24, 25 and 41, which are available as
erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eine be- ίο Versuchsreihe in Tabelle IV zusammengefaßt sind, trächtlich höhere Härte als die untersuchten be- zeigen den Einfluß von Kobalt auf die untersuchten kannten Stähle bei Temperaturen über 538 bis Eigenschaften. So zeigt der Stahl HW23, welcher 5920C beibehalten und auch eine verhältnismäßig 8,1% Kobalt enthält, sowohl abgeschreckte als auch hohe Härte, z. B. 35 Rc bei Anlaßtemperaturen bis Anlaßhärtewerte, die wesentlich niedriger sind als zu 759° C, beibehalten, wogegen alle bekannten Stähle 15 diejenigen des Stahls HW24, der 11,2% Kobalt weit geringere Härten (maximal 30 Rc für H19) enthält. Die Zugfestigkeitseigenschaften sowohl bei bei solchen Temperaturen besitzen. Raumtemperatur als auch bei 592° C waren ebenfallsSteels to be used according to the invention are a series of tests summarized in Table IV, considerably higher hardness than the investigated show the influence of cobalt on the investigated known steels at temperatures above 538 to properties. Thus, the steel shows HW23, which retained 592 0 C and also contains a relatively 8.1% cobalt, both quenched and high hardness, for example. B. 35 R c at tempering temperatures up to tempering hardness values that are significantly lower than 759 ° C, while all known steels 15 those of the steel HW24, the 11.2% cobalt contains far lower hardnesses (maximum 30 R c for H19) . Possess the tensile strength properties both at such temperatures. Room temperature as well as 592 ° C were also
Der Stahl 64-374 wurde weiterhin im Hinblick beim Stahl mit einem Kobaltgehalt von 8% beträchtauf die Gebrauchsdauer von spanabhebenden Werk- lieh niedriger als beim Stahl mit einem Kobaltgehalt zeugen gegenüber handelsüblichen Schnellwerkzeug- 20 von 11%.The 64-374 steel continued to improve significantly with the 8% cobalt steel the useful life of metal-cutting work- borrowed lower than that of steel with a cobalt content testify to standard high-speed tools - 20 of 11%.
stählen der allgemeinen AISI-Type-M2-Zusammen- Maximale Dehngrenzen bei Raumtemperatur undsteels of the general AISI-Type-M2-maximum expansion limits at room temperature and
Setzung (0,85% C, 0,30% Mn, 0,30% Si, 4,15% Cr, höchste Zugfestigkeiten werden erhalten, wenn in die 1,95% V, 6,40% W, 5,00% Mo, Differenz Fe) und der vorgeschlagenen Stähle ungefähr 15 bis 16% Kobalt gleichen Zusammensetzung mit einem höheren (0,96%) eingearbeitet werden. In ähnlicher Weise werden Kohlenstoffgehalt verglichen. Das Werkstück bestand 25 maximale Werte für diese Eigenschaften bei erhöhten aus handelsüblichem AISI HI3-Warmarbeitsstahl Temperaturen, z.B. 592CC, bei einem Kobaltgehalt (0,40% C, 0,40% Mn, 1,10% Si, 5,00% Cr, 1,10% V, von ungefähr 15%, erzielt. Günstige hohe Festigkeits-1,35% Mo, Differenz Fe), der auf 23 bis 30 Rc gehärtet eigenschaften sowohl bei Raumtemperatur als auch war. Die spanabhebenden Werkzeuge hatten einen bei 592° C werden bei Kobaltgehalten von 10 oder quadratischen Querschnitt von 12,7 mm und waren 30 11% bis zum genannten Maximalwert erhalten. 38,1 mm lang. Es wurde trocken gedreht. Die Schnitt- Die genannte Versuchsreihe zeigt auch das Auftiefe betrug 1,575 mm und der Vorschub je Um- treten eines beträchtlichen Anteils (30 bis 40 Volumdrehung 0,25 mm. Die Werkzeuggeometrie betrug prozent) delta-Ferrit beim Kobaltgehalt von 8% in 3, 6, 10, 10, 10, 10°, und der Nasenradius betrug der untersuchten Grundzusammensetzung mit 0,76 mm. