DE3214552A1

DE3214552A1 - Gussteil mit verschleissfesten presslingen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3214552A1
Application number: DE19823214552
Authority: DE
Inventors: Nicholas 15626 Delmont Penn. Makrides; Earle William 15650 Latrobe Penn. Stephenson
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1982-11-18
Also published as: GB2098112B; FR2504426B1; DK162881B; BE892988A; NO159147B; GB2098112A; SE8202583L; CH652752A5; DE3214552C2; KR830009831A; NO821367L; FI821423A0; FR2504426A1; IE820809L; ES8403052A1; AU8199282A; AU536171B2; NO159147C; IL65573A0; SE454058B

Description

PRINZ, BUNKE &_^ÄRTNBR ;-"-"; :

Patentanwälte · European" Pafent ACtornöys · · 0 C I 4 00/

München , ζ, Stuttgart

20. April 1982

KENNAMETAL INC. P.O. Box

K 1103 Bj/g Latrobe, Pennsylvania 15650/V.St.A.

Gußteil mit verschleißfesten Preßlingen und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft verschleißfeste Gußteile und deren Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere verschleißfeste Gußteile für Erdbearbeitung und durchdringungsfeste Sicherheitseinrichtungen.

Auf dem Gebiet der Ausrüstung für Erdarbeiten ist die Nutzlebensdauer der Zähne, die mit der bearbeiteten Bodenformation in Berührung kommen, für den wirtschaftlichen Erfolg der auszuführenden Arbeiten wichtig.

Die Lebensdauer dieser Zähne wird von der Umgebung, in der sie arbeiten, beeinflußt. Typischerweise werden Umweltbedingungen angetroffen, die Verschleiß durch Abschleifen, Stoßbelastung, Temperaturänderungen, Vibration und Korrosion an der Oberfläche der Zähne hervorrufen, alles Faktoren, die die Lebensdauer des Zahns oder Werkzeugs zu reduzieren trachten. Die hohen Kosten in Form von Ausfallzeit

] und die Werkzeugkosten für den Ersatz verbrauchter und kaputter Werkzeuge führte zur Entwicklung einer großen Anzahl verschiedener Werkzeuge, die dazu bestimmt waren, Verbesserungen hinsichtlich ihrer Nutzlebensdauer zu schaffen.

In einigen Fällen schlossen diese verbesserten Werkzeugkonstruktionen das Einbetten von Carbid in die Arbeitsoberfläche des Werkzeugs durch Gießverfahren ein (vgl. TO z.B. US-PS 4 024 902 und US-PS 4 140 170).

Diese Gießtechniken sind jedoch mit Problemen verbunden, wenn Gußteile mit vergleichsweise dünnen Querschnitten hergestellt werden sollen oder wenn gewünscht wird, Carbidteilchen auf der Oberfläche eines sich senkrecht erstreckenden Ansatzes sowie eines waagerechten Bereichs eines Gußteils anzubringen.

Um die Auflösung der Carbidteilchen während des Gießens sowie die entstehende spröde Eta-Phase (M_fiC- oder M₁₂C-Carbid mit einem Gehalt an Wolfram und Eisen), die an.den Carbid-Stahl-Grenzflachen erzeugt wird, möglichst gering zu halten, sollten die zementierten Carbidteilchen beispielsweise eine Größe von mindestens 3,175 mm (1/8 inch) haben. Die Erhöhung der Teilchengröße vermindert die Carbid-Stahl-Grenzflache. In schmalen Bereichen eines Gußteils mit einer Dicke, die nur leicht größer ist als die Größe des Carbids, können die Carbide jedoch im Verein mit der Form bewirken, daß das zwischen den Carbiden fließende geschmolzene Metall schnell und übermäßig abgeschreckt wird, wodurch diese dünnen Bereiche der Form unvollständig ausgefüllt werden.