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in 35 0,05% C, 5,4% Cr und 7,5% Mo. Spuren" dieser der folgenden Tabelle VII angegeben. Phase verblieben auch bei einem Kobaltgehalt vonSettlement (0.85% C, 0.30% Mn, 0.30% Si, 4.15% Cr, highest tensile strengths are obtained when in the 1.95% V, 6.40% W, 5.00% Mo, difference Fe) and the proposed steels approximately 15 to 16% cobalt of the same composition with a higher one (0.96%). Similarly, carbon contents are compared. The workpiece consisted of 25 maximum values for these properties at elevated temperatures made from commercially available AISI HI3 hot-work steel, e.g. 592 C C, with a cobalt content (0.40% C, 0.40% Mn, 1.10% Si, 5.00% Cr, 1.10% V, of about 15%. Favorable high strength-1.35% Mo, difference Fe) which was hardened to 23-30 R c properties both at room temperature and. The cutting tools had a cross-section at 592 ° C. with a cobalt content of 10 or a square cross-section of 12.7 mm and were obtained up to the maximum value mentioned. 38.1 mm long. It was shot dry. The mentioned test series also shows the depth was 1.575 mm and the feed per revolution of a considerable proportion (30 to 40 volume revolutions 0.25 mm. The tool geometry was percent) delta ferrite with a cobalt content of 8% in 3, 6 , 10, 10, 10, 10 °, and the nose radius of the examined basic composition was 0.76 mm. The results of these tests are given in 35 0.05% C, 5.4% Cr and 7.5% Mo. Traces of these in Table VII below. Phase remained even with a cobalt content of
Wie oben erwähnt, sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle weitgehend als Folge des ge-40 nannten Einflusses, den der Kobaltzusatz spielt, im austenitisierten Zustand bearbeitbar und können dann durch Ausfällung einer intermetallischen Verbindung (was ebenfalls wie angegeben durch den Kobaltzusatz erleichtert wird) gehärtet werden. Aus 45 diesem Grunde ist eine große Differenz zwischen der abgeschreckten (oder abgeschreckten und gekühlten) Härte und der maximal erreichbaren Anlaßhärte erwünscht. F i g. 6 erläutert den Einfluß von Kobalt auf diese Eigenschaften. So wird durch die drei 50 Kurven G, H und / der prozentuale Kobaltgehalt in den vier Stählen HW23,24,25 und 41 mit der Differenz (Rockwell-C-Punkte) zwischen der unangelassenen Härte und der angelassenen Härte bei 565, 592 und 648° C in Beziehung gesetzt. Es ist ersichtlich, daß in Aus den Zahlen der Tabelle VII ist ersichtlich, daß 55 diesen Kurven eine maximale Härtedifferenz in jedem unter den angegebenen Versuchsbedingungen die Fall bei Kobaltgehalten yon ungefähr 14 bis 15,5% Werkzeuge aus dem alterungsgehärteten Stahl 64-374 auftritt.As mentioned above, the steels to be used according to the invention are largely machinable in the austenitized state as a result of the aforementioned influence played by the addition of cobalt and can then be hardened by the precipitation of an intermetallic compound (which is also facilitated by the addition of cobalt, as indicated) . For this reason, a large difference between the quenched (or quenched and cooled) hardness and the maximum achievable tempering hardness is desirable. F i g. 6 illustrates the influence of cobalt on these properties. The three 50 curves G, H and / show the percentage cobalt content in the four steels HW23,24,25 and 41 with the difference (Rockwell C points) between the untreated hardness and the tempered hardness at 565, 592 and 648 ° C related. It can be seen that in these curves there is a maximum hardness difference in every case with cobalt contents of approximately 14 to 15.5% tools made of age-hardened steel 64-374 under the given test conditions.