Es ist auch unpraktisch, große zementierte Carbidteilchen entlang eines senkrechten Bereichs eines Gußteils gleichmäßig dispergiert zu halten, ohne diesen Bereich mit Carbid vom Boden an aufzufüllen, um die Carbide während des Gießens ortsfest zu halten. Dies kann zu den vorge-

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nannten Hohlräumen und/oder zu unvollständigem Ausfüllen wegen des übermäßigen Abschreckens der Schmelze führen.

Die AU-PS 31362/77 versucht, die vorgenannten Gießprobleme dadurch zu vermeiden, daß ein hitzebehandlungsfähiges niedriglegiertes Stahlpulver zusammen mit einem Wolframcarbidpulver oder einem aus einer festen Wolfram-Molybdän-Lösung bestehenden Carbidpulver vermählen wird und anschließend zu einem aus dem entstehenden Gemisch bestehen-

^O den Preßling bis zu im wesentlichen vollständiger Dichte verpreßt und gesintert wird. Niedriglegierter Stahl wird dann um den gesinterten Stahl-Carbid-Preßling unter Bildung eines fertigen Teils gegossen. Dieses australische Patent beschränkt jedoch die verwendeten Stahlpulver

'-> auf Stahl mit niedrigem Chromgehalt.

Gemäß der Erfindung wird ein zäher, verschleißfester Körper beschrieben, der Carbidteilchen mit einer Größe von mehr als 400 mesh aufweist, die vollständig in einer

^iKJ ersten metallischen Matrix eingebettet sind. Der vorstehende Verbund von Carbidteilchen und erster metallischer Matrix wird mit einer zweiten metallischen Matrix verbunden. Vorzugsweise sind die Carbidteilchen zementierte Carbidteilchen, besonders vorteilhaft solche, die

^ Wolframcarbid enthalten. Die Carbidteilchen machen vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-% des Verbunds aus und haben eine Größe von mehr als 40 mesh.

Vorzugsweise umgibt die zweite metallische Matrix voll-

ständig den Verbund aus Carbidteilchen und erster metallischer Matrix.

Vorzugsweise besteht die erste metallische Matrix aus Stahl, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, und beson-

ders vorteilhaft aus austenitischem nichtrostendem Stahl.

Die zweite metallische Matrix besteht vorzugsweise aus Stahl, vorzugsweise aus einem niedriglegierten oder austenitischen Stahl, und besonders vorteilhaft aus austenitischem nichtrostendem Stahl.

daß
Es ist außerdem bevorzugt/ die verwendeten zementierten Carbidteilchen hauptsächlich Wolframcarbid und einen aus der aus Kobalt, Nickel, deren Legierungen untereinander und deren Legierungen mit anderen Metallen bestehenden Gruppe ausgewählten Binder enthalten.

Es wurde außerdem gefunden, daß, sofern die erste metallische Matrix austenitischer nichtrostender Stahl ist, die erste Matrix zu weniger als 90% dicht sein kann oder eine so niedrige Dichte wie 75 bis 85% aufweisen kann.

Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren geschaffen, bei dem die Carbidteilchen mit den Pulvern der ersten metallischen Matrix vermischt werden, worauf das Gemisch isostatisch verpreßt und gesintert wird. Eine zweite metallische Matrix oder geschmolzenes Metall wird dann mit dem Preßling verbunden. Das geschmolzene Metall kann vollständig um den Preßling gegossen werden oder, abhängig von der Verwendung, beispielsweise wenn eine Verschleißoberfläche vorgesehen ist, das geschmolzene Metall kann den Verbund unvollständig umschließen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die

spröden Phasen zu minimieren, die beim Gießen geschmolzenen Metalls um Carbide erzeugt werden.

Der Erfindung liegt deshalb weiter die Aufgabe zugrunde, ein Erzeugnis mit ausgezeichneten verschleißfesten,

korrosionsfesten und bohrfesten Eigenschaften sowie guter Zähigkeit zu schaffen.

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' Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs für Erdarbeiten und einer durchdringungsfesten Sicherheitseinrichtung zu schaffen.

Das Wesen der Erfindung wird unter Hinweis auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung noch deutlicher offenbart:

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht eines erfindungs-TO gemäßen Schloßkastens;

Fig. 2 ist ein Querschnitt des Ausführungsbeispiels

gemäß Fig. 1, in Richtung der Pfeile II-II gesehen ;
15

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beispiels gemäß Fig. 1 verwendete Gußform;

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Baggerzahns.

Erfindungsgemäß werden 30 bis 80 Gew.-% Carbidteilchen mit 70 bis 20 Gew.-% Stahlpulver zur Herstellung eines im wesentlichen gleichförmigen Gemischs aus Carbid und Stahl miteinander vermischt. Die verwendeten Carbidteilchen sind vorzugsweise zementierte Wolframcarbide mit

oder mehr
einer Größe von 400 mesh/oder, besonders bevorzugt, größer als 40 mesh. Besonders bevorzugt sind zementierte

Carbidteilchen mit einer Größe von -6+12 mesh (U.S. Siebreihe) bzw. zwischen 3,302 und 1,6764 mm (zwischen 0,13 und 0,066 inches).

Es wurde gefunden, daß gesinterte Verbundkörper, die zementierte Carbidteilchen mit einer Größe enthalten, die innerhalb dieses besonders bevorzugten Bereiches liegt, bohrfest sind.

Weitere Verbesserungen der Verschleißfestigkeit und der Bohrfestigkeit können bei Verwendung von Carbidteilchen mit einer bimodalen Größenverteilung erreicht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Größe der kleineren Carbidteilchen so gewählt, daß sie in die zwischen den größeren Carbidteilchen gebildeten Zwischenräume hineinpassen, wodurch die Verschleißfestigkeit noch weiter erhöht wird.

Das zementierte Carbid kann einen aus der aus Kobalt, Nickel und Kobalt-Nickel-Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählten Metallbinder enthalten. Das zementierte Carbid kann zusätzlich zum Wolframcarbid geringere Mengen anderer Carbide enthalten, beispielsweise Tantalcarbid, Niobcarbid, Haf niumcarbid, Zirkoniumcarbid und Vanadiumcarbid. Gebrochener und gesiebter Abfall von zementiertem Carbid hat sich als geeignet zur Verwendung bei diesem Verfahren erwiesen.

Während Wolframcarbidteilchen, die größer als -400 mesh sind, anstelle aller oder eines Teils der zementierten Carbidteilchen in den Verbundkörper eingesetzt werden können, wird Wolframcarbidpulver nicht bevorzugt, da es sich weniger leicht mit dem Stahl verbindet, leicht zum

*5 Bruch neigt und im allgemeinen zu geringerer Verschleiß- und Stoßfestigkeit führt als zementierte Wolframcarbide derselben Teilchengröße.

Das erfindungsgemäß verwendete Stahlpulver kann ein

Legierungsstahl sein, ist aber vorzugsweise ein nichtrostender Stahl, wegen seiner größeren Korrosionsfestigkeit. Die besonders bevorzugten nichtrostenden Stähle sind jedoch die austenitischen nichtrostenden Stähle, wegen deren hoher Verschleiß- und Stoßfestigkeit von

Raumtemperatur bis hinunter zu Tieftemperatüren. Von den austenitischen nichtrostenden Stählen sind die AISI-Typen bzw. -gütestufen 301, 302, 3O4 und 3O4L bevorzugt,

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wegen ihrer hohen Kalthartungsgeschwindigkeit.

Zusätzlich zu den Carbid- und Stahlpulvern der Beschickung werden außerdem organische Bindemittel zugegeben, um Entmischung zu vermeiden und um eine gleichmäßige Verteilung der Carbide während des Mischens und die Beibehaltung des gleichförmigen Gemischs nach dem Mischen zu erreichen.