ungefähr zweimal so lang verwendbar waren wie das Demgemäß wird Kobalt in die erfindungsgemäßwere useful about twice as long. Accordingly, cobalt is used in the present invention
Werkzeug aus dem Schnellstahl M2 mit 0,85% zu verwendenden Stähle in einer Minimalmenge von Kohlenstoff und ungefähr genauso lang wie das 60 ungefähr 10% bis zu weniger als 16%, vorzugsweise Werkzeug aus dem Stahl M2 mit 0,96%. 15 oder 15,5% eingearbeitet. Größere Mengen werdenTool made from high-speed steel M2 with 0.85% of the steel to be used in a minimum amount of Carbon and about as long as the 60 about 10% to less than 16%, preferably Tool made from M2 steel with 0.96%. 15 or 15.5% incorporated. Larger quantities will be
Kobalt ist ein wesentliches Element bei den er- nicht nur wegen der hohen Kosten dieses Elements findungsgemäß zu verwendenden Stählen. Dieses nicht bevorzugt, sondern auch im Hinblick auf die Element stellt einen sauberen mikrostrukturellen Verschlechterung der Duktflitätseigenschaften als auch Ausgleich in den erfindungsgemäß zu verwendenden 65 auf das Fehlen einer weiteren bedeutenden VerStählen sicher, da es nur einen leichten Einfluß auf besserung oder eines beginnenden Abfalls der Zugdie Umwandlungstemperatur von Austenit in Marten- festigkeitseigenschaften, wie dies aus den obigen sit (Ms) besitzt, obwohl es als Austenitbildner bei Zahlen hervorgeht.Cobalt is an essential element in the steels which are to be used according to the invention not only because of the high cost of this element. This not preferred, but also with regard to the element ensures a clean microstructural deterioration of the ductility properties as well as compensation in the 6 5 to be used according to the invention for the lack of further significant steels, since it only has a slight influence on improvement or an incipient decline in the Zug the transformation temperature of austenite into Marten strength properties, as it has from the above sit (Ms), although it emerges as an austenite former in numbers.
StahlbezeichnungSteel designation
(.85C) M2 (.85C) M2
(bezüglich der Zusammensetzung
siehe S. 34)(regarding the composition
see p. 34)
Legierung 64-374 ..Alloy 64-374 ..
Durchschnittliche Werkzeugharte Rc Average tool hardness R c
65,5
66,565.5
66.5
65,5/66,065.5 / 66.0
Durchschnittliche Werkzeuggebrauchsdauer, min + DrehenAverage tool life, min + turning
60 sfpm*)60 sfpm *)
23,423.4
38,138.1
40,040.0
65 sfpm65 sfpm
14,3 25,114.3 25.1
29,629.6
*) sfpm = »surface feet per minute« (Oberflächenfuß pro Minute).*) sfpm = "surface feet per minute".
Nickel kann in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen in erster Linie als teilweiser Ersatz für das teuere Kobalt verwendet werden. Aus diesem Grunde kann bis zur Hälfte des Kobaltgehalts durch Nickel ersetzt werden, und zwar auf einer 1:1-Gewichtsbasis, Ganz allgemein können bis zu 8% Nickel verwendet werden, und der gesamte Gehalt an Kobalt + Nickel ist zu ungefähr 10 bis 18 oder 20% festgelegt. Wenn somit Nickel eingearbeitet wird, kann Kobalt in einer Menge von nur ungefähr 8% anwesend sein, solange der Gesamtgehalt an Kobalt und Nickel mindestens ungefähr 10% ausmacht.In the steels to be used according to the invention, nickel can primarily be used as a partial replacement for the expensive cobalt can be used. For this reason, up to half of the cobalt content can pass through Replacing nickel on a 1: 1 weight basis, Generally speaking, up to 8% nickel can be used, and all of the cobalt content + Nickel is fixed at about 10 to 18 or 20%. Thus, when nickel is incorporated, cobalt can be present in an amount as low as about 8% as long as the total cobalt and nickel content is at least about 10%.
Die Einarbeitung einer geringen Nickelmenge wird bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen bevorzugt. Der Einfluß des Nickelgehalts auf die Stähle HW 27, HW 26, HW12 und HW 25 geht aus der folgenden Tabelle 8 hervor, wo die Anlaßbeständigkeit dieser in Tabelle IV angegebenen Stähle verglichen wird.The incorporation of a small amount of nickel into the steels to be used according to the invention is advantageous preferred. The influence of the nickel content on the steels HW 27, HW 26, HW12 and HW 25 goes out Table 8 below shows the tempering resistance of these steels given in Table IV is compared.