Nach dem Mischen wird das Pulvergemisch in einem Stempel verpreßt oder isostatisch in einer vorgeformten Form verpreßt, und zwar vorzugsweise bei etwa 35000 psi, jedoch bei nicht weniger als 10000 psi.

Nach dem Verpressen wird der Preßling dann gesintert, vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Stahls und besonders vorteilhaft im Bereich zwischen 1O38°C und 1232 C für eine Dauer von 20 bis 90 Minuten, wodurch die Bildung von Eta-Phasen an der Grenzfläche zwischen zementiertem Carbid und Stahl vermieden wird und noch eine feste metallurgische Bindung zwischen dem zementierten Carbid und dem Stahl entsteht.

In den meisten Fällen nimmt die Bindung zwischen dem Stahl und dem zementierten Carbid die Form einer Legierungsschicht an der Grenzfläche zwischen zementiertem Carbid und Stahl an. Diese Schicht besteht hauptsächlich aus Kobalt und Eisen und ist im allgemeinen weniger als 40/um dick. Diese Bindung ist wichtig für die sichere

^ow Beibehaltung der groben zementierten Carbidteilchen in der Stahlmatrix.

Es wurde gefunden, daß die unter Verwendung von austenitischem nichtrostendem Stahlpulver so gesinterten Preßlin-

ge im allgemeinen miteinander verbundene Mikroporosität aufweisen und eine Stahlbinderdichte von weniger als 90% der Theorie oder, typischer, von 75 bis 85% der Theorie besitzen. Um die Dichte der Preßlinge zu steigern, kann

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-Jg-

man heißisostatisch verpressen, Infiltration oder höhere Preßdrucke verwenden. Diese Verfahren bewirken außerdem eine verbesserte Carbidretention im Verbundkörper. Als Mittel für die Infiltration kann irgendeines der Hartlötmaterialien auf Kupfer- oder Silberbasis verwendet werden, die sowohl nichtrostenden Stahl als auch Carbid benetzen.

Der gesinterte Preßling wird dann in eine Form gesetzt, und geschmolzenes Metall wird um ihn herum unter Bildung eines Gußteils gegossen. Das verwendete Gießverfahren kann irgendeines der dem Fachmann bekannten Verfahren sein. Vorzugsweise wird jedoch das in der US-PS 4 024 902 beschriebene Gießverfahren benutzt. Der Preßling kann vor dem Eingießen der Metallschmelze in die Form vorerhitzt werden.

Das geschmolzene Metall kann eine Eisenlegierung oder Nichteisenlegierung sein und ist vorzugsweise Stahl.

Die Art des verwendeten Stahls braucht nicht mit derjenigen identisch zu sein, die im Preßling enthalten ist. Wo Stoß-, Zähigkeits- und Korrosionseigenschaften wichtig sind, ist der Gußstahl vorzugsweise ein austenitischer nichtrostender Stahl. Niedriglegierte und austenitische Manganstähle können ebenfalls verwendet werden.

Der Gußstahl bildet eine metallurgische Bindung mit dem Stahlbinder in dem Preßling unter minimaler Reaktion mit den zementierten Carbiden aus. Die Bildung von Eta-Phase wird dadurch minimiert, da die Oberfläche der mit dem geschmolzenen Stahl in Berührung kommenden Carbide minimiert worden ist.

Die Verwendung zementierter Carbid-Stahl-Preßlinge gestattet den Carbiden außerdem, in verschiedenen Konzentrationen, Lagen und Orientierungen sowohl auf als auch unter der Oberfläche von Gußteilen gebunden zu werden.

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' Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Erzeugnisse werden anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert:

Beispiel 1

Eine Anzahl verschleiß- und stoßfester Baggerzähne 1 (vgl. Fig. 4) mit Preßlingen 3 wurde hergestellt. Ein gleichmäßig vermischtes Gemisch aus 60 Gew.-% Kobalt-

'" zementierter Wolframcarbdidkörnchen mit einer Größe von 3,175 bis 4,7625 mm (1/8 bis 3/16 inch) und 40 Gew.-% eines auf -100 mesh atomisierten Pulvers von 3O4L-austenitischem nichtrostendem Stahl (hergestellt von der Hoegaraes Corporation of New Jersey) wurde durch trockenes

'* Vermischen mit 1,25 Gew.-% Paraffin und 0,75 Gew.-% Äthylcellulose hergestellt. Das Gemisch wurde manuell in einer elastomeren Polyurethan-Gußform, deren Hohlraum die gewünschte Preßlingsgröße aufwies (50,8 mm lang χ 19,05 mm breit χ 6,35 mm hoch), verdichtet, wobei die

Dimensionen so gewählt waren, daß eine kalte isostatische Pulververpressung zuzüglich 1 % Sinterschrumpf möglich waren. Nach der kalten isostatischen Verpressung bei 35000 psi wurde der vorgeformte Preßling aus der Form entnommen und 60 Minuten lang bei 1149 C vakuumgesintert.

Die Sinterkörper wurden dann in eine Sandform gegeben, die acht Vertiefungen in Form der benötigten Baggerzahnform aufwies. Die Bestandteile zur Erzeugung eines AISI 4340-niedriglegierten-Stahls wurden in einem Induktionsofen geschmolzen, die Preßlinge wurden vorerhitzt,

ο

und der Stahl wurde in die Form bei 1676,67 bis 1732,22 C unter Bildung des Baggerzahns gemäß Fig. 4 gegossen, bei dem der 4340-Stahl 5 an zwei schräg verknüpfte Flächen des Preßlings 3 gebunden ist.

Eine metallographische Prüfung zeigte, daß die Matrix aus nichtrostendem Stahl eine austenitischo Struktur mit etwas intergranularem Chromcarbid aufwies, was als Sensibilisierung bezeichnet wird, die typisch ist für nach dem

Sintern langsam abgekühlte austenitische nichtrostende Stähle. Sensibilisierung kann durch eine nachfolgende Lösungs-Wärmebehandlung entfernt werden. Die Grenzflächen zwischen zementiertem Carbid und nichtrostender Stahlmatrix enthielten eine durchgehende, etwa 15/um dicke gebundene Zone aus einer hauptsächlich aus Eisen und Kobalt bestehenden Legierung. Die dispergierten zementierten Carbidteilchen schienen frei von Wärmebruch zu sein und wiesen ein Minimum an Auflösung, Schmelzen oder Zersetzung der dispergierten Carbidphase an oder nahe bei den Grenzen der Grenzflächen auf. Ein gewisses Schmelzen oder Vermischen des nichtrostenden Stahls und eine gewisse Zersetzung der Carbide trat jedoch auf, wenn das geschmolzene Metall mit den Carbiden an der Oberfläche des Preß-

I^ lings in Berührung kam. Unterhalb der Preßlingsoberfläche waren die Carbidgrenzen an den Grenzflächen im allgemeinen scharf, mit Ausnahme der vorgenannten Eisen-Kobalt-Legierungs-Diffusionszone. Es wurden keine möglicherweise

schädlichen Konzentrationen an Eta-Phasen beobachtet. 20

Versuchsproben wurden wiederholt (5 und 6 Mal) bei Raumtemperatur und bei der Temperatur flüssigen Stickstoffs (-196 C) mit einem Schlosserhammer mit Kugelfinne geschlagen, und es wurde gefunden, daß sie eine gute Stoßfestigkeit mit geringem Auftreten von Brüchen der spröden Art aufwiesen. Es sollte jedoch beachtet werden, daß mit einem höheren Gewichtsprozentsatz an zementierten Carbiden in der Zusammensetzung die Schlagfestigkeit leicht vermindert werden kann, während ihre Verschleiß- und Bohr-

festigkeiten noch ansteigen.