IOIO
Demnach erlitt der Stahl HW 25, der mehr Kobalt enthielt, als der gesamte Gehalt an Nickel + Kobalt in den Stählen HW 27, 26 und 12 ausmachte, beim Anlassen einen größeren Härteverlust als die letzteren Stähle. Darüber hinaus erlitten die Stähle mit einem größeren Nickelanteil einen geringeren Härteverlust als die Stähle mit einem niedrigeren Nickelgehalt. Jedoch ist es aus den Zahlen der Tabelle IV ebenfalls ersichtlich, daß größere Nickelgehalte eine verringerte Duktilität des Stahls und geringere Zugfestigkeiten ergaben.According to this, the steel HW 25, which contained more cobalt than the entire nickel + cobalt content, suffered in the steels HW 27, 26 and 12 showed a greater loss of hardness on tempering than the latter Steels. In addition, the steels with a higher nickel content suffered less loss of hardness than the steels with a lower nickel content. However, from the figures in Table IV it is also It can be seen that higher nickel contents result in reduced ductility of the steel and lower tensile strengths revealed.
Infolgedessen sind die entgegengesetzten Wirkungen von Nickel durch eine vernünftige Wahl der Mengen und Verhältnisse von Nickel auszugleichen. Obwohl gemäß dem weitesten Bereich der Erfindung Nickel in Mengen bis zu 8% verwendet werden kann, bevor es veranlaßt, daß die Stähle eine austenitische Struktur bei gewöhnlichen Anlaß- und Gebrauchstemperaturen bilden, werden, um den günstigsten Effekt von Nickel auf die Anlaßbeständigkeit ohne eine stärkere Reduzierung der Hochtemperaturzugfestigkeitseigenschaften oder der Duktilität der Stähle zu erzielen, bis zu 4%, vorzugsweise bis zu ungefähr 2%, Nickel verwendet. Ungefähr 1 bis 2,5% Nickel werden besonders in Betracht gezogen.As a result, the opposite effects of nickel are through judicious choice of amounts and balance proportions of nickel. Although according to the broadest scope of the invention, nickel can be used in amounts up to 8% before it causes the steels to have an austenitic structure Form at ordinary tempering and use temperatures, in order to get the most beneficial effect of nickel on the tempering resistance without a major reduction in the high temperature tensile strength properties or the ductility of the steels, up to 4%, preferably up to about 2%, nickel is used. Approximately 1 to 2.5% nickel is particularly contemplated.
Zusätzlich zu den obigen Vorteilen zeigen die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle auch eine vorzügliche Beständigkeit gegenüber Brandrißbildungen, was, wie oben bereits erwähnt, eine wichtige Eigenschaft für Warmarbeitswerkzeugstähle ist. So wurde ein repräsentativer erfindungsgemäß zu verwendender Stahl mit einer Zusammensetzung annähernd des Stahls HW12 von Tabelle IV, bezüglich der Brandrißbildungsbeständigkeit mit einem Stahl der Type AISI H-13 — ein allgemein verwendeter bekannter Warmarbeitswerkzeugstahl — verglichen. Ein speziell geschmolzener Stahl der Type H-13 mit niedrigem Rest wurde ebenfalls in diesen Vergleichsversuchen verwendet. Die jeweiligen Stahlzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle IX angegeben.In addition to the above advantages, the steels to be used in the present invention also exhibit one Excellent resistance to fire cracking, which, as mentioned above, is an important one Property for hot work tool steels is. So became a representative one to be used according to the invention Steel with a composition approximating the steel HW12 of Table IV, regarding fire cracking resistance with a steel of the type AISI H-13 - a commonly used one known hot work tool steel - compared. A specially melted steel of the type H-13 with low residue was also used in these comparative experiments. The respective steel compositions are given in Table IX below.
Die Brandrißbildungsversuche bestanden darin, daß die Testproben (auf einer stabförmigen Spindel befestigt) in ein geschmolzenes Bleibad mit einer Temperatur von 664 bis 676C eingetaucht, dann 1.5 Sekunden in einem Wasserbad von 77 bis 880C abgeschreckt und 5 Minuten oberhalb dem Bleibad getrocknet wurden. Der Versuchszyklus wurde mit einer Geschwindigkeit von drei Zyklen je Minute wiederholt.The fire cracking tests consisted in immersing the test specimens (attached to a rod-shaped spindle) in a molten lead bath at a temperature of 664 to 676C, then quenching them for 1.5 seconds in a water bath at 77 to 88 0 C and drying them above the lead bath for 5 minutes. The test cycle was repeated at a rate of three cycles per minute.