Mikrohartemessungen eines Teilabschnitts des so gegossenen Baggerzahns ergaben durchschnittliche Härten (Kerben) von etwa 75 R¹¹C, 29 R"C" und 38 R¹¹C" innerhalb einer

Schnittlinie durch das zementierte Carbid, den nichtrostenden 3O4L-Stahl und den 4 340-Stahl (3,175 mm von den Grenzflächen mit dem nichtrostenden Stahl entfernt).

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-y-

' Beispiel 2

Ein in Fig. 1 gezeigter bohrfester Schloßkasten 10 wurde durch Gießen von geschmolzenem, niedriglegiertem Stahl der Güte 4340 um gesinterte, nichtrostender-304L-Stahl-Carbid-Platten (101,6 mm lang χ 63,5 mm breit χ 3,175 bis 4,7625 mm stark) und Platten (82,55 mm lang χ 63,5 mm breit χ 3,175 bis 4,7625 mm stark) hergestellt. Die Lage von einer der gesinterten Platten 12 ist gestrichelt wiedergegeben. Die Platten wurden hergestellt durch gleichförmiges Vermischen eines Gemischs aus 50,0 Gew.-% Kobalt-zementierter Wolframcarbidschnitzel mit einer Teilchengröße von -8+12 mesh, 50,0 Gew.-% pulverförmigem nichtrostendem AISI 3O4L-Stahl mit einer Teil-

■5 chengröße von -100 mesh sowie aus 10,0 Gew.-% Bindemitteln (Chloruthene Nu und 0,75 Äthylcellulose).

Das Matrixpulver aus nichtrostendem Stahl, das die dispergierte harte Carbidphase enthielt, wurde in eine PoIy-

*^w urethanform mit den Plattenabmessungen gestopft. Die Form wurde dann versiegelt, in einen Gummisack gebracht, der evakuiert, versiegelt und dann isostatisch

wurde
bei 35000 psi verpreßt-T Die verpreßte Platte wurde nach dem Entnehmen aus dem Gummisack und der Form in einem Vakuumofen bei 1149 C 60 Minuten lang gesintert.

Die bohrfesten Platten wurden dann in den Hohlraum einer Form gesetzt, nämlich in den die Vorder-, Rück- und Seitenwände des Schloßkastens bildenden Hohlraum. Fig.

ist ein Schnitt durch eine Sandform mit einem zwischen dem Formkastenoberteil 32 und dem Formkastenunterteil gebildeten Hohlraum. Die Sinterplatten 12 werden in den Seitenwandhohlräumen durch Nägel 36 und 40, die in dem Formkastenunterteil 34 der Form 30 eingelassen sind, in

ihrer Lage gehalten. Zementierte Carbidteilchen 42 wurden auf den Boden des Hohlraums gelegt. Vor dem Aufsetzen des Formkastenoberteils 32 auf den Formkastenunterteil 34 wurden die zementierten Carbidteilchen 42 und die

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Platten 12 vorerhitzt. Der Oberkasten 32 wurde dann auf den Unterkasten 34 gesetzt, und geschmolzener, niedriglegierter 4340-Stahl wurde in den Hohlraum der Form gegossen.
5

Das Ziel der Erfindung bei dieser Anwendung im Sicherheitsbereich ist es, den Schloßkasten mit 3,175 mm dicken, gesinterten Platten aus nichtrostendem Stahl und zementiertem Carbid zu schaffen, der mit Stahl umhüllt ist zum Schutz gegen Durchdringung mit Hilfe von Bohrern.

Ein weiteres Ziel und neues Merkmal der Erfindung besteht bei der Herstellung des Schloßkastens darin, daß die Platte oder die Platten ihre äußere Form behalten und die Carbidteilchen gleichmäßig in den Platten dispergiert bleiben, wenn sie mit geschmolzenem Stahl umgössen werden und somit der verbleibende Hohlraum der Schloßkastenwände verfüllt wird. Nach der Zerstörung der Spitzen zweier Maurerbohrer mit 1/8 Durchmesser konnte der Frontabschnitt 14 des Schloßkastens 10 gemäß Fig. 1 nicht durchdrungen werden.

Ein aus dem die Platte aus Carbid und nichtrostendem Stahl enthaltenden Schloßkasten herausgeschnittener Abschnitt ist in Fig. 2 wiedergegeben. Es war ein leichtes Schmelzen des nichtrostenden Stahls zu beobachten, als die geschmolzene Stahllegierung um die gesinterte Platte aus nichtrostendem Stahl und Carbid gegossen wurde, und die Carbide blieben in dor Platte» 12 gleichmäßig dispergiert. Es war eine sehr geringe Carbidzersetzung und ein Minimum an spröden Phasen an den Grenzflächen zwischen Carbid und 4340-Stahl zu beobachten. Eine metallurgische Bindung wurde zwischen der austenitischen Struktur des nichtrostenden Stahls und der Struktur des gegossenen

4340-Stahls erzeugt. Die Carbidteilchen 42 im Boden 20 des Kastens können durch Platten ersetzt werden, die identisch oder ähnlich sind, wie jene, die in den Seitenwänden 22 gezeigt sind.

Beispiel 3

Bohr- und stoßfeste Platten mit einer Dicke von 3,97 mm wurden hergestellt. 15 Platten bestanden aus einem gleichmäßig vermischten Gemisch aus 60 Gew.-% Kobalt-zementierten Wolframcarbidschnitzeln mit einer Teilchengröße von 2,38 bis 3,175 mm (-8+12 mesh), 40 Gew.-% pulverförmigem, nichtrostendem 3O4L-Stahl mit einer Teilchengröße von -100 mesh, 2 Gew.-% Chlorothene Nu, 1 Gew.-% Äthylcellulose und 0,25 Gew.-% Armido-Wachs. Eine zweite Gruppe von 15 Platten wurde aus einem ähnlich vermischten Gemisch mit 70 Gew.-% zementierten Carbidschnitzeln mit einer Teilchengröße von -8+12 mesh und 30 Gew.-% pulverförmigem, nichtrostendem 3O4L-Stahl mit einer Teilchengröße von -100 mesh hergestellt. Das Armido-Wachs und Äthylcellulose wurden zum Pulvergemisch während des Mischens als Preßschmxermittel (preßerleichternder Zusatz) zur Vermeidung der Entmischung der Carbidteilchen während des Mischens und des Verfüllens der Form zugegeben. Anschließend wurde das die dispergierte harte Carbidphase enthaltende Matrixpulver in eine Vorform aus Polyurethan gestopft. Die bepackte Form mit einem geeignet aufgesetzten Deckel wurde dann versiegelt und in einen Gummisack oder Gummiballon gebracht, der evakuiert, versiegelt und bei etwa 35000 psi isostatisch verpreßt wurde. Die Platten wurden dann in eini
60 Minuten lang gesintert.

Platten wurden dann in einem Vakuumofen bei 1149 C

Diese Platten können nun in ein Gußteil unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gießtechniken oder jeder anderen bekannten Gießmethode incorporiert werden.

Abwandlungen sind im Rahmen der Ansprüche möglich. 35

VQIl

Leerseite

Claims

PRINZ, BUNKER PAtfTiNER Patentanwälte ■ European--Pateni- Attorney:: - · ■ 0 L I H 0 0 ί. München Stuttgart 20. April 1982 KENNAMETAL INC. P.O. Box 231 ^ K 1103 Bj/g Latrobe, Pennsylvania 15650/V.St.A. Patentansprüche

1. Zäher, verschleißfester Formkörper mit einem durchdringungsfesten Teil, das Carbidteilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 400 mesh aufweist, mit einer ersten metallischen Matrix, wobei die Teilchen an die erste Matrix gebunden und im wesentlichen innerhalb der ersten Matrix angeordnet sind, sowie mit einer zweiten metallischen Matrix, wobei die zweite metallische Matrix an das durchdringungsfeste Teil gebunden ist.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zementierte Carbidteilchen sind.