Jede Versuchsprobe hatte die Form eines kreisförmigen Körpers mit einer zentral durchbohrten Nabe und einem um den Umfang laufenden Flansch, der sich von der Mittellinie der Nabe erstreckte. Der Flansch hatte einen äußeren Durchmesser von 50,8 mm und eine Dicke von 1,90 mm, während die Nabe einen äußeren Durchmesser von 38,1 mm, eine Dicke von 8,89 mm und eine Nabenbohrung von 13,10 mm aufwies.Each test sample was in the form of a circular body with one centrally pierced Hub and a circumferential flange extending from the centerline of the hub. The flange had an outer diameter of 50.8 mm and a thickness of 1.90 mm, while the Hub has an outer diameter of 38.1 mm, a thickness of 8.89 mm and a hub bore of Was 13.10 mm.
009 545/320009 545/320
25 26 25 26
Vor der Prüfung wurden die Proben wärmebehandelt, wie dies in Tabelle X gezeigt wird.The samples were heat treated as shown in Table X prior to testing.
VersuchsprobeTest sample
Austenitisierungstemperatur 0C Zeit, StundenAustenitizing temperature 0 C time, hours
AbkühlbehandlungCooling treatment
AnlaßbehandlungTempering treatment
241-A, B241-A, B
63-496-4,563-496-4.5
65-171-1,265-171-1.2
982 1008 1008982 1008 1008
0,5 0,5 0,5 in öl abgeschreckt
in Luft gekühlt
in Luft gekühlt0.5 0.5 0.5 quenched in oil
cooled in air
cooled in air
5800C, 2+ 2 Stunden 612° C, 2 + 2 Stunden
612° C, 2 + 2 Stunden580 0 C, 2+ 2 hours 612 ° C, 2 + 2 hours
612 ° C, 2 + 2 hours
Die Ergebnisse der Brandrißbildungsversuche sind in Tabelle XI angegeben.The results of the fire cracking tests are given in Table XI.
R hardness
R.
') Die angegebene Zahl ist die Anzahl der Versuchsproben (es wurde eine Gesamtzahl von neun Proben verwendet) auf der Haltespindel von links nach rechts, gesehen von der Vorderseite der Versuchsvorrichtung.') The number given is the number of test samples (a total of nine samples were used) on the holding spindle from left to right as seen from the front of the experimental device.
2) N = gesamte Anzahl der Brandrisse im Flansch der Probe. 2 ) N = total number of fire cracks in the flange of the specimen.
3) L = die Summe der Länge aller Risse im Flansch der Probe. 3 ) L = the sum of the length of all cracks in the flange of the specimen.
4) HC = Brandrißbildungsindex = L N. 4 ) HC = fire cracking index = L N.
5) Proben-Nr. 63-496-4,5 wurden eingeführt, nachdem mit den anderen Proben der Tabelle VIII 1000 Zyklen durchgeführt waren. 5 ) sample no. 63-496-4.5 were introduced after 1000 cycles on the other samples of Table VIII.
6) F bedeutet, daß die Proben eine derartige Brandrißbildung besaßen, so daß sie bereits vor der angegebenen Anzahl von Zyklen unter einen Wert abgefallen waren, der sie für die Verwendung bei einem Werkzeugguß unannehmbar machte. 6 ) F indicates that the specimens had such fire cracking that they had already dropped below a value prior to the specified number of cycles that made them unacceptable for use in mold casting.
Aus den Ergebnissen der Tabelle XI ist ersichtlich, daß die Brandrißbildung des Warmarbeitsstahls der Type AISI H-13 (Proben-Nr. 63-496-4,5) bei ungefähr 10 000 Zyklen begann, während beim Stahl H-13 mit niedrigem Rest die Brandrißbildung zwischen 12 500 und 15 000 Zyklen begann. Nach 17 500 Zyklen waren beide bekannten Stähle vollständig unbrauchbar. Andererseits hatte beim erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl HW12 die Brandrißbildung bei 25000 Zyklen, wo der Versuch abgebrochen wurde, noch nicht einmal begonnen.From the results in Table XI it can be seen that the fire cracking of the hot-work tool steel Type AISI H-13 (Sample No. 63-496-4.5) started at approximately 10,000 cycles, while steel H-13 with a low residue, fire cracking began between 12,500 and 15,000 cycles. After 17,500 cycles both known steels were completely unusable. On the other hand, the invention had to using steel HW12 the fire cracking at 25000 cycles, where the test was aborted, not even started.
Es war weiter zu beobachten, daß die Flanschoberfiächen des herkömmlichen und modifizierten (niedriger Rest) bekannten Stahls während des Versuchs durch Verzunderung und Entkohlung beträchtlich angefressen waren, während der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl praktisch nicht angefressen war und leicht gesäubert werden konnte, wobei er sein ursprüngliches glattes Aussehen zeigte.It was also observed that the flange surfaces of the conventional and modified (lower Remainder) known steel during the test by scaling and decarburization considerably were pitted, while the steel to be used according to the invention was practically not pitted and could be easily cleaned, showing its original smooth appearance.
Solche Eigenschaften verleihen den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen eine ausgedehnte Anwendungsmöglichkeit bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. beim Schmieden heißer Materialien, beim Extrudieren von Messing, bei der Herstellung von Abstandsstützen und Kernen beim Aluminiumgießen wo das Metall dem vollen Aufprall des eingespritzten Aluminiumstroms ausgesetzt ist, bei der Herstellung von Turbinenschaufeln, Klingen usw. überhaupt sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle bei den meisten Warmarbeitsanwendungen brauchbar, wo sehr hohe Oberflächentemperaturen angetroffen werden, wie z. B. 648 bis 926° C. Bei solchen Anwendungen kann eine Wasserkühlung angewandt werden, wobei die Stähle gegenüber Rißbildung verhältnismäßig beständig sind, welche die bekannten Warmarbeitsstähle unter solchen Bedingungen als Folge der so hervorgerufenen hohen Temperaturdifferenzen zeigen.Such properties give the steels to be used according to the invention an extensive range of applications at elevated temperatures, such as. B. when forging hot materials, when extruding of brass, in the manufacture of spacers and cores in aluminum casting where the metal is exposed to the full impact of the injected stream of aluminum, during manufacture of turbine blades, blades, etc. in general are the steels to be used according to the invention useful in most hot work applications where very high surface temperatures are encountered become, such as B. 648 to 926 ° C. In such applications, water cooling can be used, the steels being relatively resistant to cracking, which are the known hot-work steels under such conditions as a result of the high temperature differences thus caused demonstrate.
In den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen kann Mangan gegebenenfalls in Mengen bis zu 1 oder 2% anwesend sein. Im allgemeinen lag Mangan in den Versuchsstählen in Mengen weniger als 0,25% vor. Dieses Element ist ein wertvoller Zusatz als Austenitbildungsmittel, um die Kontrolle der Phasenstruktur der Stähle zu unterstützen. Für diesen Zweck wurde beispielsweise 0,70% Mangan dem Stahl 64-374 zugesetzt.In the steels to be used according to the invention, manganese can optionally be used in amounts of up to 1 or 2% will be present. In general, the amount of manganese in the test steels was less than 0.25% before. This element is a valuable addition as an austenite forming agent to control the Support phase structure of steels. For example, 0.70% manganese was used for this purpose Steel 64-374 added.
Die Versuchsstähle enthielten im allgemeinen weniger als 0,15% Silicium, aber es sind Mengen bis zu ungefähr 0,50% und darüber möglich, wenn die richtigen Maßnahmen ergriffen werden, um dem verhältnismäßig starken Ferritbildungseffekt dieses Elements entgegenzuarbeiten.The test steels generally contained less than 0.15% silicon, but amounts are up to about 0.50% and above possible if the right measures are taken to address the to counteract the relatively strong ferrite formation effect of this element.
Weder Schwefel noch Phosphor ist ein wesentliches Element für die Erzielung der oben angegebenen Eigenschaften und Vorteile. Mengen dieser Elemente,Neither sulfur nor phosphorus is an essential element in achieving the above Features and benefits. Quantities of these elements,
wie sie sich aus einem guten und herkömmlichen Stahlherstellungsverfahren ergeben, sind annehmbar.as would result from a good and conventional steelmaking process, are acceptable.
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