3. Zäher, verschleißfester Formkörper, gekennzeichnet durch ein durchdringungsfestes.Teil mit zementierten Carbidteilchen, eine erste metallische Matrix, wobei die zementierten Carbidteilchen an die Matrix gebunden und im wesentlichen innerhalb der Matrix angeordnet sind, sowie durch eine zweite metallische Matrix, die an das durchdringungsfeste Teil gebunden ist.

4. Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite metallische Matrix das durchdringungsfeste Teil vollständig umgibt.

5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet/ daß die erste metallische Matrix austenitischen nichtrostenden Stahl enthält.

6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite metallische Matrix Stahl enthält.

7. Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen eine Teilchengröße von mehr als 40 mesh aufweisen.

8. Formkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen Wolframcarbid enthalten.

9. Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen zusätzlich einen aus der aus Kobalt, Nickel, deren Legierungen untereinander und deren Legierungen mit anderen Metallen bestehenden Gruppe ausgewählten Binder enthalten.

10. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus austenitischem nichtrostendem Stahl weniger als 90% dicht ist.

11. Formkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix zu 75 bis 85% dicht ist.

12. Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen eine unregelmäßige Form besitzen.

13. Zähes, verschleißfestes Erzeugnis, hergestellt mit Hilfe eines Verfahrens, bei dem ein Gemisch aus zementierten Carbidteilchen und einem ersten Stahlpulver verpreßt wird und ein geschmolzenes Metall an den Preßling gebunden,wird.

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14. Nach dem Verfahren nach Anspruch 13 hergestelltes Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen 30 bis 80 Gew.-% des Preßlings bilden.

15. Nach dem Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zusätzlich der Preßling vor dem Gießen gesintert wird, hergestelltes Erzeugnis.

16. Nach dem Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Verpressen durch isostatisches Verpressen erfolgt, hergestelltes Erzeugnis.

17. Nach dem Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zusätz-'5 lieh diejenigen zementierten Carbidteilchen zur Verwendung in dem Gemisch ausgewählt werden, die eine Teilchengröße von mehr als 40 mesh aufweisen, hergestelltes Erzeugnis.

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18. Verfahren zur Herstellung der Formkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrenssehritte:

- ein Gemisch aus zementierten Carbidteilchen und einem metallischen Pulver wird unter Bildung eines Preßlings verpreßt;

- eine Metallschmelze wird angrenzend an den Preßling gegossen, wodurch der Preßling an

die Metallschmelze gebunden wird. 30

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze den Preßling vollständig umgibt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zementierte Carbidteilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 40 mesh zur Verwendung in dem Gemisch ausgewählt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling unterhalb des Schmelzpunktes des metallischen Pulvers vor dem Gießen gesintert wird.

22. Metallisches Gußteil aus einem Bodenteil, einem Wandteil, der sich aus der Ebene des Bodenteils heraushebt, aus einem Preßling aus Pulverteilchen, aus zementierten Carbidteilchen, die in dem Preßling enthalten sind, wobei der Preßling an das Wandteil gebunden ist und vollständig in dem Wandteil enthalten ist.

23. Gußteil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eine erste vorbestimmte Dicke aufweist, der Preßling eine zweite vorbestimmte Dicke aufweist und daß die erste vorbestimmte Dicke größer ist als die zweite vorbestimmte Dicke.

24. Gußteil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zementierte Carbidteilchen im wesentlichen gleichmäßig in dem Preßling verteilt sind.

25. Gußteil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zementierten Carbidteilchen eine Teilchengröße von mehr als 400 mesh aufweisen.

26. Zäher, verschleißfester Formkörper nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Carbidteilchen eine bimodale Größenverqn
^u teilung besitzen.